ASENKRON MOTORDA DOĞRUDAN MOMENT KONTROLU

Transkript

1 ASENKRON MOTORDA DOĞRUDAN MOMENT KONTROU 1. Doğudan Moent Kontolu (DTC) ve Alan Yönlendel Kontolun (FOC) Tahçe Yükek pefoanlı AC oto üücüle genel olaak vektöel kontol veya doğudan oent kontol teknkle le geçekleştlekted. Vektöel kontollü üücülen gelşe, 20 yıldan uzun b üe önce Alanya da Blachke, Hae ve eonhad ın çalışalaı le başlaıştı. Gelştlen vektö kontollu üücüle, yaygın b uygulaa alanı bulaak oto üücüle aaında paza payını attııştı. Vektö kontollu üücüle daha çok alan yönlendel kontol yönte uygulanaak geçekleştlekted. Doğudan oent kontollu üücüle le lgl aaştıala 1985 yılından tbaen başlaış olup, lk çalışala Japonya da Takahah (1986) ve Alanya da Depenbock (1988) taafından yapılıştı. Bu konuda lk tca üünü ABB faı 1995 yılında pyaaya üüştü. Endütde en çok kullanılan oto tüü olan aenkon otolaın kontolunda, güç deve olaak gel beleel nvete (VSI) kullanak bçok avantaj ağlaaktadı. Doğudan oent kontollu ve VSI le belenen aenkon otolaın kullanıının yükek dnak pefoan geekten uygulaalada gdeek yaygınlaşacağı tahn edlekted. 2. DTC nn Mateatkel ve Fzkel Youu Uygun tato gel vektölenn eçle le tato akıının ve oentn doğudan kontol edle, bu yönten doğudan oent kontolu olaak adlandıılaına ebep oluştu. Yönten teel fk, oto akı ve oentn, tato akı ve gelnn an değelen kullanaak heaplaaktı. Aenkon otoda tato akıı ve tato gel vektöle aaındak lşk aşağıdak gb velekted (Habetle vd., 1992; Kazekowk ve Kapowcz, 1995; Nah, 1997; Caade vd., 1997; Juhaz vd., 2000). v R d + dt (1) DTC yöntende aenkon otoun üettğ oent, tato akıı ve tato akıı kullanılaak heaplanı. Üç fazlı, etk aenkon aknada üetlen elektoanyetk oentn an değe, tato akıı uzay vektöü le tato akıı uzay vektöü n vektöel çapıı le oantılıdı.

2 2 e x P 2 3 t (2) Moent eştlğnn tato ve oto akılaı cnnden yazılaı, otoda oent oluşuunun fzkel olaak youlanaı açıından daha uygundu. Stato ve oto akılaı kullanılaak, ' + (3) ' ' + (4) olduğuna göe, tato akıı, ' σ σ (5) şeklnde yazılabl. Buada σ ızıntı faktöü olup 2 / 1 σ olaak tanılanı. (5) eştlğ le velen tato akıı (2) de velen oent fadende yene konulua, aşağıdak eştlk elde edl. γ σ ρ ρ σ σ n P 2 3 ) n( P 2 3 x P 2 3 t ' ' ' e (6) Moent fadende bulunan tato akıı, oto akıı ve tato akıı vektöle Şekl 1 de abt eken takıında göülekted. Şekl 1. Sabt eken takıında, tato ve oto akılaı le tato akıı vektöle. Statoun akı ve gel vektöle aaındak lşk, tato dencndek gel düşüü hal edleek (1) eştlğnden,

3 v d dt (7) olaak yazılabl. δ t küçük zaan aalığında otoa v v + jv nvete gel vektöü uygulandığında, tato dencndek gel düşüü hal edle tato akıı bleşenlendek değş, k D Q δ δ D Q v D v Q δt δt (8) (9) olu. Başlangıçta v 1 gel vektöü uygulanaak tato akıının t t 0 anında D eken doğultuunda 0 değene ulaştığı kabul edle, tato akıının t 0 + δt anındak genlğ, 2 2 ( + δ ) + δ 0 D Q (10) bulunu. + δ >> δ olduğu kabul edle, tato akıının genlğ, 0 D Q 0 + δ D (11) olaak elde edl. Şekl 2 de abt eken takıında, δ t üe boyunca tato akıı vektöünün değş göülekted. Stato akıındak değş, büyük ölçüde tato akıının t t 0 anındak yönü doğultuunda uygulanan gel vektöü taafından ağlanı. δ t kıa zaan aalığında oto akıı uzay vektöünün değşedğ kabul edlebl. Bu duuda (6) da velen otoun elektoanyetk oent eştlğ kullanılaak, δt e 3 P 2 σ δ Q (12) yazılı. Moto oentndek değş, tato akıının t t 0 anındak yönüne dk olan nvete gel vektöünün oluştuduğu δ Q taafından üetl (Buja vd., 1997b). 3

