طراحی کنترل‌کننده برای موتور سنکرون آهن‌ربای دائم بدون یاتاقان با در نظر گرفتن تزویج بین سیم‌پیچ‌های گشتاور و تعلیق مغناطیسی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان - دانشکده مهندسی برق و اویونیک

چکیده

موتور سنکرون آهن‌ربای دائم بدون یاتاقان نوع جدیدی از ماشین‌های الکتریکی است که حاصل ترکیب مشخصات موتور سنکرون آهن‌ربای دائم معمولی و یاتاقان مغناطیسی می‌باشد. در اغلب تحقیقاتی که پیرامون طراحی کنترل‌کننده این موتور گزارش شده، از مدل‌های ریاضی بدون در نظر گرفتن تزویج بین سیم‌پیچ‌های گشتاور و تعلیق مغناطیسی استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی در این مقاله نشان می‌دهد که اگر کنترل‌کننده بر مبنای مدل ریاضی بدون تزویج طراحی شده و سپس همین کنترل‌کننده برای مدل ریاضی با تزویج مغناطیسی که نشان‌دهنده مدل دقیق‌تر و واقعی‌تر موتور است، مورد استفاده قرار گیرد پاسخ سیستم همراه با خطا خواهد بود. بنابراین تزویج بین دو سیم‌پیچ قابل‌چشم‌پوشی نیست و برای اطمینان از صحت عملکرد سیستم کنترل باید طراحی کنترل‌کننده با در نظر گرفتن تزویج انجام شود. در این مقاله کنترل‌کننده‌ای برای موتور طراحی‌شده که در آن تزویج بین سیم‌پیچ‌های گشتاور و تعلیق مغناطیسی در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار سیمولینک متلب نشان می‌دهد که به هنگام تغییر ناگهانی سیگنال‌های مرجع مؤلفه‌های جابه‌جایی شعاعی روتور یا تغییر ناگهانی گشتاور بار، سیستم تعلیق مغناطیسی پایدار بوده و از عملکرد مطلوبی برخوردار است. بنابراین صحت روش کنترلی پیشنهادی تأیید می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Controller Design for BPMSM with Consideration of Coupling between Torque and Magnetic Suspension Windings

نویسندگان [English]

  • M. Jafarboland
  • A. Shirzadi
Faculty of Electrical and Avionics Engineering, Maleke-Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Bearingless permanent magnet synchronous motor (BPMSM) is a new electrical machine combining the characteristics of conventional PM synchronous motors and magnetic bearings. Most references about motor controller design have used mathematical models without considering the coupling between torque and magnetic suspension windings. Simulation results in this study have shown that response of system is unreasonable when these controllers are used in mathematical models with considering the coupling between two windings(more perfect model). Therefore, coupling consideration between two windings is an important aspect of controller design, in order to insure its proper performance. In this study, a new controller has been designed and proposed which considers the coupling between torque and magnetic suspension windings. Simulation results using Matlab/Simulink software have shown that magnetic suspension system remains stable when the reference signals from rotor radial displacements or the load torque suddenly change. Therefore, the simulation results show the effectiveness of proposed scheme.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bearingless permanent magnet synchronous motor
  • mathematic model
  • magnetic coupling
  • inverse system method