طراحی درایو موتور بدون سنسور BLDC با استفاده از روش کنترل مستقیم گشتاور

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 6، دوره 4، شماره 15، آذر 1392، صفحه 53-66   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

غلامرضا لاله زار^{* 1}؛ امیر موحدی²

¹کارشناس ارشد /دانشگاه صنعتی مالک اشتر

²دانشجوی دکتری/دانشگاه کاشان

چکیده

در این مقاله برای تخمین وضعیت روتور در درایو موتور بدون سنسور BLDC از روش نسبت توابع شار خط به خط، استفاده شده است. این روش، نسبت به سایر روش‌هایی که برای تخمین موقعیت روتور مورد ارزیابی قرار می‌گیرند، حجم نرم‌افزار و سخت‌افزار کمی داشته و لذا پیاده سازی آن آسان و هزینه ساخت نیز کمتر است. همچنین این روش در بازه وسیعی از سرعت کارایی مناسبی دارد و تخمین وضعیت روتور مستقل از سرعت و فرکانس روتور می‌باشد. همچنین در این مقاله از روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC) برای طراحی درایو موتور بدون سنسور BLDC استفاده شده است. DTC یکی از روش‌های بسیار نو و کارآمد در کنترل ماشین‌های الکتریکی می‌باشد. سرعت بالا در پاسخ به تغییرات گشتاور، سادگی اجرا، عدم وابستگی به پارامترهای ماشین و نیاز به محاسبات کم از مزایای این روش می‌باشد. در انتهای این مقاله نتایج شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار Matlab نشان دهنده عملکرد خوب موتور بدون سنسور BLDCبا روش DTC می‌باشد

کلیدواژه‌ها

موتور BLDC؛ درایو؛ بدون سنسور؛ روش DTC

مراجع

[1] J.S. Mayer, O. Wasynczuk, "Analysis and modeling of a single-phase brushless DC motor drive system", IEEE Trans. On Power Systems, Vol. 9, pp. 473-479, Sep. 1989.
[2] M. Gougani, M. Chapariha, J. Jatskevich, A. Davoudi, "Hall sensor-based locking electric differential system for BLDC motor driven electric vehicles", IEEE/IEVC, pp. 1-7, March 2012.
[3] N. Matsui, "Sensorless PM brushless DC motor drives, "IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 43, No. 2, pp. 300-308, 1996.
[4] J.P. Johnson, M. Ehsani, Y. Guzelgunler, "Review of sensorless methods for brushless DC", IEEE/IAS, Vol. 1, pp. 143-150, 1999.
[5] Y. Jin Yong, L. Bi Qiang, "Study of position detection method for sensorless brushless DC elect‌ro‌motor", IEEE/ICEMS, Vol. 2, pp. 1218-1222, Aug. 2001.
[6] A. Nair, K. R. Rajagopal, "A novel back-EMF detec‌t‌‌ion scheme basedsensorless control of perma‌n‌ent magnet brushless DC motor drive", IEEE/ICEMS, pp. 978-983, Oct. 2010.
[7] S. Gui-Jia, J. W. Mckeever; "Low cost sensorless control of brushless DC motors with improved speed range", IEEE Trans. on Power Systems,Vol. 19, pp. 296-302, March 2004.
[8] N. Ertugrul, P. Acarnley, "A new algorithm for sens‌o‌r‌less operation of permanent magnet motors", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 30, pp. 126-133, Feb. 1994.
[9] G. Zhou, W. Zhou, Y. Jianping,"Improved sensor‌less brushless DC motor drive", IEEE/PESC, pp. 1353-1357, June 2005.
[10] Y.S. Lai, F.S. Shyu, S.S. Tseng, "New initial position detection technique for three-phase brush‌less DC motor without position and current sensors", IEEE Trans. on Power  Systems, Vol. 39, No. 2, Pp. 485-491, April 2003.
[11] W. Huabin, S. Liang, C. Guo-rong, X. Di-jian, "Initial rotor position estimation of BLDC based on inductance method", IEEE/ICBMEI, Vol. 3, pp. 656-659, May 2011.
[12] B. Terzic, M. Jadric; "Design and implementation of the extended kalman filter for the speed and rotor position estimation of brushless DC motor", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 48, pp. 1065-1073, Dec. 2001.
[13] J.Y. Yen, Y.L. Chen, M. Tomizuka, "Variable sampling rate controller design for brushless DC motor", IEEE/CDC, Vol. 1, pp. 462-467, Dec. 2002.
[14] K. Tae-Hyung, L. Byung-Kuk, M. Ehsani, "Sensorless control of the BLDC motors from near zero to high speed", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 19 , pp. 1635-1645, Nov. 2004.
[15] T.H. Kim, M. Ehsani, "Sensorless control of the BLDC motors from near-zero to high speeds", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 19, No. 6, pp.1635-1645, Nov. 2004.
[16] P.L. Chapman, S.D. Sudhoff, C.A. Whitcomb, "Multiple reference frame analysis of nonsinusoidal brushless DC drives", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 14, pp. 440-446, Sep. 1999.
[17] S.A. Zabalawi, A. Nasiri, "State space modeling and simulation of sensorless control of brushless DC motors using instantaneous rotor position tracking", IEEE/VPPC, pp. 90-94, Sep. 2007.
[18] H.N. Phyu, M.A. Jabbar, L. Zhejie, B. Chao, "Modeling and simulation of brushless permanent magnet DC motor in dynamic conditions by time stepping technique", IEEE/ IEMDC, Vol. 1, pp. 376-381, June 2003.
[19] A.H. Niasar, H. Moghbelli, A. Vahedi, "Modeling, simulation and implementation of four-switch, brushless DC motor drive based on switching functions", IEEE/EURCON, pp. 682-687, May 2009.
[20] A.H. Niasar, H. Moghbelli, A. Vahedi, "A novel position sensorless control of a four-switch, brushless DC motor drive without phase shifter", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 23, pp. 3079-3087, Nov. 2008.
[21] Y. Liu, Z. Q. Zhu, D. Howe, "Direct torque control of  brushless DC drives with reduced torque  rip‌ple", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 41, pp. 599-608, April 2005.
[22] Y. Liu, Z.Q. Zhu, D. Howe, "Commutation torque ripple minimization in direct torque controlled PM brushless DC drives", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 43, pp. 1012-1021, aug. 2007.
[23] S.B. Ozturk, W. C. Alexander, H. A. Toliyat, "Direct torque control of four-switch brushless DC motor with non-sinusoidal back emf", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 25, pp. 263-271, Feb. 2010.
[24] S.B. Ozturk, Oh Yang, H.A. Toliyat, "Power Factor Correction of direct torque controlled brushless DC motor drive", IEEE/IAC, pp. 297-304, Sep. 2007.
[25] F. Parasiliti, R. Petrella, M. Tursini, "Initial rotor position estimation method for PM motors", IEEE Trans. on Power Sys., Vol. 39, pp. 1630-1640, Dec. 2003.
[26] W.J. Lee, S.K. Sul, "A new starting method of BLDC motors without position sensor", IEEE/IAS, Vol. 4, pp. 2397-2402, Oct. 2004.