4 Şekl 2. Sabt eken takıında, δ t üe boyunca tato akıı vektöünün değş. t 0 anından t 0 + δt anına kada tato akıı uzay vektöünün açıındak değş, ρ tan 1 0 δ Q + δ D (13) olaak heaplanı. Bu eştlk δ t ye bölünüe tato akıının açıal hızı elde edl. Atalet nedenyle δ t üe boyunca oto haeketz olduğundan tato akıının hızı kaya hızı le aynıdı. Böylece, kaya hızı, ω le ρ δt (14) ve δ D hal edle, ω le δ 0 Q δt (15) olaak bulunu. (12) ve (15) eştlklenden göüldüğü gb, aenkon otoda oent üet kaya oluşuu le yakından lgld. dρ / dt nn en büyük değe en hızlı oent cevabı elde edlen ağla. Stato akıını abt tutacak şeklde tatoa uygulanan gel vektöle, tato akıını hızlı b şeklde oent htyacını kaşılayacak konua gete, en hızlı oent cevabını oluştuu. Aenkon oto DTC üücüünde geçek oent efean oentten küçüke, d ρ / dt hızlı b şeklde değştleek oent attıılı. Eğe oent efean değee eşte, tato akıının döne duduulu. Stato akıı uzay vektöü le yönde hızlanıa poztf oent ve ak halde negatf oent elde edl. Stato akıının kontolu, aenkon otou beleyen VSI nvetede uygun gel vektölenn eçle le ağlanı. Standat b aenkon aknanın oto zaan abt 100 den daha büyüktü ve oto akıı 4

5 tato akıını σ T zaan abt le takp ede. Yükek güçlü otolada oto zaan abt daha büyüktü. Dolayııyla oto akıı, tato akıına göe çok yavaş değştğnden abt kabul edlebl. Eğe tato akıı da abt kabul edle, (6) eştlğne göe oent açıı γ uygun b şeklde değştleek hızlı b şeklde kontol edlebl. γ açıı nvete taafından üetlen uygun gel vektöü eçleek değştlebl. Stato akıının odülünün abt oladığı alan zayıflata bölgende, uygun nvete gel eçleek γ açıı ve (Gva vd., 1993, 1995). blkte kontol edl δ t küçük zaan aalığında gel vektöü uygulandığında, (7) eştlğne göe tato akıı vektöündek değş δ δt olaak yazılabl. Yan, tato akıı, tato gel v vektöünün yönünde ve hızında δ kada lele. Adı adı uygun gel vektöü eçleek tato akıını tenlen şeklde haeket ettek ükündü. Stato akıı uzay vektöünü oto akıından hızlı b şeklde uzaklaştıan b gel vektöü uygulandığında γ açıı attığından oent de ata. Sıfı gel vektöü uygulandığında tato akıı uzay vektöü haeketz kabul edl. Geçekte tato ok gel düşüü nedenyle çok yavaş haeket ede. Bu duuda oto akıı uzay vektöü haeket eteye deva ede ve γ açıı azalı. Eğe bu üe yete kada uzuna, oto akıı uzay vektöü tato akıı uzay vektöünü geçe, böylece γ açıı şaet ve elektoanyetk oent yön değşt. Stato akıı uzay vektöü, tato gel uzay vektöünün ntegal olduğundan, uygulanan gel vektöü doğultuunda lele. Yne bu vektö, aktf anahtalaa vektöle uygulandığında hızlı b şeklde haeket ede. Sıfı vektöü uygulandığında bu vektöün değşedğ kabul edl. Altı dabel kae dalga nvetede, kullanılan altı adet gel vektöünden dolayı, tato akıı altıgen b yöünge çnde haeket ede (Şekl 1.10(b)). Snüodal PWM de ıfı ve aktf vektöle eçleek tato akıının nuodale yakın olaı ağlanı. Stato akıının kontolu le lgl b önek Şekl 3 te göülekted. Bu önekte, başlangıçta A 1 noktaında olan tato akıı uzay vektöü, uygun gel vektöle eçleek b hteez bandı çende ve daeel b yöüngede aat yönünün tene haeket ettlşt. A 1 noktaında tato akıı uzay vektöü 1. bölgede ve üt ınıdadı. Anahtalaa vektöü olaak v 3 eçle, tato akıı A 1 den A 2 ye doğu lele. A 2 noktaı da 2. bölgedek üt ını olup, bu noktada v 4 vektöü eçle şekldek gb haeket deva ede. Eğe A 3 noktaında tato akıı uzay vektöü duduulacaka ıfı gel vektölenden b eçl. v 0 ve v 7 ıfı anahtalaa vektölenden hangnn eçleceğ, 5

