Alan Zayıflatmasız ve Alan Zayıflatmalı, Akı ve Moment Döngülü Akım Referanslı PWM İndirekt İleri Beslemeli Vektör Kontrollerinin Karşılaştırılması

Transkript

1 KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), 5 KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(), Alan Zayıflatmaız ve Alan Zayıflatmalı, Akı ve Moment Döngülü Akım Refeanlı PWM İndiekt İlei Belemeli Vektö Kontolleinin Kaşılaştıılmaı Sevan AYTAÇ KORKMAZ *, Haan KÜRÜM Fıat Üniveitei, Maden MYO, Elazığ, Tükiye Fıat Üniveitei, Elektik-Elektonik Mühendiliği, Elazığ, Tükiye ÖZET: Bu makalede, alan zayıflamaız ve alan zayıflatmalı, akı ve moment döngülü akım efeanlı PWM indiekt ilei belemeli vektö kontolü yapılmıştı. Alan zayıflatmaız ve alan zayıflatmalı PWM indiekt ilei belemeli vektö kontolü çalışmaı onuunda, şekilleden anlaşılaağı gibi oto hızı ve moment gafikleinin faklı olduğu göülmüştü. Tanıtılan aenkon motoun dinamik modeli ve kontol yapıının aaştıılmaı için benzetim pogamlaı yapılmıştı. Bu pogamla için MATLAB pogamından yaalanılmıştı. Anahta Kelimele: Pwm İndiekt İlei Belemeli Vektö Kontolü, Matlab, Kontolö Compaion of PWM ndiet Feedfowad Veto Contol with Field Weakne and Field Attenuato, Cyle Flux and Toque Cuent Refeene ABSTRACT: n thi atile PWM indiet feed fowad veto ontol with field weakne and field attenuato, flux and toque yle, and with uent efeene have been aied out. A a eult of thi wok elated to PWM indiet feed fowad veto ontol with field weakne and field attenuato, plot aoiated with oto peed and toque have tuned out to be diffeent. a hown in Figue. n ode to invetigate popoed dynami model and ontol tutue of indution moto, a imulation oftwae ha been developed uing MATLAB. Keywod: Feedfowad indiet veto PWM Contol, Matlab, Contolle. GİRİŞ Bu çalışmada üç fazlı aenkon makinenin dolaylı oto akıı alan yönlendimei ile vektö kontolünün benzetimi yapılmış olup, ayıa bu benzetimde Bang- Bang evigei kullanılmıştı. İlk olaak Hae (969) ve Blakhe (97) taafından otaya atılan alan yönlendime yöntemi ile aenkon motolaın momenti bibiinden bağımız akı ve moment bileşenlei üzeinden kontol edilebilmektedi. Vektö kontol veya tanvektö kontol iimleinin de kullanıldığı bu yöntem 98 lein başına kada, uygulanmaındaki teknolojik zolukla nedeniyle çok az dikkat çekmişti. Anak ayıal işaet işleme teknikleindeki gelişmele ve yaıiletken anahtalama elemanlaının pefomanlaındaki atışla ile alan yönlendimeli aenkon moto kontolü üzeindeki çalışmala yoğunlaşmıştı.. MATERYAL VE METOT. Manyetik Alan Zayıflatmaı Bütün aenkon motolada kaçınılmaz olaak meydana gelen ve hızla atan bi elektomoto kuvveti oluşu. Bu e.m.k., yükek hızlada tato geiliminin büyük bi kımını oluştuu. Bunun için bu e.m.k nın, üüü itemde kullanılan evigeç taafından ınılandıılmaı geeki. Yükek hızla için denklem aşağıdaki şekilde adeleştiilebili (Altun, H.,) V Lm Lm we md w md () L L Belilenen hızın üzeinde motoun hızı veya w e ataak olua, manyetik alanın zayıflatılmaı geeki. Stato geilimi, makimum eviyeine ulaştıktan ona moto pefomanının iyi olmaı için, abit tutulmaı geeki. V w md max w md abit () Buada md max alan zayıflatmaı olmadan meydana geleek mıknatılanma akımıdı. w ie oto köşe fekanıdı. Şekil. de bu ilişki göteilmektedi.

2 KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), 6 KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(), Böylee, tato mıknatılanma akımının geçek efean değei denklem den aşağıdaki şekilde elde edili. md w w md max () Bu duumda, alan zayıflatmaı yapılabilmei için bi alan kontolöü geeki.bi nin efean değeini üetmek üzee kaşılaştımaı geeki. md ve md akımlaını + - Kontolö İnvete Moto P T i Şekil. Akım kontol döngüü R p.. Hız Kontolöü. Akım Kontolölei Akım kontolölei, Şekil. Alan zayıflatmaı ve akımlaını efean değeleiyle kaşılaştıaak tato geilimleinin efean değeleini üetile. R L ve (4) V V p R Hem hem de akımlaı aynı yapıda bi deve ile kaşılaştıklaı için, bunla için belileneek kontolö paameteleinin de aynı olmaı geeki. Bu nedenle, Şekil de kontolü için veilen geibelemeli kontol devei içinde geçelidi. Buada, evigein geikme zamanı akımlaın gödüğü devenin zaman abitinden çok küçük olduğu düşünüleek olua, kontol paametelei adee w doğal fekanı dikkate alınaak belilenebili []. Hız kontolöü, w kaşılaştıaak ve w fekanlaını akımının efean değeini üeti. Bunun onuu akım kontolöü akımını, hız kontolöü taafından üetilen efean değeine ayala. Alan abit tutulduğu üee üetilen moment akımıyla doğu oantılıdı. Yük momenti adee ütünme momenti olaak düşünüleek olua ve Denklem 5 deki haeket denkleminden motoun üettiği moment şu şekilde ifade edilebili []. J m pw Tm Ty P (5) Ty Bmw P (6) T e w B m J m p (7) P Şekil de veilmektedi. Buada göteilen akım kontol döngüünün zaman abitidi. w + - Kontolö Akım döngüü Moto + Yük P T p Şekil. Hız kontol döngüü K T v p T, w.4. Alan Kontolöü Bilindiği gibi akımı efean değeini akımı gibi T zaman abitiyle takip etmektedi. md ile aaında şöyle bi tanfe bağıntıı vadı [].

3 KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), 7 KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(), md nin p (8) T den çok büyük olduğu düşünüleek olua itemin doğal fekanı yaklaşık olaak kada olu ve buna göe alan kontolöü paametelei belilenebili. md + - Kontolö Akım döngüü Moto P T p p md.5. Moto Paametelei U N 8 V N.7 A P N. kw n N 48 d/d M N 7.6 Nm F 5 Hz P :4W Stato dieni : 7 Ohm Roto dieni (indigenmiş): 6 Ohm Stato kaçak indüktanı:. H Roto kaçak indüktanı:. H Otak indüktan:.5 H Eylemizlik katayıı (J):.85 Kg m Şekil 4. Alan kontol döngüü Benzetimde kullanılan denklem takımlaı; LSi Li (9) d LSi Liq () d LRid Li () q LSiq Li () U R i w p () U S S R i w p (4) ' ' ' ' Rid wk q p d (5) ' ' ' ' Riq wk d p q (6) dw Te Ty J (7) P dt i imd (8) p i wk (9) i U U düz düz md Lm we Li pimd () L e Lm e L w L i w i () md. SONUÇLAR Bu çalışmada, tanıtılan aenkon motoun dinamik modeli ve kontol yapıının aaştıılmaı için benzetim pogamı yapılmıştı. Bu pogamla için MATLAB 6.5 dan yaalanılmıştı. Biini benzetim pogamının özelliklei; bu benzetimde adee eken dönüşümlei ve inap kafeli aenkon makinenin d-q modeli ele alınıp, moto kontolüz olaak inelenmişti. İkini benzetim pogamının özelliklei; benzetimde üç fazlı aenkon makinenin, alan zayıflatmaız akı, hız, moment döngülü dolaylı oto akıı yönlendimei ile vekto kontolu bang-bang tipi invete ile geçekleştiilmişti ve benzetimde adee alan, hız,moment kontolu geçekleştiilip, benzetim inelenmişti. Üçünü benzetim pogamının özelliklei; benzetimde üç fazlı aenkon makinenin, alan zayıflatmalı akı, hız, moment döngülü dolaylı oto akıı yönlendimei ile vekto kontolu bang-bang tipi invete ile geçekleştiilmişti ve benzetimde adee alan, hız, moment kontolü geçekleştiilip, benzetim inelenmişti [].

4 Te (Nm) Te (Nm) a (Ampe) a (Ampe) N (d/d) N (d/d) KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), 8 KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(),.. Biini Benzetim Pogamının Sonuçlaı Şekil 5. Aenkon motoun boşta yol almaına ilişkin ia faz akımı, T e moto momenti ve hızın benzetim pogamından elde edilen onuçla Şekil 6. Aenkon motoun Te=5 Nm lik yük altında yol almaına ilişkin ia faz akımı, T e moto momenti ve hızın benzetim pogamından elde edilen onuçla

5 Lamdad ve Lamdaq(Webe) (Ampe) KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), 9 KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(),.. İkini Benzetim Pogamının onuçlaı Aşağıdaki onuçla; dolaylı oto akıı yönlendimei ile vektö kontollü aenkon motoun boşta çalıştıılmaı duumu için alınmıştı..5.5 Şekil 7. Refean ve oto hızlaının zamana göe değişimlei Şekil. akımının zamana göe değişimi.8 Lamdad Lamdaq Şekil. Lamda (d) ve Lamda (q) akılaının zamana göe değişimlei Şekil 8. a akımının zamana göe değişimi Aşağıdaki onuçla; dolaylı oto akıı yönlendimei ile vektö kontollü aenkon motoun yük momentinin Nt alınmaı duumu için alınan imulayon onuçlai: Şekil 9. akımının ve Te momentinin zamana göe değişimle Şekil. Refean ve oto hızlaının zamana göe değişimlei

6 md(et) ve (et)(ampe) Lamda(d) ve Lamda(q) (Wb) md(et) ve (et)(ampe) (Ampe) ve Te(Nm) a(ampe) n(et)ve n(d/d) KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(),.. Üçünü Benzetim Pogamının onuçlaı 4 n(et) n Şekil. a akımının zamana göe değişimi Şekil 7. Refean ve oto hızlaının zamana göe değişimlei Şekil 4. akımının ve Te momentinin zamana göe değişimlei Şekil 8. a akımının zamana göe değişimi md(et) (et) Şekil 5. md (et) ve (et) akımlaının zamana göe değişimlei.8 Lamda (d) Lamda (q) -6 Te Şekil 9. akımının ve Te momentinin zamana göe değişimlei Şekil 6. Lamda (d) ve Lamda (q) akılaının zamana göe değişimlei. md(et) (et) Şekil. md (et) ve (et) akımlaının zamana göe değişimlei

7 a(ampe) Lamda(d) ve Lamda(q) (Wb) n(et)ve n(d/d) md(et) ve (et)(ampe) Lamdad ve Lamdaq(Webe) (Ampe) ve Te(Nm) KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(),.8 Lamdad Lamdaq Te Şekil. Lamda(d) ve Lamda(q) akılaının zamana göe değişimlei Aşağıdaki onuçla; dolaylı oto akıı yönlendimei ile vektö kontollü aenkon motoun yük momentinin Nt alınmaı duumu için alınan imulayon onuçlai: Buada md (et)=.a ve =A lik efean değeleiyle (7.8Nm lik moment efeanı) moto momenti oluştuulaak oto döndeilmişti Şekil 4. akımının ve Te momentinin zamana göe değişimlei n(et) n.4. md(et) (et) Şekil 5. md(et) ve (et) akımlaının zamana göe değişimlei Şekil. Refean ve oto hızlaının zamana göe değişimlei.8.6 Lamda (d) Lamda (q) Şekil 6. Lamda(d) ve Lamda(q) akılaının zamana göe değişimlei Şekil. a akımının zamana göe değişimi

8 KSU Mühendilik Bilimlei Degii, 6(), KSU. Jounal of Engineeing Siene, 6(), Şekil 7 ve den de göüldüğü gibi motoun veilen efean hız değeleini iyi bi şekilde takip etmeye çalıştığı göülmektedi. Motoun momentini, akımıyla kontol edebiliiz. Şekil 9, 4, 9, de momentin akımını iyi bi şekilde takip ettiği göülmektedi. Geçii ejim duumundaki alınımla gözönünde bulunduulua momentin başlangıçta dalgalanma götemei nomaldi. Alan yönlendime yönteminin doğuluğunun olmaı duumuna bağlıdı. Şekil, 6,, 6 e bakaak oluak, q q nun bikaç alınım yaptıktan ona ıfıa gittiği gözlenmektedi. Buda yapmış olduğumuz benzetim pogamının geçeliliğini götemektedi. Alan zayıflatma kullanılmadığı ikini benzetmde, motoun Alan zayıflatma kullanıldığı üçünü benzetime göe daha yükek hızlaa çıkamadığı şekil 7,, 7 deki şekillede açık bi şekilde göülmektedi. O yüzden alan zayıflatmayı kullanmak avantajlıdı. [] Şenol, İ., Dönmeztük, K.N.,(). Sinap Kafeli Aenkon Motoun Kayan Kipli Vektö Kontol Simulayonu.Elektik-Elektonik-Bilgiaya Mühendiliği 8. Ulual Kongei. Sayfa 7-. [] Va,P., (99). Veto Contol of AC Mahine. Oxfod Univ. Pe. [4] Yükel,İ.,(), MATLAB. Uludağ Üniveitei Mühendilik-Mimalık Fakültei [5] Zhang, J.,Baton T.H., (989). Miopoeo- Baed Pimay Cuent Contol fo a Cage İndution Moto Dive. EEE Tan. On Powe Eletoni, Vol. 44, No. 4 Januay. Yapılan liteatö taamaında elde edilen şekillee bakıldığında yapılan bu çalışmanın onuunda elde edilen şekillein doğuluk deeeinin yükek olduğu göülmüştü. REFERANSLAR [] Altun, H., () Linee Aenkon Motoun Vektö Kontolü.. Elektik-Elektonik Anabilim Dalı Doktoa Tezi, F.Ü. Fen Bilimlei Entitüü, Elazığ. [] Polat M., (7) Alan yönlendime yöntemleinin paamete değişimleine olan bağımlıklaı, hız ve moment kontolü üzeindeki etkilei. Elektik- Elektonik Anabilim Dalı Doktoa Tezi, F.Ü. Fen Bilimlei Entitüü, Elazığ. [] Boldea,.,Naa,S.,A., (99). Veto Contol of AC Dive. CRC pe. [4] Civelek, İ., (997) Aenkon Motoun Elektikel Paameteleinin [5] Güzelbeyoğlu, N., (99). Elektik makinalaı -- -, İTÜ Elektik Elektonik Fakültei. [6] Kaya, İ,. (99). Vektö Kontollü Aenkon Moto Süüü Düzenekleinin Analizi ve Optimizayonu. Elektik- Elektonik Anabilim Dalı Yükek Lian Tezi,. Kaadeniz Teknik Üniveitei Fen Bilimlei Entitüü, Tabzon [7] Kuo, C.B., (999). Otomatik Kontol Sitemlei. Liteatü Yayınılık. [8] Novonty, D.W.,Lipo,T.,A., (996) Veto Contol And Dynami of AC Dive. Oxfod Univ. Pe [9] Ong, Chee-Mun, (998). Powe Eletoni. Pentie- Hall, n. [] Rahid, M.H, (998). Powe Eletoni. Pentiehall. n. []Saıoğlu, K, (99). Elektik Makinalaının Temellei Cilt:. İTÜ Elektik-Elektonik Fakültei