وبلاگ

:
كنترل امروزه یكی از پركاربردترین علوم در زمینه های صنعتی، پژوهشی نظامی و… می باشد. براین اساس انواع كنترل كننده های مختلف با كاربردهای مختلف و كارایی های متفاوت طراحی و تولید شده اند،كه هر كدام از این كنترل كننده ها در یک زمینه خاص مورد استفاده وسیع دارند. مهمترین و عملی ترین كنترل كننده های مورد استفاده در فرایندهای صنعتی بدون شك كنترل كننده های PID هستند. این كنترل كننده ها عملكرد بسیار مهمی دارند بعضی آنها كنترل فیدبك ایجاد می كنند و سعی می كنند با پیروی از مقادیر مرجع، یک سیگنال كنترلی كه متناسب با اختلاف بین مرجع و خروجی سیستم است تولید كنند. این كنترل كننده دارای سه قسمت تناسبی، انتگرالگیر، مشتق گیر می باشند كه هر قسمت عملیات مربوط به خود را انجام می دهد.
فصل اول
موتورهای DC و كنترل آنها
در این فصل به دلیل آنكه بحث اصلی سمینار در مورد موتورهای DC می باشد در موتور اعمال كنترل كه بر روی موتورهای DC انجام می شود بحث می كنیم.
1-1- روابط موتور DC
مدار معادل آرمیچر در شكل زیر نشان داده شده است.
در این مدار معادل داریم:
Va: ولتاژ اعمال شده به طرف پایانه های آرمیچر
Ia: جریان آرمیچر
Ra: مقاومت آرمیچر
Ea: ولتاژ القا شده در سیم پیچ آرمیچر (نیروی ضد محركه)
با توجه به شكل بالا داریم:
Va=Ea + Ra.Ia

اگر شار حاصله توسط هر قطب استاتور φf باشد در این صورت نیروی ضد محركه Ea از رابطه زیر محاسبه می شود.

Ea =kI .φf.w
كه در این رابطه w سرعت محور موتور است.
در لحظه راه اندازی كه موتور در حال سكون است Ea صفر است لذا طبق رابطه (1) جریان آرمیچر در لحظه
روش های بسیاری جهت بالا بردن کیفیت توان و همچنین کنترل ولتاژ هم از لحاظ جلوگیری از تغییرات ناخواسته و هم تغییر خواسته کاربرد یافته است.
مداری دیگر برای کنترل ولتاژ که یک مدار امپدانس است با نام z-source موجود است که مشخصه های بهترین نسبت به کنترلرهای دیگر می تواند ارائه کند و در تمام انواع مبدل ها اعم از dc-ac و dc-dc و ac-dc و ac-ac و در اینورترها در هردو حالت ولتاژی و جریانی می تواند به کار رود.
این مدار در اصل واسطه ای بین منبع و مبدل می باشد و مزیت مشترکی را برای تمام مبدل های در مقایسه با مبدل های ولتاژی و یا جریانی تجاری (معمولی) که محدودیت های در کاربردشان وجود دارد به وجود می آورند. برای معرفی از کوپل اینورتر و z-source استفاده می کنیم.
همانطور که در شکل 2-1 و 1-1 مشاهده می کنید از یک اینورتر با 6 سوئیچ و دیودهای مربوط به آنها و یک خازن بزرگ یا سلف بزرگ (بسته به نوع ولتاژی یا جریانی) به عنوان ذخیره انرژی و منبعی که با آن موازی است (در شکل 2-1 سلف با منبع جریان سری است) استفاده شده است.
دیودها همانطور که می دانیم در اینورتر ولتاژی به صورت موازی با سوئیچ ها و در اینورتر جریانی به صورت سری با سوئیچ ها بسته می شوند که وظیفه آنها هدایت جریان عقب افتاده و جلوگیری از ایجاد ولتاژ معکوس در دو سر سوئیچ ها در اینورتر ولتاژی، و وظیفه آنها در اینورتر جریانی ایجاد ولتاژ و جلوگیری از جریان معکوس در سوئیچ ها می باشد.
i) محدودیت های اینورترهای ولتاژ تجاری (معمول و موجود):
1- ولتاژ ac کمتر از ولتاژ ریل dc می باشد و ولتاژ ac کمتر از ولتاژ dc ورودی می شود. بنابراین اینورترهای ولتاژ یک مدار buck نیز هستند و کاهش دهنده ولتاژ می باشند و برعکس مبدل های dc به ac یک مدار boost هستند و افزایش دهنده سطح ولتاژ می باشند.
هنگامی که نیاز به درایو بالا باشد (افزایش ولتاژ) با توجه به محدودیت ریل dc نیاز به اضافه نمودن مدار بوست dc به dc برای افزایش ولتاژ dc ورودی و به همین ترتیب خروجی ac مورد نیاز می باشد که این تجهیز اضافی باعث افزایش هزینه و غیره می شود که بعدا معایب مدارهای باک و بوست گفته خواهد شدو
2- سوئیچ های بالایی و پایین هر شاخه یا هر فاز آن طوری که مورد دلخواه ماست نمی توانند به دلیل وجود نویز EMI (نویز الکترومغناطیس داخلی که باعث عدم سوئیچ شدن به موقع می شود) در هر لحظه و پشت سرهم کلیدزنی شود در این حالت (کلیدزنی پشت سرهم) وقوع اتصال کوتاه بین پایه های بالایی و پایین و از بین رفتن ادوات می گردد. و همچنین باعث از بین رفتن مبدل می شود. Dead time زمانی است که برای هر دو ادوات بالایی و پایینی برای مقابله با این پدیده در نظر می گیرند که متعاقبا باعث از میان رفتن و اغتشاش شکل موج و پدید آوردن هارمونیک ها می گردد. راه اندازی بسیار زیاد است (Ra كوچك است) و ممكن است باعث سوختن سیم پیچ آرمیچر گردد. لذا در راه اندازی موتورهای DC باید از روش های خاصی استفاده كرد كه به موتور ضربه وارد نشود.