6 anahtalaa ayıının nu olaına göe bellen. v 4 vektöü (011) olduğuna göe, v 0 (000) eçle k anahta ve v 7 (111) eçle b anahta konu değşt. Bu duuda, anahtalaa fekanı açıından v 7 nn eçle daha uygundu. A 3 noktaında bulunan tato akıı uzay vektöünün aat yönünün tene hızlı b şeklde haeket ete tene v3 vektöü, aat yönüne doğu haeket ete tene v 1 vektöü eçlebl. Böylece, tato akıı tenlen ef efeanı etafında bell b 2 bandı çnde kontol edl. Şekl 3. Stato akıı kontolu. Saat yönünün tene dönen b otoda, oentte b atış geekyoa, tato akıı uzay vektöünü aat yönünün tene haeket ettek geek. Moentte b azala geekyoa, tato akıı uzay vektöünü aat yönünde haeket ettek geek. Moentn değşe tenyoa, tato akıı uzay vektöünün döne duduulu. Bu üç faklı oent duuu çn eçlecek vektöle, tato akıı uzay vektöünün bulunduğu bölgeye ve tato akıında yapılacak değşklğe bağlıdı. Dolayııyla, oent ve tato akıındak ata ve azala duulaı çn altı aktf vektö aaından eç yapılı. Şekl 4 te, tato akıı 1. ve 2. bölgede ken, gel vektölenn tato akıı ve oente naıl etk ettğ göülekted. Şekl 4(a) da göüldüğü gb, tato akıı 1. bölge ken oentn ataı çn v 2 veya v 3 ve azalaı çn v 5 veya v 6 vektöle eçl. Akının ataı çn v 2 veya v 6 ve azalaı çn 6

7 v 3 veya v 5 vektöle eçl. Şekl 4(b) de tato akıı 2. bölgede ken oentn ataı çn v 3 veya v 4 ve azalaı çn v 1 veya v 6 vektöle eçl. Akının ataı çn v 1 veya v3 ve azalaı çn v 4 veya v 6 vektöle eçl (Chapu vd., 1995). Şekl 4 Stato akıı a) 1. bölgede ve b) 2. bölgede ken, gel vektölenn tato akıı ve oente etk. 3. DTC de Anahtalaa Tablounun Bellene k1,2,3,4,5,6 olak üzee tato akıı uzay vektöü k. bölgede e, tato akıının genlğn attıak çn v k, vk 1, v k + 1 gel vektöle otoa uygulanabl. Genlğ azaltak çn v k + 2, vk 2, v k + 3 vektöle eçl. Stato akıı uzay vektöünün hızı, ıfı ve aktf anahtalaa vektölenn oanı değştleek kontol edl. Sıfı anahtalaa vektöle önel oent dalgalanalaına ebep olu. Şekl 5 te tato akıı k. bölgede ken eçleblecek gel vektöle göülekted. Bu gel vektöle, şeklde götelen yönlede δ t küçük zaan aalığında δ δt kada b değşe oluştuu (Va, 1998). v Şekl 5. Stato akıı uzay vektöü k. bölgede ken, eçleblecek gel vektöle ve tato akıına etk. 7

8 Stato akıının genlğn kontol etek çn kullanılan gel vektöle, aynı zaanda oto oent üzende de etkl olu. İnvete uzay gel vektölenn tato akıının kaya hızını atıaı, oentte b atış oluştuu. Stato akıının kaya hızındak b azala e, oentte azala oluştuu. İnvete gel vektölenn tato akıı ve oent üzendek etkle Çzelge 1 de velşt. Bu çzelgede ok ayıı değşe ktaını göteekted. Moentn ataı veya eğnn poztf olaı çn, otoun dönüş yönünden bağıız olaak v k + 1 ve v k + 2 vektöle kullanılı. Moto oentn azaltak çn vk 1 ve vk 2 vektöle kullanılı. v k ve v k + 3 le ıfı gel vektöle, oto hızının yönüne göe Çzelge 1 de veldğ gb oent değşt (Buja vd., 1997a). Çzelge 1. İnvetede gel vektöüne göe tato akıı ve oent değşle. vk 2 v k 1 v k v k + 1 v k+ 2 v k + 3 v 0, v 7 te ( ω > 0) te ( ω < 0) Çıkışı k evyel olan hteez denetleycle kullanıldığında, tato akıı ve oto oent çn gel htyacı döt faklı duu oluştuu. He b duu çn, hata nyaln azaltıcı yönde olan en az b nvete gel vektöü bulunabl. Göüldüğü gb, gel beleel nvete, tato akıı genlğn ve oto oentn doğudan ayalayaak, bunlaın tenlen efeanı takp etelen ağlayabl. Stato akıının genlğ, akı yönündek nvete gel vektöü bleşen taafından etklen. Moto oent, tato akıına dk olan nvete gel vektöü bleşen taafından kontol edl. Stato akıının ata veya azala duuuna göe, oent kontol etek üzee faklı anahtalaa çözüle kullanılabl. Bu çözüleden he b, oent ve akı dalgalanaı, anahtalaa fekanı, k veya döt bölgede çalışa kablyet açıından üücü davanışını etkle. Çzelge 2 de döt faklı anahtalaa yönte velşt. Bu yönteleden b kullanılaak anahtalaa tablou (ST) oluştuulu. Çzelge 2. İnvetede anahtalaa yöntele. ST-A k 1 ST-B k 1 ST-C k 1 ST-D k 1 te te te t e v + v k+ 2 v 0, v 7 v 0 v 7 v + v k+ 2 v k v 0 v 7 v + v k+ 2 v k v k + 3 v + v k+ 2 v k 1 v k 2 8

