In this paper, the theoretical strategy and experimental results for noise reduction of a switched reluctance motor with a high number of poles are presented using a novel simplified current profile at low speed and low torque region. The noise reduction is carried out by the principle of reducing the variation of the sum of radial forces. The variation of the sum of three-phase radial forces of the A-phase tooth, the B-phase tooth, and the C-phase tooth is a cause of vibration and acoustic noise. Thus, the variation of the sum of these forces is aimed to be minimized by current profiling. In this paper, a simple current waveform with reduced harmonic order is proposed. This has advantages of low rate of change of the current, easy current regulation, low root mean square (rms) and peak currents, low torque ripple, and higher efficiency. An improved current regulation method is also implemented. In experiment, it has been found that significant noise and vibration reductions can be achieved with the proposed current waveform

چکیده

در این مقاله، استراتژی نظری و نتایج تجربی جهت کاهش نویز موتور سوئیچ رلوکتانسی با تعداد قطب بالا با استفاده از پروفیل جریان جدید ساده­ شده­ در ناحیه­ ی سرعت و گشتاور کم ارائه شده است. کاهش نویز بر اساس کاهش تغییرات مجموع نیروهای شعاعی انجام شده است. تغییرات مجموع نیروهای شعاعی سه فاز مربوط به دندانه­ ی فازA ، دندانه­ ی فاز B و دندانه ­ی فاز C، علت لرزش و نویز صوتی است. لذا هدف حداقل­ سازی تغییرات مجموع این نیروها با استفاده از پروفیل جریان است. در این مقاله یک شکل موج جریان ساده با مرتبه­ ی هارمونیک کاهش یافته ارائه شده است که دارای مزایایی از قبیل نرخ پایین تغییر جریان، تنظیم جریان آسان، جریان­های موثر و بیشینه­ ی پایین، ریپل گشتاور کم و بازدهی بالا است. همچنین یک روش تنظیم جریان بهبودیافته نیز به کار گرفته شده است. در عمل، مشاهده شد که با شکل موج جریان پیشنهادی کاهش لرزش و نویز قابل ملاحظه­ای می­تواند حاصل شود.

1-مقدمه

موتورهای آهنربای دائم به دلیل فشردگی، بازدهی بالا و چگالی گشتاور بالا، به طور گسترده در خودروهای الکتریکی صرف و هیبریدی استفاده می­ شوند. مشکل کمبود منابع زمینی به دلیل افزایش روزمره­ی تعداد خودروهای الکتریکی صرف و هیبریدی، همچنان یکی از دغدغه­ های اصلی برای سازندگان چنین خودروهایی است. یکی از راه­ حل­های جایگزین ممکن است موتورهای سوئیچ رلوکتانسی باشد. گفته می­شود که موتور سوئیچ رلوکتانسی برای استفاده در کاربردهای خودروهای الکتریکی باید چهار شرط اصلی را برآورده سازد. این شرط­ ها عبارتند از: (1) بهبود بازدهی (2) بهبود چگالی گشتاور (3) کاهش نویز صوتی و لرزش (4) کاربرد در مبدل سه فاز معمولی. شروط (1) و (2) توسط استفاده از  ماشین­ های سوئیچ رلوکتانسی نمونه با ابعاد خارجی برابر با ماشین­ های آهنربای دائمی مانند نمونه­ ی به­ کار رفته در تویوتا پریوس برآورده می­ شوند. نشان داده می­شود که بازدهی و چگالی گشتاور، جریان موثر و ناحیه­ ی عملکرد می­تواند رقابتی باشد. به علاوه، توان خروجی محور در یک موتور سوئیچ رلوکتانسی، به دلیل نبود ولتاژ القایی از طرف آهنرباهای دائم در سرعت­های چرخش بالا، می­تواند 6/1 برابر بهبود یابد. برآورده کردن شرط (4) نسبتا مشکل است ولی به هرحال مدار مبدل معمولی موتورهای سوئیچ رلوکتانسی می­ توانند با شروع تولید انبوه گسترش یابند.  لذا مهم­ترین شرط روی مساله­ ی نویز صوتی و لرزش است.