Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Reza Karshenas,Sayed Morteza Saghaian nejad esfahani
حمیدرضا کارشناس (استاد مشاور) سیدمرتضی سقائیان نژاداصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Sadeghi
زهرا صادقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Improvement in performance and input current quality of SRM drive system using Vienna-type rectifier
Switched Reluctance Motor (SRM) is known for its robust. simple. and reliable structure. It is a doubly salient motor. and the rotor has neither winding nor magnet. which leads to a simple structure and low maintenance cost. High startup torque and high-power density are other worth-mentioning benefits for SRM. Based on the points that are mentioned. SRM is a suitable choice for electric vehicles. high-speed applications and a wide range of speed variation. SRM has nonlinear magnetic characteristics; therefore. the linkage flux. magnetic inductance. and electromagnetic torque are nonlinear functions of the stator current and rotor position. As a consequence of the non-linear features. SRM demands a front-end converter to establish accurate Switching algorithm. The non-linear nature of SRM control dictates that the phase currents have pulsating waveform. Having considered these points. SRM suffers from torque ripple. vibration and acoustic noise.The presence of rectifier and semiconductors in SRM drive makes the grid side current extremely distorted and non-sinusoidal. Problems arising from current harmonics includes increasing losses and overheating and isolating problems iequipment.In order to improve input current quality and motor performance in terms of torque and vibration. the three-level Vienna rectifier is utilized as front-end converter in the proposed drive system. Vienna rectifier is capable of providing power factor correction. output voltage regulation. low number of elements and dual-output terminal. This converter offers the dual-output terminals in order to separate magnetizing and demagnetizing paths in SRM. Therefore. by applying a boosted negative voltage. fast demagnetization is performed. implementing this technique result in not only reduction of the vibration amplitude at the point of commutation. but also prevents the rotor from entering the negative slope of the inductance and generating negative torque.In the proposed drive system. a switching algorithm with linear and cosine function for switches’ duty cycle is designed to apply a modulated negative voltage to motor phase as demagnetizing voltage. It should be noted that the average of demagnetizing voltage is directly related to the motor speed and its amplitude is between the half and total voltage of the DC link. In addition, fast demagnetization allows the average torque and output power to be increased by selecting the appropriate turn-off angle. The results obtained from theimulations and implementation of the laboratory model of the proposed drive system confirm the accuracy of the proposed method. 1-Switched reluctance motor, 2-PFC, 3-Vienna rectifier, 4-Fast demagnetization.,5-Vibration and acoustic noise.
موتور سوئیچ رلکتانس از دسته ‌موتورهای با برجستگی دوبل بر روی روتور و استاتوراست، این ماشین تک تحریک است و روتور آن دارای سیم‌پیچی یا آهنربا نیست. با توجه به ساختار ساده و هزینه ساخت و نگهداری پایین و قابلیت اطمینان و گشتاور راه‌اندازی بالا، موتور سوئیچ رلکتانس گزینه‌ی مناسبی برای کاربردهای سرعت‌بالا، سرعت متغیر، درایو خودروهای برقیو ... است. به دلیل ساختار با برجستگی دوگانه در این موتور، رلکتانس مغناطیسی وگشتاور رابطه غیرخطی با تغییرات زاویه روتور وجریان استاتور دارند. بنابرین فرآیند چرخش روتور و تولیدگشتاور نیازمند مبدلی برای اعمال الگوریتم‌ کلیدزنی مناسب است. به دلیل رفتار غیرخطی موتورو جریان پالسی فازها، موتور سوئیچ رلکتانس با چالش‌هایی از جمله ریپل گشتاور، نوسان توان، لرزش و نویز صوتی روبه‌رو است. با توجه به حضور یکسوکننده‌ها و ادوات نیمه‌هادی در سیستم درایو موتور سوئیچ رلکتانس جریانACسمت شبکه غیر سینوسی و به شدت هارمونیکی است. حضور جریان هارمونیکی علاوه بر افزایش تلفات سیستم مشکلاتی همچون افزایش استرس ولتاژ و جریان در اداوت مدار قدرت و مشکلات عایق‌بندی و حرارتی را در پی دارد. بنابرین در راستای بهبود کیفیت جریان ورودی و همچنین بهبود عملکرد موتور از نقطه نظر لرزش و گشتاور، یکسوکننده سه‌سطحی وینا با قابلیت بوست ولتاژ و اصلاح ضریب توان تا نزدیک واحد به‌عنوان مبدل طبقه ورودی در سیستم درایو پیشنهادی تعبیه شده‌است. از جمله مزیت‌های یکسوکننده وینا می‌توان به ساختار ساده ، تعداد کم کلیدهای قدرت، تنظیم ولتاژ خروجی و قابلیت ارائه دو ترمینال خروجی مجزا به منظور جداسازی مسیر مغناطیس‌شوندگی و مغناطیس‌زدایی فازهای موتور اشاره کرد. لازم به ذکر با توجه به ساختار یکسوکنندگی وینا، انتقال توان در این مبدل یک‌طرفه است. در سیستم درایو پیشنهادی به دلیل حضور یک مبدل سه‌سطحی و آرایش دو به دو منظورشده برای تغذیه فازهای موتور، امکان اعمال ولتاژ بیشتر در مغناطیس‌زدایی فاز میسرشده است که در نتیجه موجب کاهش زمان تخلیه فازهای موتور می‌شود. در این روش با کمک یک الگوریتم کلیدزنی ولتاژ مغناطیس‌زدایی فاز به صورت یک ولتاژ مدوله شده با ضریب وظیفه خطی و کسینوسی به فازهای موتور اعمال می‌شود. لازم به ذکر است که متوسط ولتاژ اعمال شده در زمان مغناطیس‌زدایی با سرعت موتور رابطه مستقیم دارد و اندازه‌ای بین نصف تا کل ولتاژ لینکDCدارد. این تکنیک نه تنها موجب کاهش چشمگیر دامنه‌ی لرزش‌ در لحظه کموتاسیون فاز می‌شود بلکه به واسطه فراهم شدن فرآیند مغناطیس‌زدایی سریع از ورود اندوکتانس به شیب منفی و تولید گشتاور منفی جلوگیری می‌‌کند. به علاوه مغناطیس‌زدایی سریع این امکان را فراهم می‌کند تا با انتخاب زاویه خاموشی مناسب، متوسط گشتاور و توان خروجی نیز افزایش یابد. به بیان دیگر در سیستم درایو پیشنهادی علاوه بر اصلاح ضریب توان، مصالحه‌ای بین کاهش لرزش و افزایش متوسط گشتاور انجام شده‌است. نتایج بدست‌امده از شبیه‌سازی‌های انجام شده و پیاده‌سازی آزمایشگاهی سیستم درایو پیشنهادی بر روی یک موتور سوئیچ رلکتانس6/8 چهار کیلووات، صحت روش پیشنهادی را تایید می‌کند. کلمات کلیدی: 1-موتورسوئیچ رلکتانس، 2-اصلاح ضریب توان، 3- یکسوکننده وینا، 4-مغناطیس‌زدایی سریع، 5- لرزش و نویز صوتی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی