اقرأ في هذا المقال
الضرورة من التحكم المباشر في عزم الدوران بالمحركات
تم استخدام الآلة المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PM) على نطاق واسع في العديد من التطبيقات نظراً لمزاياها الكامنة مثل الكفاءة غير المسبوقة وكثافة الطاقة، والتي أصبحت أكثر جاذبية بشكل خاص لتطبيقات الجر للمركبات الكهربائية (EVs)، بحيث يكون نطاق سرعة القدرة الكهربائية الثابتة الموسعة (CPSR) مطلوباً بشكل كبير لتشغيل المبحرة.
ولتحقيق هذا الهدف، يتم استخدام طريقة إضعاف التدفق التقليدية (FW) بشكل تقليدي من خلال استخدام تيار المحور (d) السلبي لمواجهة ارتباط تدفق (PM)، ومع ذلك ينتج عن تيار (FW) المستمر خسائر إضافية في الطاقة وخفض في الكفاءة.
وفي الآونة الأخيرة، أصبحت آلة ذاكرة التدفق المتغير (VFMM) التي تستخدم (PMs) ذات القوة القسرية المنخفضة (LCF) (PMs) تدريجياً تنظيم تدفق كفء من خلال تطبيق إزالة مغناطيسية مؤقتة أو نبض تيار ممغنط، بحيث يمكن تصنيف (VFMMs) إلى أنواع (AC) و (DC) وفقاً لنمطها الحالي الممغنط، وعادة ما تكون (PMs) من (VFMMs) من النوع (AC) على الدوار، بينما تكون تلك من النوع (DC) على الجزء الثابت.
وبالمقارنة مع آلات (PM) التقليدية، يمكن التحكم في (VFMMs) بشكل أكثر مرونة بسبب التدفق المتغير للجسيمات، ومع ذلك يتم تقديم المزيد من التحديات في نفس الوقت، بحيث تم التحقيق بشكل شامل في بعض طرق التحكم في (VFMMs) في السنوات الأخيرة.
كما تم اقتراح طريقة مغنطة لآلة ذاكرة متعرجة ذات فتحة جزئية، في حين تم اقتراح طريقة فصل التيار القائم على المراقب، وذلك لتحقيق عزم دوران سلس أثناء عملية معالجة المغنطة في ظل ظروف محملة كما تم تقديم خوارزمية التخلفية المعتمدة على (PI) والتي تحقق كفاءة محسنة وخسارة أقل مقارنةً بالتحكم في حالة المغناطيسية الثابتة (MS) لاختيار (MS) الأمثل أثناء دورة القيادة.
كما تم إدخال مسار ارتباط تدفق الإطار الثابت للخط المستقيم (SL λsT) للحصول على قدرة أعلى على السرعة وتقييمه جنباً إلى جنب مع نبض المحور (d) ومسار إلغاء جهد الإطار المتزامن، بحيث تم تقديم طريقة تحكم (MS) ذات الحلقة المغلقة، والتي تعتمد التحكم المباشر في تدفق عزم الدوران الميت (DB-DTFC) بسرعات منخفضة و (SL λsT) بسرعات عالية.
بالإضافة إلى ذلك، تم أيضاً تقييم قدرة تقليل فقد دورة القيادة والتأثير الحراري على أساس النموذج غير الخطي باستخدام شبكة عصبية منظمة (SNN)، بحيث تم تقييم تأثيرات درجة حرارة المغناطيس على خاصية عزم الدوران القصوى ومعالجة المغنطة واقتراح طريقة الحلقة المغلقة للتخفيف، كذلك إثبات أن التحكم في النواقل كان فعالاً في توصيف آلة التدفق المتغير.
كما تم استخدام مرشح غير خطي متكيف (MANF) لتقدير ارتباط التدفق الفوري من “المكونات التوافقية” المستحثة للقوة الدافعة الكهربائية (EMF) بدلاً من المكون الأساسي التقليدي، بحيث تم اقتراح مخطط تحكم يستخدم شبكة عصبية اصطناعية (ANN) مع أقصى عزم دوران لكل أمبير (MTPA) لتقليل الخسارة، حيث تم إنشاء إشارات تبديل (MS) عن طريق حساب نسبة هامش الجهد لوصلة (DC).
لذلك أظهر (ANN) قدرة ممتازة في تقليل تأثير الحث اللاخطي تحت (MSs) المختلفة، وفيما بعد تم تقديم استراتيجية تحكم لجهاز ذاكرة مزدوج البروز (DSMM)، علاوة على ذلك، تم تنفيذ عملية ثنائية النمط، أي نمط PM) (DSPM)) أو وضع التردد الكهربائي المحول، وذلك لتحقيق وظيفة تغيير العمود من خلال استخدام مجموعة من لفات مغنطة منفصلة.
