کنترل تحمل پذیر خطا و کاهش ریپل گشتاور در محرکه ماژولار موتور سنکرون آهن ربای دائم غیرسینوسی شش‌فاز با سیم پیچی دوبل و اتصالات ستاره چهارگانه

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه قدرت، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه کاشان

2 هیات علمی/دانشگاه کاشان، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

10.22034/tjee.2026.68243.5049

چکیده

استفاده از موتورهای PMSM شش‌فاز با توجه به چگالی گشتاور بالا و قابلیت اطمینان زیاد، در کاربردهای توان بالا، مورد توجه فراوانی است. این مقاله به کنترل نوع خاصی از موتور PMSM شش‌فاز نامتقارن می‌پردازد که هر فاز استاتور، شامل دو سیم‌پیچی هم‌راستا با یکدیگر هستند و 12 سیم‌پیچ این موتور به‌صورت چهار دسته سه‌فاز با اتصال ستاره، سیم‌بندی شده‌اند. هر دسته سه‌فاز توسط یک اینورتر سه‌فاز 6 سوئیچه تغذیه می‌گردد و کنترل هر اینورتر نیز توسط میکروکنترلر محلی مستقلی انجام می‌شود، به نحوی‌که ساختار سیستم قدرت و کنترل هر دسته به‌صورت ماژولار می‌باشد. با توجه به عدم تبادل داده بین میکروکنترلرهای محلی، و همچنین غیرسینوسی بودن ولتاژهای ضدمحرکه فازهای موتور، امکان مدل‌سازی دینامیکی در دستگاه دومحوری امکان‌پذیر نبوده و لذا مدل‌سازی و کنترل موتور در دستگاه 6 محوری ساکن انجام می‌شود. رفتار محرکه در شرایط مختلف ایجاد خطای مدار باز در یک یا چند سیم‌پیچ بررسی می‌شود و برای هر حالت خطا، الگوریتم کنترل تحمل‌پذیر خطا جهت کاهش ریپل گشتاور ارائه می‌شود. نتایج تحلیل‌های نظری انجام شده، با شبیه‌سازی نرم‌افزاری در سیمولینک صحه‌گذاری می‌گردند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Fault-Tolerant Control and Torque Ripple Reduction in Modular Drive of a Non-Sinusoidal Six-Phase Double Windings Permanent Magnet Synchronous Motor with Four-star connections

نویسندگان [English]

  • Davood Maleki 1
  • Abolfazl Halvaei Niasar 2
1 Department of Power,, Faculty of Electrical & Computer Engineering, University of Kashan
2 Department of Electrical and Computer Engineering
چکیده [English]

Six-phase PMSMs are widely used in high-power applications due to their high torque density and reliability. This paper focuses on controlling a specific type of asymmetrical six-phase PMSM, where each stator phase consists of two co-directional windings. The motor's 12 windings are configured as four three-phase sets with star connections. Each three-phase set is powered by a six-switch three-phase inverter, and each inverter is independently controlled by a local microcontroller, resulting in a modular power and control structure for each set. Due to the absence of data exchange between local microcontrollers and the non-sinusoidal back-EMF of the motor phases, dynamic modeling in a two-axis reference frame is not feasible. Therefore, the motor is modeled and controlled in a stationary six-axis reference frame. The drive's behavior under various open-circuit fault conditions in one or more windings is analyzed, and a fault-tolerant control algorithm is proposed for each fault scenario to mitigate torque ripple. Theoretical analyses are validated through software simulations in Simulink.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electric Drive
  • Six-Phase PMSM with Dual Stator Windings
  • Reliability
  • Fault-Tolerant Control
  • Torque Ripple Reduction