9 ST-A ve ST-D yöntelenn +2N / -2N lk kae dalga oent efeanına vedğ cevapla, ülayonla elde edleek Şekl 6 da götelşt. Sülayonda EK-1 de velen oto paaetele kullanılıştı. Atalet yükek eçleek, oent dabe enaında hızda değşe oladığı kabul edlşt. Şekl 6 da velen ülayon onuçlaı, he k anahtalaa yöntende çalışa hızına göe oent cevabını göteekted. Özellkle düşük hızlada ıfı gel vektölen kullanan ST-A, ST-D ye göe kötü cevap veekted. Yükek hızlada he k yönte de hızlı oent cevabı veekted. Anahtalaa fekanı ST-A da daha düşüktü. ST-D döt bölgel çalışa çn ST-A, ST-B ve ST-C ye göe daha uygundu. Şekl 6. Faklı anahtalaa tablolaı çn oent cevaplaı. a) ST-A, ω 20 ad /, b) ST A, ω 100 ad /, c) ST-D, ω 20 ad /, d) ST-D, ω 100 ad /. 9

10 4. Stato Akıı Uzay Vektöünün Bulunduğu Bölge nn Heabı Optu anahtalaa vektöünün eç çn tato akıı uzay vektöünün bulunduğu bölgenn blne geekld. Bölge tanılaı Şekl 1.6 da göülekted. Bölgey bulablek çn aşağıdak eştlk kullanılabl. ρ tan 1 D Q (16) Stato akıı uzay vektöünün açıına göe bulunduğu bölge tayn edl. Uygulaada bu şlen yapılaı DSP le çn zaan alıcıdı. Heaplaa kolaylığı açıından tgonoetk dönüşü yapadan da bu bölgenn bulunaı ükündü. Stato akıı vektöünün Q ve 3 Q D D, bleşenle kullanılaak bölge heaplanabl. Şekl 7 de tato akıı uzay vektöünün bleşenle ve bölge değş velşt. Şekl 7. Stato akıı uzay vektöünün D, Q ve 3 Q D bleşenle le bölge değş. 10

11 Şekl 7 de velen D, Q ve 3 Q D bleşenlenn şaetle kullanılaak, tato akıı uzay vektöünün bulunduğu bölge Çzelge 3 te göüldüğü gb elde edl. Çzelge 3 te +/- olaak götelen yelede Q nun şaetne göe kaa veleez. Çzelge 3. Stato akıı uzay vektöü bölgenn bellene. D Q 3 Q D Bölge + +/ / Stato akıı uzay vektöünün bulunduğu bölge başka b teknk le de bulunabl. D ve Q ekenle 90 aalıklı 4 eşt paça oluştuaktadı. Bu paçala D ve Q nun şaetle kullanılaak bulunabl. He paça çnde b bölge ve dğe bölgenn yaıı evcut olduğundan, Q / D oanı kullanılaak bölge bulunabl. 5. Teel DTC Süücü Ste DTC üücüünde eçlen nvete anahtalaa vektöü, heb anahtalaa peyodunda, tato akıındak hatanın şeklde eçl. Akı denetleyc çıkışı 2 ve oenttek hatanın 2 te bandı çnde kalaını ağlayacak d, oent denetleyc çıkışı dt e ve tato akıının bölgene göe otoa uygulanaı geeken gel vektöü b tablo kullanılaak bellenebl. Bu tablo, optu anahtalaa vektöünün eç tablou olaak adlandıılı. Çzelge 2 de velen ST-A yönte kullanılaak yapılan optu anahtalaa vektöü eç tablou Çzelge 4 te götelşt. Akıda b ata geekl e hteez kaşılaştııcıının çıkışı d 1, azala geekyoa d aşağıdak gb tanılanı. d 0 kabul edl. İk evyel akı 1, ef d (17) 0, ef + 11

