Adaptive online torque sharing function to mitigate torque ripple in switched reluctance motors

Abstract

Electrical machines play a crucial role in modern society by transforming electrical energy into mechanical energy and vice versa. These machines include various types of motors and generators, which are used in a wide range of applications such as electric vehicles, industrial automation, and renewable energy systems. One of the popular electrical machines is the switched reluctance machine (SRM), which is known for its high reliability and efficiency. The key advantages of the SRM include its simple structure, robustness, and low cost. The SRM does not require a permanent magnet or an excitation winding, making it an attractive option for high-volume, low-cost applications. Despite its advantages, the SRM also has some disadvantages that need to be considered. One of the main drawbacks of the SRM is being susceptible to torque ripple, which can result in vibration and noise. In order to overcome these disadvantages, advanced control methods have been developed for the SRM. One such control method is the torque sharing function, which distributes the load among the phases of the motor. This results in improved torque characteristics and reduced torque ripple. However, this control method also has some disadvantages, such as increased complexity and the need for more advanced sensors and controllers. Additionally, the torque sharing function may result in reduced efficiency, especially at high speeds. The purpose of this thesis study is to improve the torque ripple performance of SRM for a wide speed range through the proposed control approach. In conclusion, minimizing the torque ripple is a critical aspect of the operation of SRMs, and a range of control strategies and techniques can be used to achieve this goal. By reducing the torque ripple, SRMs can deliver improved efficiency, performance, and reliability, making them even more attractive for a wide range of applications.

Elektrik makineleri, elektrik enerjisini mekanik enerjiye ve tersine dönüştürerek toplumda kritik bir rol oynar. Bu makineler, elektrikli araçlar, otomasyon ve yenilenebilir enerji sistemleri gibi geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılan çeşitli motor ve jeneratör tiplerini içerir. Yüksek güvenilirlik, sağlamlık ve düşük maliyet nedeniyle, anahtarlamalı relüktans motoru popüler bir elektrik motorudur. Bu motorlar, kalıcı mıknatıs ve rotorunda herhangi bir sargı içermez ve bu, yüksek hacim ve düşük maliyet gerektiren uygulamalarda bu tür motorların tercih edilmesine neden olur. Ancak, avantajlarına rağmen, bu motorların bazı dezavantajları vardır. Bu dezavantajların başında tork dalgalanması gelir ve bu da motorda titreşime ve gürültüye neden olur. Bu sorunu azaltmak için geliştirilmiş tork kontrol yöntemleri uygulanır. Tork paylaşım fonksiyonu yöntemi, motor fazlarında torku eşit şekilde dağıtarak motorun tork kontrolünü gerçekleştirir. Fazlar arasında torkun eşit şekilde dağıtılması, daha iyi tork karakteristikleri ve azaltılmış tork dalgalanması sağlar. Ancak, bu kontrol yöntemi de bazı dezavantajlara sahiptir, örneğin artan karmaşıklık ve daha gelişmiş sensörler ve kontrolörler gerektirir. Ayrıca, tork paylaşım fonksiyonu özellikle yüksek hızlarda düşük verimliliğe ve tork dalgalanmasına neden olabilir. Bu tez çalışmasının amacı, önerilen bir kontrol yaklaşımıyla SRM'nin yüksek hızlı uygulamalarda tork dalgalanması performansını iyileştirmektir. Tork dalgalanmasının azaltılması, anahtarlamalı relüktans motorlarının verimliliği, performansı ve güvenilirliğini arttırarak, çeşitli kontrol stratejileri ve teknikleri kullanılmasıyla mümkündür. Bu hedefe ulaşmak, motorların geniş bir uygulama yelpazesinde daha çekici hale gelmesini sağlar.