كنترل بدون حسگر موتور بدون جاروبك آهنرباي دائم غير سينوسي بر مبناي روش حذف هارمونيك گشتاور انتخابي و با استفاده از رويت‌گر مود لغزشي مرتبه‌كامل

Sensorless Selective Torque Harmonic Elimination Control for a Non-Sinusoidal Permanent Magnet Brushless Motor Using a Full-Order Sliding Mode Observer

امروزه موتورهاي بدون جاروبك آهنرباي دائم (PMBL) به‌دليل مزايايي چون بهره زياد و چگالي گشتاور و توان بالا، در بسياري از كاربردهاي صنعتي و محركه‌هاي الكتريكي سرعت متغير به‌كار گرفته شده‌اند. در حالتي كه موتور طراحي‌شده داراي ولتاژ ضدمحركه سينوسي (PMSM) و يا ذوزنقه‌اي (BLDC) نباشد، به آن موتور PMBL غيرسينوسي (يا غيرايده‌آل) گويند. به‌كارگيري روش‌هاي كنترلي مرسوم اين دو نوع موتور سبب كاهش بهره، ايجاد ضربان‌هاي گشتاور ناخواسته و بروز لرزش و نويز صوتي در موتور PMBL غيرسينوسي مي‌گردد. علاوه بر آن در بسياري از كاربردها، جهت كاهش هزينه محركه و يا بالا بردن قابليت اطمينان از روش‌هاي كنترل بدون حسگر استفاده مي‌گردد. اين مقاله به ارائه يك روش كنترلي بدون حسگر براي موتور PMBL غيرسينوسي با هدف ايجاد حداقل ضربان گشتاور مي‌پردازد. جهت ايجاد گشتاور با حداقل ضربان از روش حذف هارمونيك گشتاور انتخابي استفاده مي‌گردد. همچنين جهت تخمين سرعت و موقعيت روتور، يك رؤيت‌گر مود لغزشي جديد نوع مرتبه‌كامل طراحي مي‌گردد. رؤيت‌گر طراحي‌شده نسبت به هارمونيك‌ها و نامعيني‌هاي موجود در ولتاژ ضدمحركه مقاوم بوده و قابليت راه‌اندازي حلقه‌بسته موتور را دارد. برتري روش كنترلي ارائه‌شده در مقايسه با ساير روش‌هاي كنترلي مرسوم و قابليت الگوريتم تخمين موقعيت و سرعت روتور با استفاده از شبيه‌سازي صحه‌گذاري مي‌گردد.

Nowadays, due to excellent advantages of permanent magnet brushless motors (PMBL) such as high efficiency and high torque/power density, they are used in many industrial and variable-speed electrical drives applications. If the fabricated PMBL motor has neither sinusoidal nor trapezoidal back-EMF voltages, it is named non-sinusoidal (or non-ideal) PMBL motor. Employing of conventional control strategies of PMSMs and BLDCMs decreases the efficiency and leads to unwanted torque ripple, vibration and acoustic noises. Moreover, in many applications to reduce the cost and enhance the reliability of drive, sensorless control techniques are used. This paper proposes a novel sensorless control for a non-sinusoidal PMBL motor with minimum torque ripple. To develop smooth torque, the selected torque harmonic elimination strategy is employed. Furthermore, to estimate the rotor position and speed, a novel full-order sliding mode observer is designed. The proposed observer is robust to uncertainty in back-EMF voltage contents and able to run the motor from standstill with close loop control scheme. The advantages of torque ripple minimization rather than conventional control methods and capabilities of sensorless strategy are demonstrated with some simulations.