12 Çzelge 4. Optu anahtalaa vektöünün eç. d dte Bölge 1 Bölge 2 Bölge 3 Bölge 4 Bölge 5 Bölge 6 1 v 2 v 3 v 4 v 5 v 6 v v 7 v 6 v 0 v 1 v 7 v 2 v 0 v 3 v 7 v 4 v 0 v 5 1 v 3 v 4 v 5 v 6 v 1 v v 0 v 5 v 7 v 6 v 0 v 1 v 7 v 2 v 0 v 3 v 7 v 4 Moentte b ata geekl e dt e 1, azala geekl e dt e 0 kabul edl. Üç evyel oent hteez kaşılaştııcıının çıkışı te veya poztf dönüş yönü çn, dt e -1, b değşklk geekyoa dt e, aat yönünün 1, te teef t e dt e (18) 0, teef teef ve aat yönü veya negatf dönüş yönü çn, dt e 1, 0, t t e eef t eef t eef + t e (19) şeklnde tanılanı. Hteez bantlaının genşlklenn eç de oldukça öneld. Band genşlğ çok küçük eçle, kontol kaybolu, eela tato akıı bandın dışına çıka. Sıfı vektöünün üe oent dalgalanalaında doğudan etkld (Me vd., 1999; Vaez-Zadeh ve Mazae 2000; Kang ve Sul, 2001). Çzelge 4 te velen anahtalaa vektölenn uygulanaı, aknanın hızı çok düşük değle ükeel onuçla ve. Makna çalışaya yen başladığında ve çok düşük hızlada, akı kontolunda poble otaya çıka. Bu duuda, tato akıı önce bell b değee yükeltl daha ona oent efeanı uygulanı (Zolghad vd., 1996; Chapu vd., 1998; Juhaz, 2000). Stato akıı bleşenlenn tahn, he optu anahtalaa vektöünün eçnde he de oentn tahnnde geekld. Stato akıı, tato eken takıında yazılan tato gel eştlğ kullanılaak aşağıdak gb heaplanı. 12

13 D ( vd RD ) dt (20) Q ( vq RQ ) dt (21) Stato akılaından k tane ölçüleek üçüncüü heaplanı. Öneğn, A ve B ölçüldüğünde, C, C (A + B ) (22) olaak heaplanı. Buadan D ve Q bleşenle aşağıdak gb bulunu. D A (23) Q B 3 C A B (24) DTC üücüünün pefoanı, büyük ölçüde tato akıı uzay vektöünün doğu tahn edlene bağlıdı. Bu tahn şlendek doğuluk, akı ve gellen doğu ölçülene ve ntegal şlenn doğu yapılaına bağlıdı (Va, 1998; Id ve Yat, 2000; vd., 2001). DTC üücüünde tato akıı ve oent, optu anahtalaa tablou kullanılaak ayı ayı ve bağıız olaak kontol edl. Şekl 8 de blok dyagaı göülen DTC üücüünde, tato akıı uzay vektöünün odülü le tato akıının efean değe kaşılaştıılaak, elde edlen hata k konulu tato akıı hteez kaşılaştııcıına vel. Moent de aynı şeklde efean değe le kaşılaştıılaak, elde edlen hata üç konulu oent hteez kaşılaştııcıına vel. Akı ve oent kaşılaştııcılaının çıkışlaı d ve dt e, tato akıı uzay vektöünün konuu le tablodan gel vektöünün eçlende kullanılı. Stato akıı ve oent hataı, hteez bantlaının dışına çıkaa, gel vektöü eçe şle güncellen. Akı ve oent hatalaı, 2 ve 2 t e bantlaı çende tutulu. Akı hteez bandı tato akıındak haonkle etkleken, oent hteez bandı anahtalaa fekanını ve anahtalaa kayıplaını etkle. Moentn tahn edlende (2) eştlğ kullanılı. Stato akıı (20) ve (21) eştlkle kullanılaak elde edl. Kapalı çev hız kontolu çn b PI denetleyc kullanılabl. Bu denetleycnn gş hızdak hata ve çıkışı oent efeanıdı. 13

14 Şekl 8. DTC üücüü blok dyagaı. DTC üücüünde he b öneklee veya kontol peyodunda aşağıdak şlele tekalanı. - Kontol peyodunun başında V dc baa gel ve k faz tato akıı ölçülü. - Stato akı ve gelnn D ve Q bleşenle heaplanı. - Stato akıı ve oent heaplanı. - Stato akıının genlğndek hata ve oent hataı heaplanı. Bu hata şaetle, akı ve oent hteez denetleyclenn gşle olaak kullanılı. - Çıkış gel vektöü, d, dt e ve tato akıının bulunduğu bölgeye göe eçl. - Seçlen gel vektöüne at anahtalaa nyalle üe devene veleek kontol peyodunun taalanaı beklen ve ona lk adıa dönülü. DTC tenn çalışaı, aenkon oto odel, VSI nvete odel ve DTC tenn odel kullanılaak blgaya yadııyla ncelenşt. Sülayon onucu elde edlen değşle Şekl 9-Şekl 12 de velşt. Sülayonda kullanılan oto paaetele EK- 1 de velşt. Şekl 9 da, oent, tato akıı, otoa uygulanan gel vektöü, tato akıının bölge ve oto hızı göülekted. Sülayonda oent efeanı 5 N, tato akıı efeanı 0.5 Wb ve atalet katayıı kg alınıştı. Şekl 10 da, DTC de abt oent efeanı çn, D ve Q eken takıındak tato akıı ve tato akıı bleşenle le otoa uygulanan geln D bleşen götelşt. Şekl 11 de, DTC de kaalı halde tato ve oto akıı uzay vektöle velşt. Değşleden göüldüğü gb, tato akıı doğudan kontol edlekte ve hteez bandı çende kalacak şeklde döndüülekted. Roto akıı 14

15 e daeel b yöünge takp etekted. Şekl 12 de, DTC de abt oent efeanı le otoa yol veldğnde, tato akıı uzay vektöünün yöünge göülekted. Stato akıı, eğe b ınılaa getleze, nonaln üzende değele alı. Şekl 13 ve Şekl 14 te hız kontolu le lgl değşle velşt. DTC nn hız cevabı, P denetleyc kullanıldığında Şekl 13 ve PI denetleyc kullanıldığında Şekl 14 te n ef 500 d/d çn velşt. Denetleyc katayılaının ve öneklee zaanının eç, otoun cevap veen büyük ölçüde etkle (Juhaz, 2000). DTC nn teel özellkle aşağıdak gb özetlenebl. - Optu anahtalaa vektöle le akı ve oent doğudan kontol edl. - Stato akı ve gellenn kontolu dolaylıdı. Stato akılaı ve akı yaklaşık olaak nüodald. - Yükek dnak pefoan ve en hızlı oent cevabı elde edl. - İnvete anahtalaa fekanı, akı le oentn hteez bant genşlklene bağlıdı ve değşkend. Moent dalgalanaı, öneklee üe ve bant genşlğne bağlıdı. - Koodnat dönüşüüne, odülatöe ve denetleycye htyaç yoktu. Hız kontolü çn tek b PI denetleyc kullanak yeteld. - Akı tahn çn, dğe vektö üücülende olduğu gb gelşş teknklen kullanılaı geekld. 15

16 - Şekl 9. DTC de oent, tato akıı, tato gel vektöü, tato akıı bölge ve oto hızı değşle. Şekl 10. DTC de abt oent efeanı çn, D ve Q eken takıında tato akıı le tato akıı bleşenle ve otoa uygulanan geln D bleşen. 16

17 Şekl 11. DTC de kaalı halde tato ve oto akıı uzay vektöle. Şekl 12. DTC de abt oent efeanı le yol velen otoda, tato akıı uzay vektöünün yöünge. 17

18 Şekl 13. DTC de P denetleyc kullanıldığında, n ef 500 d/d çn hız cevabı ve üetlen oent. Şekl 14. DTC de PI denetleyc kullanıldığında, 500 n ef d/d çn hız cevabı ve üetlen oent. 18

19 6. DTC le FOC Yöntelenn Kaşılaştıılaı Yükek pefoanlı aenkon oto üücülende kullanılan alan yönlendel kontol ve doğudan oent kontolu yöntelenn penple faklı olup aaçlaı aynıdı. He k yönte de oto ve yük paaetelenn değşlenden etkleneden, otoun oent le akıını etkn b şeklde ve tenen yöüngede kontol etey hedefle. FOC ve DTC yöntele, endütyel üün olaak başaılı b şeklde geçekleştlşt. Bu yöntelen avantaj ve dezavantajlaı, değşk açıladan kaşılaştıılaak otaya konulabl (Hoang, 1999b; Telfod vd., 2000; Pha-Dnh, 2000). Buadak kaşılaştıa, teel kontol kaaktetkle, tatk ve dnak pefoan, paaete haayet ve geçekleşte zoluğu açıından yapılıştı. Uygulaanın tüüne göe bu kaşılaştıa onuçlaı kullanılaak hang yönten tech edleceğne kaa velebl. DTC le FOC yöntelenn kaşılaştıılable açıından FOC yöntenn teel kavalaı aşağıda özetlenşt. Şekl 15 te aenkon otoun dolaylı alan yönlendel kontol te göülekted. Bu tede, x-y koodnat efean eken takıı, ω fekanında dönen oto akıı vektöü le çakışıktı. Değşkenle bu eken takıında ayıştıılaak, oto akıı tato x-eken akıı x le ve oent tato y-eken akıı y le kontol edl. Roto akıı yönlendlş x-y eken takıı, abt eken takıı ve tato akıı le oto akıı vektöle Şekl 16 da göülekted. Stato y-eken akı efeanı yef gş t eef kullanılaak aşağıdak gb heaplanı., oent efean yef 2 3P t eef Ψˆ (25) Roto akıı, ˆ x 1+ T (26) olaak tahn edl. Stato x-eken akı efeanı xef, oto akıı efean gş Ψef kullanılaak aşağıda veldğ gb heaplanı. xef Ψ ef (27) 19

