کنترل بدون حسگر موتور بدون جاروبک آهنربای دائم غیرسینوسی برمبنای روش حذف هارمونیک گشتاور انتخابی و با استفاده از رؤیت‌گر مود لغزشی مرتبه‌کامل

نویسندگان

دانشگاه کاشان - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

چکیده

امروزه موتورهای بدون جاروبک آهنربای دائم (PMBL) به‌دلیل مزایایی چون بهره زیاد و چگالی گشتاور و توان بالا، در بسیاری از کاربردهای صنعتی و محرکه‌های الکتریکی سرعت متغیر به‌کار گرفته شده‌اند. در حالتی که موتور طراحی‌شده دارای ولتاژ ضدمحرکه سینوسی (PMSM) و یا ذوزنقه‌ای (BLDC) نباشد، به آن موتور PMBL غیرسینوسی (یا غیرایده‌آل) گویند. به‌کارگیری روش‌های کنترلی مرسوم این دو نوع موتور سبب کاهش بهره، ایجاد ضربان‌های گشتاور ناخواسته و بروز لرزش و نویز صوتی در موتور PMBL غیرسینوسی می‌گردد. علاوه بر آن در بسیاری از کاربردها، جهت کاهش هزینه محرکه و یا بالا بردن قابلیت اطمینان از روش‌های کنترل بدون حسگر استفاده می‌گردد. این مقاله به ارائه یک روش کنترلی بدون حسگر برای موتور PMBL غیرسینوسی با هدف ایجاد حداقل ضربان گشتاور می‌پردازد. جهت ایجاد گشتاور با حداقل ضربان از روش حذف هارمونیک گشتاور انتخابی استفاده می‌گردد. همچنین جهت تخمین سرعت و موقعیت روتور، یک رؤیت‌گر مود لغزشی جدید نوع مرتبه‌کامل طراحی می‌گردد. رؤیت‌گر طراحی‌شده نسبت به هارمونیک‌ها و نامعینی‌های موجود در ولتاژ ضدمحرکه مقاوم بوده و قابلیت راه‌اندازی حلقه‌بسته موتور را دارد. برتری روش کنترلی ارائه‌شده در مقایسه با سایر روش‌های کنترلی مرسوم و قابلیت الگوریتم تخمین موقعیت و سرعت روتور با استفاده از شبیه‌سازی صحه‌گذاری می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sensorless Selective Torque Harmonic Elimination Control for a Non-Sinusoidal Permanent Magnet Brushless Motor Using a Full-Order Sliding Mode Observer

نویسندگان [English]

  • A. Halvaei Niasar
  • A. Faraji
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

Nowadays, due to excellent advantages of permanent magnet brushless motors (PMBL) such as high efficiency and high torque/power density, they are used in many industrial and variable-speed electrical drives applications. If the fabricated PMBL motor has neither sinusoidal nor trapezoidal back-EMF voltages, it is named non-sinusoidal (or non-ideal) PMBL motor. Employing of conventional control strategies of PMSMs and BLDCMs decreases the efficiency and leads to unwanted torque ripple, vibration and acoustic noises. Moreover, in many applications to reduce the cost and enhance the reliability of drive, sensorless control techniques are used. This paper proposes a novel sensorless control for a non-sinusoidal PMBL motor with minimum torque ripple. To develop smooth torque, the selected torque harmonic elimination strategy is employed. Furthermore, to estimate the rotor position and speed, a novel full-order sliding mode observer is designed. The proposed observer is robust to uncertainty in back-EMF voltage contents and able to run the motor from standstill with close loop control scheme. The advantages of torque ripple minimization rather than conventional control methods and capabilities of sensorless strategy are demonstrated with some simulations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrical drive
  • sensorless control
  • sliding mode observer
  • non-sinusoidal brushless motor
  • torque ripple