شماره مدرك
20952
شماره راهنما
17996
پديد آورنده
عالي، اميرحسين
عنوان
طراحي و اجراي شبيه سازي ريزالور با استفاده از روش بازسازي ميدان
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
سيستمهاي قدرت
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
ده، 97ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
حسگر سنجش موقعيت , ريزالور رلوكتانس متغير(VR) , روش بازسازي ميدان(FRM) , شبيهسازي اجزاي محدود(FEM) , خطاهاي مكانيكي و الكتريكي
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/07
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي برق
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/12/09
كد ايرانداك
23061817
چكيده فارسي
در سالهاي اخير، استفاده از سيستمهاي كنترلي در كاربردهاي مختلف به صورت چشمگيري گسترش يافته است. اين سيستمها، كه اغلب از نوع حلقهبسته هستند، به اطلاعات دقيق موقعيت بخش متحرك خود وابستهاند. حسگرهاي موقعيت مانند انكدرهاي نوري و ريزالورهاي چرخشي در اين كاربردها مورد استفاده قرار ميگيرند. در محيطهايي با آلودگي بالا، تغييرات دمايي شديد و ارتعاشات زياد، ريزالورها به دليل استحكام مكانيكي و مقاومت حرارتي و قابليت اطمينان بالا، نسبت به انكدرها، ترجيح داده ميشوند.
ريزالورهاي رلوكتانس متغير (VR) نقش كليدي در اندازهگيري دقيق موقعيت چرخشي ايفا ميكنند. در اين پژوهش، ساختار ريزالور رلوكتانس متغير با سطح مقطع مورد بررسي قرار گرفته است. با وجود مزاياي ساختاري ساده و قابليت اطمينان بالاي ريزالورهاي VR با سطح مقطع، دقت پايينتر آنها نسبت به ريزالورهاي روتور سيمپيچيشده و چالشهاي شبيهسازي با روش اجزاي محدود (FEM) – كه زمانبر بوده و منابعمحاسباتي بالا نياز دارد – ضرورت توسعه مدلهاي تحليلي كارآمد را برجسته ميسازد. اين پژوهش بر بهبود دقت ريزالورهاي VR با سطح مقطع تمركز دارد و با افزايش تعداد قطبها (از 2 به 4 و 6) در ساختارهاي روتور داخلي و خارجي، عملكرد حسگر را در شرايط سالم و تحت خطا ارزيابي ميكند.
به منظور بررسي عملكرد ريزالورها، نظير ساير ماشينهاي الكتريكي، روش اجزاي محدود دقيقترين روش محسوب ميشود. ليكن يكي از چالشهاي اصلي در شبيهسازي به روش اجزاي محدود، زمان طولاني شبيهسازي است. از اين رو در مطالعاتي كه نياز به تعداد شبيهسازي زياد وجود داشته باشد، نظير مطالعات بهينهسازي يا بررسي عملكرد تحت شرايط خطا، استفاده از روش اجزاي محدود امكانپذير نيست. به همين دليل در اين پروژه روش بازسازي ميدان (FRM) به منظور بررسي عملكرد ريزالور پيشنهاد شده است.
دستاورد اصلي اين پژوهش، توسعه و پيادهسازي روش بازسازي ميدان براي مدلسازي ريزالور VR با سطح مقطع است. برخلاف روشهاي مرسوم FRM كه بر چگالي شار فاصله هوايي تكيه دارند، اين پژوهش از اندوكتانسهاي خودي و متقابل سيمپيچهاي تحريك و سيگنال به عنوان توابع پايه استفاده كرده است، كه اين رويكرد دقت محاسبه شارپيوندي را افزايش داده و اثرات سهبعدي را با هزينه محاسباتي پايين مدلسازي ميكند. FRM پيشنهادي، زمان شبيهسازي را تا 96 برابر نسبت به FEM كاهش ميدهد، در حالي كه دقت موقعيت زاويهاي را حفظ ميكند. اين روش امكان تحليل تكراري ساختارهاي چندقطبي را فراهم آورده و عملكرد ريزالور را در فركانسهاي تحريك بالا (4 كيلوهرتز) و سرعتهاي چرخشي (600 دور در دقيقه) ارزيابي مينمايد. دقت عملكرد اين روش با استفاده از مقايسه نتايج با نتايج حاصل از FEM مورد مطالعه قرار گرفته است. با تائيد دقت روش بازسازي ميدان، عملكرد ساختارهاي چهار قطب و شش قطب نيز در شرايط سالم و خطا بررسي شده است. نتايج نشان ميدهد علاوه بر حالت سالم، در شرايط وقوع خطا نيز ساختارهاي چهار قطب و شش قطب از دقت بيشتري در مقايسه با ساختار دو قطب برخوردار است.
چكيده انگليسي
In recent years, the use of control systems in various applications has expanded significantly. These systems, which are often closed-loop, depend on precise position information of their moving parts. Position sensors such as optical encoders and rotary resolvers are used in these applications. In environments with high pollution, severe temperature variations, and significant vibrations, resolvers are preferred over encoders due to their mechanical robustness, thermal resistance, and high reliability. Resolvers can be classified into two main categories based on their structure: brushed and brushless. Brushed resolvers utilize brushes to transmit electrical signals, resulting in lower reliability compared to brushless resolvers. Brushless resolvers are divided into two groups based on structure: wound-rotor resolvers and variable reluctance resolvers. In the wound-rotor type, the excitation winding is located on the moving part, therefore requiring a rotary transformer to apply the excitation voltage. In contrast, variable reluctance resolvers have a simpler structure by eliminating the rotor winding and the need for a rotary transformer; however, their accuracy is usually lower compared to wound-rotor resolvers. In this research, the structure of a variable reluctance resolver with a specific cross-section has been investigated. Simulation of the resolver using the finite element method shows that this structure has lower accuracy compared to the wound-rotor resolver. Since increasing the number of poles in resolvers increases accuracy, an increase in the number of poles is also proposed for this structure to improve performance under healthy and faulty conditions. To evaluate the performance of resolvers, similar to other electrical machines, the finite element method is considered the most accurate approach. However, one of the main challenges in finite element simulation is the long simulation time. Therefore, in studies that require a large number of simulations, such as optimization studies or performance evaluation under faulty conditions, the use of the finite element method is not feasible. For this reason, in this project, the field reconstruction method is proposed to evaluate the resolverʹs performance. The accuracy of this method has been studied by comparing its results with those obtained from the finite element method. Upon confirming the accuracy of the field reconstruction method, the performance of four-pole and six-pole structures has also been investigated under healthy and faulty conditions. The results show that, in addition to the healthy state, the four-pole and six-pole structures have higher accuracy compared to the two-pole structure even under faulty conditions.
استاد راهنما
فاطمه زارع
استاد داور
احمدرضا تابش , محمد سعيد مهدوي