طراحي كنترل‌كننده براي موتور سنكرون آهن‌رباي دائم بدون ياتاقان با در نظر گرفتن تزويج بين سيم‌پيچ‌هاي گشتاور و تعليق مغناطيسي

Controller Design for BPMSM with Consideration of Coupling between Torque and Magnetic Suspension Windings

موتور سنكرون آهن‌رباي دائم بدون ياتاقان نوع جديدي از ماشين‌هاي الكتريكي است كه حاصل تركيب مشخصات موتور سنكرون آهن‌رباي دائم معمولي و ياتاقان مغناطيسي مي‌باشد. در اغلب تحقيقاتي كه پيرامون طراحي كنترل‌كننده اين موتور گزارش شده، از مدل‌هاي رياضي بدون در نظر گرفتن تزويج بين سيم‌پيچ‌هاي گشتاور و تعليق مغناطيسي استفاده شده است. نتايج شبيه‌سازي در اين مقاله نشان مي‌دهد كه اگر كنترل‌كننده بر مبناي مدل رياضي بدون تزويج طراحي شده و سپس همين كنترل‌كننده براي مدل رياضي با تزويج مغناطيسي كه نشان‌دهنده مدل دقيق‌تر و واقعي‌تر موتور است، مورد استفاده قرار گيرد پاسخ سيستم همراه با خطا خواهد بود. بنابراين تزويج بين دو سيم‌پيچ قابل‌ چشم‌پوشي نيست و براي اطمينان از صحت عملكرد سيستم كنترل بايد طراحي كنترل‌كننده با در نظر گرفتن تزويج انجام شود. در اين مقاله كنترل‌كننده‌اي براي موتور طراحي‌شده كه در آن تزويج بين سيم‌پيچ‌هاي گشتاور و تعليق مغناطيسي در نظر گرفته شده است. نتايج شبيه‌سازي با استفاده از نرم‌افزار سيمولينك متلب نشان مي‌دهد كه به هنگام تغيير ناگهاني سيگنال‌هاي مرجع مؤلفه‌هاي جابه‌جايي شعاعي روتور يا تغيير ناگهاني گشتاور بار، سيستم تعليق مغناطيسي پايدار بوده و از عملكرد مطلوبي برخوردار است. بنابراين صحت روش كنترلي پيشنهادي تأييد مي‌شود.

Bearingless permanent magnet synchronous motor (BPMSM) is a new electrical machine combining the characteristics of conventional PM synchronous motors and magnetic bearings. Most references about motor controller design have used mathematical models without considering the coupling between torque and magnetic suspension windings. Simulation results in this study have shown that response of system is unreasonable when these controllers are used in mathematical models with considering the coupling between two windings(more perfect model). Therefore, coupling consideration between two windings is an important aspect of controller design, in order to insure its proper performance. In this study, a new controller has been designed and proposed which considers the coupling between torque and magnetic suspension windings. Simulation results using Matlab/Simulink software have shown that magnetic suspension system remains stable when the reference signals from rotor radial displacements or the load torque suddenly change. Therefore, the simulation results show the effectiveness of proposed scheme.