التوزيع الأمثل لعزم الدوران في المحركات المتزامنة

الضرورة من التوزيع الأمثل لعزم الدوران في المحركات المتزامنة

من المعروف بأنه يمكن استخدام مركبات الطاقة الجديدة في قطاع النقل العام لتحقيق الحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات ولتطوير صناعة مركبات الطاقة الجديدة المحلية، والتي تم فيها استخدام الحافلات الكهربائية في البداية، بحيث يعد محرك الدفع جزءاً مهماً من الحافلة الكهربائية، كما أن تطبيق محركات الدفع له اتجاهان رئيسيان في العالم، محرك التيار المتناوب غير المتزامن والمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM).

كما تتمتع (PMSMs) بتغطية واسعة لمستوى الطاقة، والتي يمكن أن تلبي بشكل كامل طلب الطاقة للحافلة الكهربائية، كما تم تعميق البحث الحالي حول (PMSMs)، كما أجرى الباحثون نموذج التحكم في عزم الدوران للتنبؤ بالنماذج (PMSM) للسيارات الكهربائية، كما تم اجراء تحليل عزم الدوران على (PMSM) للسيارات الكهربائية وحسّنوا الأداء الديناميكي.

أيضاً يتم إجراء تحليل الاهتزاز الالتوائي ونمذجة المركبات الكهربائية الهجينة (PMSMs)، لذلك تم استخدام المحركات المتزامنة المغناطيسية الدائمة ذات التدفق المحوري (AFPMSMs) على نطاق واسع نظراً لعامل الطاقة العالي والكفاءة العالية وكثافة الطاقة العالية والهيكل المدمج.

حيث قامت الدراسات في تطبيق (AFPMSM) على طاقة الرياح على نطاق واسع والمركبات الكهربائية والدراجات الكهربائية والدراجات النارية الكهربائية والروبوت وجهاز مساعدة البطين الأيسر على التوالي، و باختصار؛ فإن (AFPMSM) مناسب للاستخدام كمحرك محرك عالي الطاقة في السيارة الكهربائية.

كما يتم استخدام (AFPMSM) بثلاثة الجزء الثابت والمزدوج الدوار في هذا البحث، والذي يحتوي على ثلاث لفات مستقلة للجزء الثابت، وهي التي يمكن أن تكون مكافئة لثلاثة محركات متطابقة عن طريق الفصل، كما أن الاتصال المحوري متحد المحور مع العديد من المحركات العادية وله مزايا التكلفة المنخفضة والبنية البسيطة والمساحة المشغولة الصغيرة وما شابه.

النموذج الرياضي لثلاثة أسطوانات خاصة بـ AFPMSM

يتم عرض هيكل ثلاثي الأبعاد في الشكل التالي (1)، بما أن الدوائر المغناطيسية المكافئة للتدفق المغناطيسي الرئيسي للأجزاء الثابتة والدوارات المجاورة مستقلة عن بعضها البعض، كما يتم تجاهل المجموعات الثلاث من لفات الجزء الثابت وبين قرصي الدوار.

وفي هذا الوقت، يمكن أن تكون أقراص (AFPMSM) الثلاثية مكافئة للحالة التي يتم فيها توصيل ثلاثة (PMSMs)، وذلك بشكل محوري، كما ويمكن التحكم في كل مجموعة من ملفات الجزء الثابت بشكل مستقل، بحيث يتم تحديد مجموعة من ملفات الجزء الثابت لإنشاء نموذج رياضي، وبالإشارة إلى عملية اشتقاق النموذج الرياضي لـ (PMSM) العادي؛ فإن النموذج الرياضي للـ (AFPMSM) ثلاثي الأسطوانات في نظام الإحداثيات الثابت ثلاثي الطور هو كما يلي:

حيث:

(uA ،uB ،uC): هي الجهد الكهربائي للجزء الثابت.

(iA ،iB ،iC): هو تيار الجزء الثابت في نظام الإحداثيات (A-B-C).

(A ،B ،C): هي وصلة تدفق الجزء الثابت في نظام الإحداثيات.

(Rs): هي مقاومة لف الجزء الثابت.

(p): هو العامل التفاضلي (d / dt).

وبالنسبة لمعادلة التدفق:

حيث:

(LXX): هو الحث الذاتي لملف الطور لـ (X).

(MYY): هو الحث المتبادل بين لفات الجزء الثابت (X,Y).

 (ψr): هو رابط تدفق المغناطيس الدائم الدوار.

(θ): هي زاوية موضع الدوار.

أما معادلة العزم؛ فتعطى على النحو التالي:

حيث:

(Te): هو عزم الدوران الكهرومغناطيسي.

(Np): هو رقم زوج القطب لملف عزم الدوران.

(ψs): هو ناقل تدفق الجزء الثابت، وهو متجه التيار الثابت.

الطريقة المثلى لتوزيع عزم الدوران بكفاءة تعتمد على الشبكة

يختلف هيكل نظام محرك الأقراص (AFPMSM) ثلاثي الأقراص، بحيث يظهر هيكل نظام القيادة في الشكل التالي (2)، وذلك على الرغم من أن الحافلة الكهربائية تحتاج فقط إلى محرك (AFPMSM) ثلاثي الأقراص، ونظراً لأن المحرك يحتوي على ثلاث مجموعات من لفات الجزء الثابت المستقل، يتطلب نظام القيادة ثلاث مجموعات من وحدات التحكم في المحرك للتحكم.

ومن أجل زيادة الأداء العام لنظام القيادة (AFPMSM) ثلاثي الأقراص؛ فإنه يمكن أيضاً تطبيق وحدة التحكم التقليدية في السيارة في نظام محرك الأقراص (AFPMSM) ثلاثي الأقراص، وعادةً باستخدام تحكم الاتصالات.

وبعد أن يحدد متحكم الاتصالات حالة العمل وحجم عزم الدوران لمجموعة وحدات المحرك وفقاً لإستراتيجية التحكم المحددة مسبقاً؛ فإنه يتم توزيع إشارة التحكم وبيانات عزم الدوران على الوحدات الحركية الثلاث، وفي الوقت نفسه، ترسل الوحدات الثلاثة للمحرك أولاً معلومات حالة محرك الملاحظات إلى متحكم الاتصالات ويقوم المتحكم بدمج معلومات حالة الوحدة الحركية المتعددة في معلومات حالة المحرك الإجمالية.

وأخيراً تعمل المحركات الكهربائية بشكل عام في وضع عزم الدوران، كما وتتحكم في خرج عزم دوران المحرك وفقاً للعمق الذي يخطو فيه السائق على دواسة الوقود، وفي الأنظمة العامة متعددة المحركات؛ فإنه يتم استخدام توزيع متوسط عزم الدوران لتوزيع الاجمالي الناتج من عزم الدوران نفسه (Tm).