الذاكرة متغيرة التدفق وطوبولوجيا الآلة الكهربائية
تم تجهيز (VFMM) المدروسة في نفس الوقت بقوة قسرية عالية (HCF) (PM NdFeB) و (LCF PM AlNiCo)، حيث يوضح الشكل التالي (1) محنى متوازي الأضلاع، بينما يمكن تمييز نموذج (NdFeB) بخط مستقيم، كما يمكن تغيير (MS لـ AlNiCo) وحفظه على طول حلقات منحنى التباطؤ وخطوط الارتداد عن طريق تطبيق نبضة تيار إزالة المغناطيسية أو مغنطة، كما يظهر الشكل أيضاً منحنيات المغنطة الأولية والحلقة الرئيسية وإحدى حلقات معالجة (MS).
كما يوضح الشكل التالي (2)، وهو المقطع العرضي وتكوين (VFMM)، بحيث تتميز الآلة بهيكل (PM) داخلي (IPM) مع (PMs) هجين، أي (NdFeB) و (AlNiCo)، وهما نوعا (PMs) متوازيان على الدائرة المغناطيسية، بحيث يمكن إزالة المغناطيسية أو ممغنطة (PMs- LCF) عن طريق تطبيق نبضة تيار سالبة أو موجبة لتحقيق تنظيم التدفق المرن، لذلك تعمل (NdFeB PMs) باعتبارها الجزء السائد الثابت، بينما تعمل (AlNiCo PMs) كجزء تعديل متغير من التدفق المغناطيسي.
مبدأ التشغيل الخاص بالآلة
تعد (MS) الخاصة بـ (LCF PMs) درجة حرية تحكم إضافية لـ (VFMM) مقارنةً بـ (IPM) التقليدي، بحيث يظهر مبدأ معالجة (MS) لـ (VFMM)، وذلك كما هو في الشكل التالي (3)، وخلال فترات التشغيل العادية، تتبنى الآلة طريقة تحكم (DTC) تتضمن حالة (id = 0) لتجنب التغييرات غير المتوقعة في (MS)، بحيث يتم تطبيق نبضة تدفق مرجعية لتوليد نبضة تيار معرف عابر، وبالتالي يتم تغيير (MS) من (LCF- PMs) بشكل معقول لتوفير السرعة والعزم المطلوبين.
وكما هو في الشكل السابق، تبدأ الآلة بمقياس (MS) بشكل مرتفع، كما وتزداد القوة الكهرومغناطيسية المستحثة مع السرعة، وذلك عندما يصل الجهد الطرفي للآلة في ظل حالة حمل الضوء عالي السرعة إلى حد جهد وصلة (DC)، بحيث سيتم إجراء معالجة إزالة المغناطيسية (DMM) لزيادة السرعة.
كما يتم استخدام نبضة معرّف سالبة ناتجة عن التدفق المرجعي المنخفض لتقليل (MS) لمغناطيس (LCF)، بحيث يتم تحقيق (MS) منخفض عندما يصل اتساع الهوية إلى قيمة (DMM) المطلوبة، كما وستظل هذه الحالة ثابتة حتى (MS) التالية، وبالمثل؛ فإنه يتم استخدام معالجة إعادة المغنطة (RMM) للحصول على (MS) عالي السرعة مناسب لتشغيل الأحمال الثقيلة منخفضة السرعة.
النموذج الرياضي الخاص بالألة
يقترح هذا الطرح مخطط معالجة (MS)، القائم على (DTC) والذي يمكن تنفيذه في إطار مرجعي للجزء الثابت، بحيث يوضح الشكل التالي (4) روابط التدفق في الإطار المرجعي الثابت (αβ) والإطار المرجعي للجزء الثابت (xy) والإطار المرجعي للجزء المتحرك (dq)، حيث تمثل (ψs) و (r) متجهات ارتباط تدفق الجزء الثابت والدوار على التوالي.
كما تُعرف الزاوية بينهما بزاوية عزم الحمل (δ)، والتي تساوي مجموع (θui و θei)، وكذلك (θui) على أنها هي الزاوية بين الجهد والتيار الكهربائي، بينما (θei) هي الزاوية بين (EMF) الناجم فعلياً عن عدم التحميل والتيار الكهربائي.
كما يعتبر ارتباط التدفق الدوار لـ (VFMM) متغيراً إضافياً مقارنةً بـ (PMSM) التقليدي، وذلك في الإطار المرجعي للجزء الثابت، بحيث يمكن التعبير عن معادلات الجهد الخاصة به كـ:
حيث أن:
(usx ،usy): هما الفولتية لـ (x / y-axis).
(isx ،isy): هما تيارات المحور (x / y).
(Rs): هي مقاومة لف الجزء الثابت.
(s): هي سعة وصلة تدفق الجزء الثابت.
(ωr): هي السرعة الزاوية للجزء المتحرك، والتي تتعلق بالسرعة الزاوية للجزء الثابت:
