Abstract
The interior permanent magnet (IPM) synchronous motor has several desirable features for high-performance adjustable- speed operation. This paper describes two control techniques to enhance the performance of the IPM drive over an extended speed range. The first technique is a feedforward compensation algorithm improving the performance of current regulators operating in the stationary reference frame. Speed-dependent back EMF and inductive voltage drops are compensated so that steady-state current errors are nulled at all speeds until current regulator saturation limits are encountered. The second technique is a flux-weakening control algorithm that uses stator current components to prevent premature current regulator saturation, thereby improving the machine’s torque production capabilities at high speeds. Both new algorithms require no additional feedback signals from the motor beyond those already used in the pre-existing controls, and they are relatively insensitive to variations in the machine parameters, despite their feedforward characteristic
چکیده
موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی ویژگی‌های مطلوب بسیار زیادی در عملکردهای بالا و سرعت‌های قابل تنظیم دارند. این مقاله دو روش کنترل برای ارتقا عملکرد درایوهای IPM را در بازه گسترده‌ای از سرعت‌ها شرح داده است. روش اول یک الگوریتم جبرانی از نوع feedforward است که عملکرد رگولاتورهای موجود را در چارچوب‌های مرجع ثابت ارتقا می‌بخشد.EMF های پشتی وابسته به سرعت و نیز افت ولتاژهای القائی جبران می‌شوند به طوری که خطاهای مربوط به جریانهای پایدار در تمام سرعت‌ها صفر می‌شوند تا اینکه با محدودیت‌های رگولاتورهای جریان مواجه شویم.
روش دوم یک الگوریتم کنترلی برای تضعیف فلاکس است که از اجزا جریان استاتور برای جلوگیری از اشباع زود هنگام جریان رگولاتور استفاده می‌کند، بنابراین توانایی تولید نیروی تورک ماشین در سرعت‌های بالا ارتقا میابد.
هیچ یک از این دو روش احتیاجی به سیگنال‌های فیدبک اضافی از موتور غیر از آنچه در روش‌های قبلی استفاده شده است ندارند و برخلاف ویژگی‌های feedforward نسبتا به نوسانات پارامترهای ماشین حساسیت ندارند.
1- مقدمه
همانطور که قبلا بحث شده است [1]موتورهای سنکرون از نوع مغناطیس دائم دارای ویژگی‌های جالب زیادی جهت استفاده در مواردی که نیاز به موتورهای با سرعت متغیر هستند میباشند. کنترل نیروی تورک در عملکردهای بالا در یک درایو IPM با جریان کنترل شده با استفاده از روش‌های کنترلی ذکر شده در همان مرجع امکان‌پذیر است، بدین طریق که عملیات در مسیر "تورکبر آمپر" بهینه هدایت شود.
با اینکه ویژگی‌های کارکرد این درایوها در فرکانس‌های پایین بسیار راضی کننده هستند، اما محدودیت‌های مربوط به تنظیم کننده‌های جریان و منابع انرژی باعث می‌شوند که با افزایش سرعت چرخش روتور، نیروی تورک خروجی بطور پیشرونده کاهش یابد. در این تحقیق جهت گسترش دامنه سرعت موتور درایوهای سنکرون IPM، دو روش کنترل ارائه شده است.
روش اول برای ارتقا عملکرد تنظیم کننده جریان در فرکانس‌های بالا رفته‌ای که کمتر از ترشلد اشباع تنظیم کننده جریان هست میباشند. با اینکه تنظیم کننده‌های جریانی که در فریم‌های ثابت مرجع اجرا شده‌اند به علت سادگی محبوب هستند، اما عملکرد آن‌ها در سرعت‌های بالا به علت محدودیت‌های پهنای باند این نوع رگولاتورها افت می‌کند. بهینه سازی‌های اصلی وقتی امکان‌پذیر هستند که خطاهای مربوط به فاز جریان در فریم مرجع مربوط به چرخش‌های سنکرونیزه ایجاد شوند [3]اما مشکلات روز افزون مربوط به پیچیدگی‌های بکارگیری و عملکرد نشان داده است که رگولاتور جریان سنکرونیزه همیشه گزینه مناسب نیست.
الگوریتم feedforward جدیدی که در این مقاله ارائه شده است بگونه‌ای طراحی شده است تا افت ولتاژ القایی در موتورهای IPM و EMF وابسته به فرکانس را جبران کند تا اینکه خطاهای مربوط به جریانهای پایدار در حالت ایده‌ال در تمام سرعت‌ها صفر خواهد بود.الگوریتم feedforward در فریم مرجع بسیار موثر عمل می‌کند که نیاز به هیچ گونه پارامتر اضافی علاوه بر آنچه قبلا در موتورهای سرعت سروو مدار بسته استفاده می‌شده است ندارد. این رویکرد از بروز پیچیدگی‌های بیشتر که با تولید سیگنال‌های جبرانی سینوسی در فریم مرجع ثابت همراه است جلوگیری می‌کند...