طراحی و ساخت مدار DSP کشف موقعیت روتور بدون سنسور یک موتور–ژنراتور رلوکتانس سوئیچی با استفاده از روش مدولاسیون دامنه در حالت موتوری

نویسندگان

1 تهران - دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران‌غرب - دانشکده فنی و مهندسی - گروه برق

2 اسلام‌شهر - دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلام‌شهر - گروه برق

3 تهران - دانشگاه شهید بهشتی - دانشکده مهندسی برق - گروه برق

چکیده

در این  مقاله برای راه‌اندازی و کنترل بدون سنسور موتور - ژنراتور رلوکتانس سوییچی با میدان کمکی در حالت موتوری روش جدیدی ارائه شده‌است. موتور و ژنراتور جدید ارائه‌شده از نوع 4 به 2 است که روتورهای آن ازنظر شکل هندسی متفاوت و دارای دولایه جداگانه است و در هر لایه از یک استاتور و روتور استفاده شده‌است. ایدۀ اصلی این‌گونه است که یک پالس سینوسی دامنه کم با فرکانس بالا به فاز تزریق می‌گردد و سپس از جریان فاز فیدبک گرفته می‌شود و با استفاده از دمودلاسیون AM شکل موج جریان فاز به‌دست می‌آید و به این ترتیب می‌توان موقعیت روتور را کشف نمود. در ابتدا توسط پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) یک سیگنال سینوسی به‌صورت دیجیتال تولید و به مبدل دیجیتال به آنالوگ (D/A) داده می‌شود، سپس به میدان کمکی موتور اعمال می‌شود و از تأثیر آن روی فازهای موتور توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D) نمونه‌برداری شده و به DSP داده می‌شود که پس از پردازش، فرامین آتش لازم توسط DSP به گیت ترانزیستور فازها ارسال می‌گردد. در ضمن تأخیرات جبران‌شده و عمل پیش فازسازی نیز بررسی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

DSP Circuit Design and Manufacturing for Rotor Position Discovering of Sensorless Motor - Generator Switched Reluctance Motor using Amplitude Modulation in Motor Mode

نویسندگان [English]

  • A. Siadatan 1
  • S. Shams Shamsabad Farahani 2
  • S. E. Afjei 3
1 Department of Electrical Eng., Faculty of Technical & Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Electrical Eng., Islamshahr branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran
3 Department of Electrical Eng., Shahid Beheshti University G.C., Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper presents a new scheme for the start up and control of a sensorless switched reluctance motor- generator using an auxillary field in motor mode. The proposed motor-generator is 4 to 2 with rotors of different geometric shapes and has two separate layers with a stator and rotor used in each layer. The main idea is that a high-frequency low amplitude sinusoidal pulse is injected to phase and a phase current feedback is achieved. Using AM demodulation, phase current waveform is obtained and thus rotor position is discovered. A sinusoidal digital signal is generated by digital signal processor (DSP) which is then given to digital to analog converter (D / A). Then it is applied to the auxiliary motor and its effect on motor phases is sampled by the analog to digital converter (A / D) where after processing by the DSP, commands necessary to fire are sent to phase transistor gate. In addition, delays are compensated and lagging is also investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hybrid motor-generator switched reluctance motor
  • digital signal processor (DSP)
  • amplitute modulation (AM)
  • sensorless scheme

