Theoretical_Foundation_Presentation.pptx

.

1. Introduction – المقدمة يتناول هذا الفصل الأساس النظري للمكونات المستخدمة في نظام التحكم المقترح، بما في ذلك العاكس ثلاثي الأطوار وتقنيات PWM الرقمية ومحرك التيار المستمر عديم الفراشي (BLDC).

2. Three-Phase Bridge Inverter – العاكس ثلاثي الأطوار وظيفة العاكس هي تحويل الجهد المستمر (DC) إلى جهد متناوب (AC) بالقيمة والتردد المطلوبين. يتم التحكم بالمخرجات عن طريق تشغيل وإيقاف أجهزة القدرة مثل MOSFET وIGBT. يُستخدم العاكس ثلاثي الأطوار في تطبيقات القدرة العالية كقيادة المحركات. يتكون من ثلاثة أذرع (A، B، C) تحتوي كل منها على مفتاحين قدرة. يتم التحكم في عملية التبديل باستخدام خوارزميات معينة لإنتاج جهد جيبي متناوب.

3. Digital PWM Techniques – تقنيات تعديل عرض النبضة الرقمية تُستخدم تقنيات PWM للتحكم في جهد خرج العاكس عبر تغيير أوقات التشغيل والإيقاف لمفاتيح القدرة. تسمح هذه التقنية بتوليد شكل موجي قريب من الموجة الجيبية المطلوبة.

4. HFCB-PWM Technique – تقنية HFCB-PWM (المعتمدة على عداد عالي التردد) تستخدم عداداً عالي السرعة من نوع N-bit تتم مقارنة خرجه بقيمة دورة العمل المطلوبة. تُستخدم بوابة مقارنة ومزلاق RS لتوليد إشارة PWM المطلوبة. تتميز هذه التقنية بقدرتها على توليد ترددات PWM عالية بكفاءة.

5. CB-PWM Technique – تقنية CB-PWM (المعتمدة على العداد) تُستخدم في تطبيقات القدرة المنخفضة. يعتمد تشغيلها على مقارنة قيمة العداد بدورة العمل لتوليد الإشارة. تبقى الإشارة مرتفعة حتى تتساوى القيم، ثم تُعاد تهيئتها.

6. CCB-PWM Technique – تقنية CCB-PWM (العدادات المتسلسلة) يتم ربط عدادين (4 بت) لتشكيل عداد 8 بت. تُقارن القيم بين مداخل المقارن للحصول على إشارة PWM. تُستخدم هذه الطريقة لتحسين الدقة في توليد النبضات.

7. Brushless DC Motor (BLDCM) – محرك التيار المستمر عديم الفراشي يعتمد تشغيل محرك BLDC على التفاعل بين المجالين المغناطيسيين للعضو الثابت والدوار. يتكون من العضو الثابت، العضو الدوار، وحساسات تأثير هول. يشبه من حيث المبدأ المحرك الحثي AC ولكن بدون فراشي ميكانيكية.

8. Stator – العضو الثابت يتكون من صفائح فولاذية مكدسة تحتوي على ملفات نحاسية. يمكن ترتيب الملفات بنمط النجمة (Y) أو دلتا (Δ). النمط Y يوفر عزمًا عاليًا عند السرعات المنخفضة، بينما النمط Δ يزيد الخسائر. اللب غير المشقوق يقلل الحث ويعمل بسرعة عالية لكن بتكلفة أكبر.

9. Rotor – العضو الدوار يتكون من مغناطيسات دائمة وعدد أقطابه يحدد العزم والسرعة. زيادة عدد الأقطاب ترفع العزم لكنها تقلل السرعة القصوى. تعتمد قوة العزم على كثافة الفيض المغناطيسي للمادة المستخدمة.

10. Hall Effect Sensors – حساسات تأثير هول تستخدم لتحديد موقع الدوار من أجل توقيت عملية التحويل الإلكتروني. عادةً ما يحتوي المحرك على ثلاثة حساسات مدمجة في العضو الثابت. توفر إشارات رقمية تُستخدم للتحكم في تسلسل تشغيل الملفات.

11. Comparison: BLDC vs BDC – المقارنة بين محرك BLDC وBDC محرك BLDC يستخدم تبديل إلكتروني، بينما BDC يستخدم فراشي. BLDC أكثر كفاءة وأقل ضوضاء ويتطلب صيانة أقل. محركات BLDC أغلى تكلفة لكنها أطول عمراً وأكثر أداءً.

12. Principle of Operation – مبدأ العمل يعتمد التشغيل على التفاعل بين المجالات المغناطيسية للثابت والدوار. يُفعّل الملفان في كل خطوة لتوليد عزم مستمر ودوران ناعم. يُبدّل التيار كل 60 درجة كهربائية لتوليد ست خطوات تشغيل. تُستخدم إشارات حساسات هول لتحديد التسلسل الصحيح للملفات.

13. Mathematical Model – النموذج الرياضي لمحرك BLDC يُفترض إهمال الفقد الحديدي والميكانيكي لتبسيط التحليل. معادلات الجهد للطور الواحد تربط بين الجهد، التيار، المقاومة، والمحاثة. معادلة الحركة تصف العلاقة بين العزم، القصور الذاتي، وعزم الحمل. يمكن تمثيل المحرك كمجموعة معادلات تفاضلية تمثل السلوك الديناميكي.

14. Torque-Speed Characteristics – خصائص العزم والسرعة يمتلك المحرك عزمًا ثابتًا تقريبًا حتى السرعة المقننة. بعد تجاوز السرعة المقننة يبدأ العزم بالانخفاض. يمثل عزم التوقف النقطة التي يكون فيها العزم أعظم ما يمكن. تكون السرعة بدون حمل هي أعلى سرعة للمحرك عند انعدام العزم.

15. Conclusion – الاستنتاجات تناول هذا الفصل البنية النظرية لأنظمة العاكس ثلاثي الأطوار وتقنيات PWM الرقمية. تم توضيح مكونات ومبدأ عمل محرك BLDC والنموذج الرياضي له. يشكل هذا الأساس لفهم أنظمة التحكم العملية المستخدمة في الفصول اللاحقة.