20 Şekl 15. Aenkon otoda dolaylı alan yönlendel kontol. Şekl 16. Alan yönlendel kontolun penb. Koodnat dönüşüü çn geeken ρ oto konu açıı, fekanı kullanılaak, ω oto hızı ve ω l oto kaya ρ θ + θl ( ω + ωl )dt (28) 20

21 ve kaya, tato akı efeanı yef ve oto paaetele kullanılaak, ω l ˆ R yef (29) şekllende heaplanı. FOC yöntende x-eken, oto akıı vektöü le çakışıktı ve ω tato fekanında döne. Bu özel duu, akı ve oentn tato akıı x-y bleşenle le ayı ayı kontoluna zn ve. Roto akıı, Ψˆ 1+ T x (30) şeklnde olup, x akıının b fonkyonudu. Üetlen oent, t e ˆ 3 Ψ P 2 y (31) olup, y akıı le kontol edl. Akı ve oent kontolunun ayı ayı ve bağıız yapılable, oto akıı pozyonunun doğu olaak blneyle ükündü. Roto akıının konuu, akı algılayıcılaı le doğudan veya tato gel ve akıı ve / veya hız algılayıcı şaet kullanılaak dolaylı olaak elde edlebl Denetleyc Açıından Kaşılaştıa FOC yöntende otoun üç fazlı akı kaynağı le belendğ kabul edlekted. Yükek pefoanlı oent kontolu çn, cevap vee üe hızlı olan hteez akı denetleycle kullanılı. Bu denetleycle optu şeklde cevap ve. İnvete anahtalaa fekanı hteez bandı, çalışa şatlaı ve oto paaetele le değş. DTC yöntende akı ve oent, nvete gel vektöü le doğudan kontol edl. Akı ve oentn alt ve üt ltle aaında kalaını ağlaak üzee, uygun tato gel vektöünü eçen k bağıız hteez denetleyc kullanılı. Hteez denetleyclenn cevabı optudu, fakat anahtalaa fekanı değşkend. 21

22 6.2. Tahn Edlen Değşkenle Açıından Kaşılaştıa FOC ve DTC nn he knn de çalışaı, ölçülen büyüklükleden tahn edlen veya heaplanan te değşkenlene dayanı. Tahn edlen değşkenlen doğuluğunun kontol pefoanı üzende önel etk vadı. FOC tende, koodnat dönüşüü çn geekl değşken ρ oto akıı açııdı. Roto akıı açıının tahn, oto hızının ölçülen değe ve tahn edlen kaya fekanı ω l nn kullanılaını geekt. (29) da veldğ gb, kaya fekanı, oto zaan abtne ve tahn edlen oto akıının genlğne bağlıdı. FOC çalışaında ρ elektkel açıı öncelkl önee ahpt. ρ açıındak b hata, x ve y ekenle aaında teneyen b etkleşe neden olaak FOC çalışaını otadan kaldıı. Ayıca, ρ açıı ω + ω l toplaının ntegal le elde edldğnden, hata küülatf olup bu hatayı düzeltek çn ek b heaplaa geek. Geçc duulada, oto akıı pozyonu değşebl ve ükeel olan ayıştıa kaybolabl. DTC tende e, tato akıı ve oto oent, gebeleel kontol çn tahn edle geeken değşkenled. Stato akıı, tatoun akı ve gel uzay vektöle kullanılaak heaplanı. Moent, tatoun akı ve akı uzay vektöle kullanılaak heaplanı. Stato akıının doğuluğu, büyük ölçüde R tato dencnn doğu tahn edleblene bağlıdı. Stato akıındak b hata, akı ve oentn kontol davanışını oluuz etkle. ω 6.3. Moent Kontol Pefoanı Açıından Kaşılaştıa FOC da oto oent, y-eken akıı y nn b fonkyonudu. Moent kontol pefoanı, tato akı egülatölenn pefoanına doğudan bağlıdı. Moentn değşe hızı, t e t 3 P 2 Ψ y t (32) şeklnde olup, y-eken akıının değşe hızı le oantılıdı. DTC de oent kontolu çn hteez denetleyc kullanılı. Moent cevabının hızı, uygulanan tato uzay vektöünün oluştuduğu açıal kaya hızına bağlıdı. Ψ vektöünün aku döne hızı, 22

23 2V ωe (ax) ± 3 Ψ dc (33) şeklnde DC baa gelnn fonkyonu olaak bulunabl. Moto oentnn aku değşe hızı, aku açıal kaya hızı le oantılı olduğundan, t e t 3 P 2 2 Ψ Ψ n( ωle ) (34) ω le ω (ax) ω e 2V ± 3 Ψ dc ω (35) onucu elde edl. He k tede de hızlı oent cevabı elde edlekted. Moent dalgalanalaı heen heen aynıdı. Moent dalgalana fekanı ekank bant genşlğnden çok düşük olduğundan, bu dalgalanalaın te üzendek etkle azalı. Moto oentnn değşe akılaı etkleez, dolayııyla akı ve oent bağıız olaak kontol edlebl Akı Kontol Pefoanı Açıından Kaşılaştıa Akı kontolu, oto nonal hızın ütünde çalıştığında alan zayıflata çn geekld. FOC tende oto ve tato akılaı, oto zaan abt le değş. DTC de tato akıı, doğudan tato gel le kontol edldğnden, hızlı b şeklde denetlenebl. Roto akıı, tato akıını σ T zaan abt le takp ede. Stato akılaında, dolaylı kontol nedenyle daha fazla dalgalana oluşabl Paaete Haayet Açıından Kaşılaştıa FOC un çalışaı, kaya fekanı tahnne dolayııyla oto zaan abtne (1.54) dayanı. Roto denc, ıcaklıkla ve oto endüktanı akı evye le değş. Roto zaan abt, nonal değe T 0 a göe 0.75T 0 < T < 1.5T 0 değele aaında değşebl. Roto zaan abtnn geçek değenn kullanılaaı kontol pefoanını doğudan etkle. FOC un oto zaan abtne bağlılığı gelşş akı gözleleyc kullanılaak azaltılabl. Bununla beabe, şaet şlee kaaşıklığı atış olu. 23

24 DTC nn çalışaı, v R ) te elektooto kuvvetnn ntegal alınaak heaplanan ( tato akıının değene bağlıdı. Ψ değe, tato dencnn ıcaklıkla değşenden büyük ölçüde etklen. Blhaa düşük hızlada, elektooto kuvvet çok düşük olduğundan R dek küçük b değşe çok büyük hataya ebep olu. Bu da kontol pefoanının bozulaına neden olu. DTC de düşük hızda çalışa poblele, bu bölgede gelşş b akı tahn edc kullanılaak yleştlebl Geçekleşte Zoluğu Açıından Kaşılaştıa İk yapının da kaaşıklığı yapılacak heaplaalaın ktaına göe geeken heaplaa gücü le bellenebl. FOC da heaplaala dönen eken takıında yapılı. Dolayııyla, nü ve konü fonkyonlaı kullanılaak koodnat dönüşüü yapılaı geekld. Bu heaplaalaın yapılaı zaan alıcıdı. DTC de e heaplaala abt eken takıında yapılı. FOC algotaının yüütüle çn geeken zaan DTC ye göe oldukça yükekt. Aadak zaan fakının net b şeklde otaya konulable çn, geçekleştede kullanılan özel donanı veya yazılıla da dkkate alınalıdı. Heaplaa üenn uzaaı, daha düşük öneklee hızına ve kontol pefoanının kötüleşene neden olu. Sonuç olaak, DTC yöntenn dnak cevap ve geçekleşte kaaşıklığı açıından FOC yöntenden daha ütün olduğu öylenebl. FOC ve DTC yapılaında ek heaplaala le yleştele yapıldığında, he k de pefoan ve kaaşıklık açıından heen heen aynı evyeye gel. Bu duuda, b yönten dğene tech edle uygulaanın geektdğ özel duulaa bağlı olu. 24

25 Çzelge 5. FOC ve DTC yöntelenn kaşılaştıılaı. Kaşılaştıa Konuu Alan Yönlendel Kontol Doğudan Moent Kontolu Refean eken takıı Senkon hızda dönen x-y Sabt D-Q Kontol edlen değşkenle Moent Roto akıı Moent Stato akıı Kontol değşkenle Stato akılaı Stato gel uzay vektöü Algılanan değşkenle Roto ekank hızı Stato akılaı Stato gelle Stato akılaı Tahn edlen değşkenle Kaya fekanı Roto akıı pozyonu Moent Stato akıı Regülatöle Üç fazlı akı egülatöle (hteez) Moent egülatöü (hteez) Stato akı egülatöü Moent kontolu Stato akılaı le dolaylı kontol Yükek cevap hızı Moent dalgalanaı Akı kontolu Stato akılaı le dolaylı kontol Düşük cevap vee hızı Paaete haayet Roto zaan abtndek değşlee duyalı Geçekleşte zoluğu Yükek evyel kaaşıklık Heaplaalada tgonoetk fonkyonla geekl (hteez) Doğudan kontol Yükek cevap hızı Moent dalgalanaı Doğudan kontol Yükek cevap vee hızı Stato dencndek değşlee duyalı Ota evyel kaaşıklık 25