چکیده

در این رساله، مطالعه­ ای جامع بر روی مدل­سازی و کنترل دور ساختارهای مختلفی از محرکه­ های موتورهای سنکرون با استفاده از اینورترهای منبع جریان کموتاسیون بار (LCI) صورت گرفته است. ساختارهای صنعتی موجود برای این محرکه­ ها به انواع محرکه­ های سه­ فاز و یا شش­ فاز نامتقارن محدود می­ شوند. در این رساله، امکان استفاده از اینورترهای LCI چندشاخه­ ای در کنترل ماشین­های سنکرون چندفاز متقارن (به­ ویژه پنج­ فاز متقارن) نیز بررسی شده است. به­ منظور ایجاد زمینه­ ای برای مقایسه دقیق­ تر بین عملکرد محرکه­ های چندفاز متقارن و چندفاز نامتقارن، ابتدا روشی با استفاده از تحلیل استاتیک اجزای محدود (FEA) برای محاسبه دقیق ماتریس­های اندوکتانس­ های مغناطیس­ کنندگی و نشتی با درنظر گرفتن مؤلفه­ های مکانی معرفی شده است. سپس، با استفاده از توابع کلیدزنی، الگوریتمی برای تخمین کمیت­ های مختلف موجود در محرکه به­ ویژه گشتاور الکترومغناطیسی در حالت ماندگار پیشنهاد شده است. در هر مرحله، صحت تئوری­ های ارائه شده از طریق مقایسه نتایج آن­ها با نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. از نتایج این دو روش برای مقایسه عملکرد مبدل­های LCI در دو ماشین شش­ فاز نامتقارن و پنج­ فاز متقارن از نقطه­ نظر ضربان­ های گشتاور و تلفات استاتور بهره برده­ ایم.

برخلاف روش­ های صنعتی رایج در کنترل محرکه­ های LCI ماشین­ های سنکرون، کنترل برداری در قاب مرجع شار استاتور برای این نوع از محرکه­ ها پیشنهاد شده است. سپس، با استفاده از تشابه بین این نوع از محرکه­ ها و محرکه تریستوری ماشین dc، تنظیم­ کننده ­های تناسبی-انتگرالی (PI) موجود در سامانه کنترلی طراحی شده ­اند. همچنین، یک تخمین­ گر شار بهبود یافته پیشنهاد گردیده تا در کنار روش کنترل برداری بتوان موقعیت روتور را بدون نیاز به حسگر تخمین زد.

در نهایت، ساختاری نوین مبتنی بر اینورتر منبع جریان پنج­ سطحی تمام­ تریستوری معرفی شده است. نتایج شبیه­ سازی و پیاده­ سازی آزمایشگاهی نشان می­ دهند که با اعمال این مبدل به ماشین­ های سنکرون سه­ فاز، مشکل راه­ اندازی این محرکه­ ها برطرف گردیده و
ضربان­ های گشتاور، ضریب توان، محتوای هارمونیکی جریان­ های استاتور و تلفات استاتور و روتور بهبود قابل ملاحظه­ ای می­ یابند.