مراجع

[1] R. Krishnan, Switched reluctance motorDrives, Modeing, Simulation, Analysis, Design, And Applications, CRC Press, 2001.
[2] P.J. Lawrenson, “Variable-Speed Switched Reluctance Motors,” IEE Proceedings B - Electric Power Applications,  vol.127 ,  no. 4 , pp. 253-265, 1980.
[3] Jin-Xiao Lu , D. Ebihara , K. Hamatsu and H. Arima, “ A movable angle control strategy of switched reluctance motor with Hall-effect position sensor ,” The Third International  Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC 2000) ,vol.3,  pp. 1279 – 1284, 2000.
[4] E. Afjei, M.M. Nezamabadi, A. Saati, “A New Shaft Position Control for Switched Reluctance Motor in Harsh Environment,” WSEAS Transactions, vol. 2, no. 4, pp. 228 – 232, 2005.
[5] M. Ehsani, I. Husain, “Rotor Position Sensing in Switched Reluctance Motor Drives by Measuring Mutually Induced Voltages,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol.30, no.3, pp.665-672, 1994.
[6] ابوالفضل حلوایی نیاسر، علیرضا فرجی، « کنترل بدون حسگر موتور بدون جاروبک آهنربای دائم غیرسینوسی برمبنای روش حذف هارمونیک گشتاورانتخابی و با استفاده از رؤیت‌گر مود لغزشی مرتبه کامل»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره ۴۷، شماره ۱، صفحه 55-68، بهار ۱۳۹۶.
[7] داود عرب خابوری ،علی سراجیان، علیرضا عباسزاده، « کنترل پیش‌بین گشتاور بدون حسگر ماشین سنکرون رلوکتانسی مجهز شده با آهنربای دائم»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره ۴۷، شماره ۱، صفحه 171-182، بهار ۱۳۹۶.
[8] E. Afjei, M.M. Nezamabadi and A. Javeh “A Complete and Novel Sensorless Method for Rotor Position Sensing in Switched Reluctance Motor Drives,” WSEAS Transactions, vol.2, no.4, pp. 223-227, 2005.
[9] M.Y. Wei, T.H. Liu, “A High-Performance Sensorless Position Control System of a Synchronous Reluctance Motor Using Dual Current-Slope Estimating Technique,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.59, no.9  ,pp. 3411 – 3426,2011.
[10] X. Zhang, F. Wang, X. Wu, “Low-speed direct-driven sensorless control including zero-speed for switched reluctance motor based on dynamic inductance model,” 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), pp.  763 – 767,  2014.

[11] P.Brandstetter,P. Krna, “Sensorless control of switched reluctance motor using sliding mode observer,” International Conference on Applied Electronics (AE),pp.1-4, 2013.

[12] G. Pasquesoone, I. Husain, “ Position estimation at starting and lower speed in three-phase switched reluctance machines using pulse injection and two thresholds,”  IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp . 2660 – 2666 , 2010.
[13] C.Wang, Z. Deng, J.Cai, R.Hu, “Indirect position estimation method for switched reluctance motor using searching windings,” 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), pp. 3553 – 3557, 2014.
[14] T.Koblara, C. Sorandaru , S. Musuroi  and M. Svoboda, “ A low voltage sensorless Switched Reluctance Motor drive using flux linkage method,” 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), pp. 665 – 672,2010.
[15] A. De La Guerra, M. A. Arteaga-Pérez , A. Gutiérrez-Giles , P. Maya-Ortiz, “ Speed-sensorless control of SR motors based on GPI observers,” Control Engineering Practice, vol. 46, pp. 115–128, 2016.
[16] B. Mirzaeian Dehkordi, A.Parsapoor, M. Moallem, C. Lucas,    “ Sensorless speed control of switched reluctance motor using brain emotional learning based intelligent controller,” Energy Conversion and Management, vol. 52, no. 1,pp. 85–96, 2011.
[17] E. Echenique, J. Dixon, R. Cárdenas and R. Peña, “Sensorless Control for a Switched Reluctance Wind Generator, Based on Current Slopes and Neural Networks,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.56,  no.3, 2009.
[18] E. Afjei, E., A.R. Siadatan, “A novel two phase hybrid switched eluctance motor /field-assisted generator: concept, simulation, and experimental confirmation,” IJE TRANSACTIONS B: Applications, vol. 22, no. 4, pp. 357-368, 2009.
[19] Magnet CAD Package: User Manual, Infolytica Corporation Ltd., Montreal, Canada, 2006.
[20] W.S. Baik, M.H. Kim, N.H. Kim, D.H. Kim, “Position Sensorless Control System of SRM using Neural Network,” 35th Annual IEEE Power Elecrronics Specialists Conference, vol.5, pp. 3471 – 3475, 2004.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار