le Sürülen Üç Fazlı arımının Hasan Rıza Özçalık Erdal Kılıç

Transkript

1 le Sürülen Üç Fazlı arımının Hasan Rıza Özçalık Erdal Kılıç kullanım alanına sahiptir. Bu nedenle asenkron motorların hız denetimi büyük önem kazanmaktadır. Asenkron motorların hız denetiminde yüksek performans elde etmenin temeli vektör kontrol tekniklerine dayanmaktadır. Vektör i ile motorun akı ve moment de ımsız olarak kontrol edilebilmektedir. ık modeli nedeniyle klasik denetim yöntemleriyle bu motorların hız denetim uygulamalarında büyük verim sa lanamamaktadır. Birçok arılı olan bulanık mantık denetleyiciler asenkron motorun hız denetiminde de üstün ba arılar göstermektedir. Bu çalı mada, PI-Fuzzy tipi bulanık mantık denetleyici ve geleneksel PI tipi denetleyici ile üç fazlı sincap kafesli bir asenkron motorun hız kontrolü için simülasyon çalı ması yapılmı tır. Simülasyon yardımıyla elde edilen veriler erlendirilerek kullanılan denetim yöntemlerinin performans sonuçları kar ıla tırılmı tır. nkron motorlar basit yapıları, ucuz olmaları, az bakı günümüz endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu motorların hız denetimlerinde, sürekli durum modelinden çıkarılan skaler denetim yöntemi ve motorun dinamik kullanılır. Asenkron motorların hız denetiminde yüksek dayanmaktadır. Vektör kontrolü, serbest uyartımlı do akım makinelerinde sa lanan dinamik performansı asenkron kontrol yöntemi ile motorun akı ve moment de ımsız olarak kontrol edilebilmektedir. Güç motorlarının döndürme momenti, hızı ve ivmelenmesi i artırılabilir [1-5]. Asenkron motorların karma ık denetim ve üm algoritmaları gerektirmesinin nedeni makinenin rusal olmayan yapısından kaynaklanmaktadır [6]. Matematiksel modeli iyi tanımlanamamı sistemlerin kontrolünde klasik denetleyicilerin performansı üktür. Bulanık mantık, yapay sinir a ı veya sinirsel bulanık denetleyiciler ile bu tip sistemlerin kontrolü daha arılıdır [7]. Do rusal olmayan yapıya sahip sistemler tam olarak modellenemezler. Bulanık mantık denetleyici (BMD) nin yapısı uyarlanabilir özelliklere sahiptir. Bu ılımına sahip sistemlerin denetiminde kullanıldı ında Bulanık mantık yakla ımı, makinelere insanların leyebilme ve onların deneyimlerinden ve önsezilerinden yararlanarak çalı i kazandırırken sayısal ifadeler yerine sembolik ifadeler kullanır. Bulanık mantık denetleyicinin temeli sözlü ifadeler ve bunlar arasındaki mantıksal ili tur. BMD uygulanırken sistemin matematiksel BMD algoritmasında karar vermek için sistem ile ilgili bilgileri içeren kural yapıları kullanılmaktadır. mekanizması, kullanıcı deneyimlerinden yararlanılarak turulmaktadır. Klasik mantık yakla ımında karar verme sırasında kesin de erler söz konusu iken bulanık mantıkta erler de dikkate alınmaktadır [10]. Bu çalı mada üç fazlı yıldız ba lı sincap kafesli bir asenkron motorun hız denetimi için PI-Fuzzy tipi bulanık mantık denetleyici ve PI tipi denetleyici kullanılarak simülasyon çalı ması yapılmı tır. Çalı kontrol yöntemi kullanılmı tır. Simülasyon sonuçlarına göre arısı incelenmi 1153

2 Bir sistemin fiziksel davranı ını yapmak için, matematiksel modelinin çıkarılması gereklidir. Model üzerinde yapılan çalı uygun kontrol kuralları belirlenebilmektedir. Asenkron kenleri d-q düzlemine aktarılmaktadır. Böylece senkron hızda dönen d-q eksen takımındaki modele alan akım motoruna benzetilmektedir. Bu model, kontrol kuralları belirlemekte kullanılan bilgisayar analiz ve benzetim çalı malarına uygun bir hale getirilmi a hızı; çıkı ında istenilen genlik ve fazda üç fazlı gerilimler elde mektedir. Bu üç fazlı gerilimler, bir referans gerilim uzay Üç fazlı gerilim kayna ı, anahtarlama konumlarıyla elde edilmektedir. ve d-q eksen takımları düzlemi Asenkron motor için d-q eksen takımındaki ıdaki Üç kollu evirici ve yıldız ba ı eması. Sıfır olmayan altı aktif durum uzay vektörleri denklem 11 deki gibi tanımlanabilir. 1154

3 çıkı iyodu için bakıldı ında toplam altı acaktır. Bu vektörler duran eksen takımında 60 derecelik aralıklarla yerle erleri sırasıyla ajlarının uygulanma süresidir. ise sıfır voltaj Anahtarlama düzeni her bölgede farklı olmaktadır. vektörü olarak tanımlanmaktadır. altı ırlıklı ortalamasının bir kombinasyonu tarlama yapılırken bir durumdan di ındaki anahtarlama ormansını da sa lamaktadır. örnekleme zamanıdır. ık olarak sabit kabul edilir [18-20,23]. anık Mantık Denetleyici Bir BMD blok diyagramı genel yapısıyla bulandırma, bulanık çıkarım, durulama ve bilgi tabanı olmak üzere dört temel bile Bulanık mantık denetleyici yapısı andırma birimi, sistemden alınan giri nık çıkarım birimi, bulandırma biriminden gelen bulanık de erleri, kural tabanındaki kurallar üzerinde layarak bulanık sonuçlar üretilmektedir. Bulanık çıkarım yöntemleri içerisinde en yaygın kullanılanı ve bu çalı llanılan yöntem Mamdani yöntemidir. 1155

4 bulanık bir bilgiden bulanık olmayan ve uygulamada kullanılacak gerçek de ık bilgilerin kesin sonuçlara dönü i tabanı, toplandı ı bir veri tablosundan ibarettir. Giri ler ve çıkı arasın lantılar, kural tabanındaki kurallar kullanılarak ır. Bir sistem için kural tabanı geli çıkı ını etkileyebilecek giri ık kontrol kuralları genellikle uzman bilgisinden sistemi referans alınarak olu li tek çıkı lı bir nık sistemdir. Burada hata ile kullanılan kazanç imi ile kullanılan kazanç faktörüdür. ekil 6 da PI-Fuzzy tipi denetleyicinin blok diyagramı ülasyon Sonuçları Asenkron motorun hız denetimine ait simülasyon çalı malarında MATLAB programı kullanılmı tır. Çalı anılan asenkron motora ait parametreler Motor çıkı ından alınan de erler ile referans hız ve akı ıla tırılarak hata de ler kullanılarak modülasyon için gerekli dönü plamalar yapılmı tır. Referans gerilim vektörünün örleri tespiti yapılmı tır. Bu vektörlerin süreleri tür. Çalı nı =0,1 ms olarak alınmı tır. Çalı gramı Alan yönlendirmeli vektör kontrol esaslı bulanık denetime ait blok diyagramı çalı olarak alınmı tır. k iterasyon sayısını göstermek üzere tanımlanmı tır. anıkla tırma i leminde sistemden alınan giri çıkı türülmektedir. Belirlenen aralıktaki giri ler ve çıkı farklı sembolik ifadeyle gösterilmi (Sıfır), PK (Pozitif Küçük), PO (Pozitif Orta), PB (Pozitif eklinde kullanılmı tır. Sisteme verilen her bir giri ıkı için üyelik fonksiyonlarının seçimi tamamen keyfi ıkı siyonu kullanılmı tır. Bu üyelik fonksiyonları 1156

5 yükselme zamanı t me zamanı t ım %M olarak Bulanık çıkı yelik fonksiyonları nık çıkarım biriminde giri lerin çıkı l tabanında belirlenen kurallarla sa lanır. Bu çalı ab/fuzzy Logic Toolbox/FIS ın Rule Editöründe 49 adet kural yazılmı tır. Kural tablosu Tablo 2 de verilmi langıç performans de Sistemdeki gerek referans hız de elerinde gerekse yükün devreye girmesi durumlarında asenkron motorun hızında meydana gelen hatanın grafi Bulanık kural tablosu. ırlık de ırlı ı ve buna göre çıkı ir. Durulama biriminin çıkı ında elde edilen sayısal alı mada kullanılan eviricinin besleme gerilimi VDC olup anahtarlama frekansı 5 khz tir. Asenkron motorun simülasyon çalı masında referans hız de tir. Çalı manın 0.8 inci saniyesinde tir. 1.6 ncı saniyesinde ise yük 10 çıkarılmı tır. Elde edilen denetim sonuçları Hız-zaman grafi l 9 daki hız-zaman grafi r hızının referans hız de ipi denetime göre daha kısa sürede ula tı ı görülmektedir. Asenkron motorların endüstriyel alanda geni anım alanına sahip olması, bu motorların verimli bir ekilde denetlenmesini gerektirmektedir. Bu çalı endirmeli vektör kontrol yöntemi kullanılarak PI-Fuzzy tipi denetleyici ve PI tipi denetleyici ile yıldız ba lı üç fazlı ap kafesli bir asenkron motorun hız denetimi denetim blokları olu inde referans hız ım PI tipi denetimde olu ıma göre ım arı PI tipi denetimde olu ıma göre daha küçük ı tır. Yükselme zamanı ve yerle me zamanı açısından iki ıla tırıldı ında PI-Fuzzy tipi denetimin PI tipi timden daha küçük yükselme zamanı ve yerle nına sahip oldu arısı edilen simülasyon sonuçlarından açıkça görülmektedir. Verilen referans hız yörüngesindeki ani de üklenme anlarında olu an sapmalar oldukça kısa zaman mlerinde ortadan kaldırılabilmi tir. Tüm çalı artları ate alındı ında hatanın daha hızlı minimize edilmesinde arılı sonuçlar vermi 1157

6 ., Asenkron Motorun Sayısal nlı Vektör Kontrolü, Selçuk Üniversitesi ları ile Vektör olü, Fırat Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Elazı in, K., Asenkron Motorların Dinamik Yapay ları ile Hız Kontrolü, Fırat Üniversitesi k Lisans Tezi, Elazı ak Anahtarlamalı Asenkron run Dolaylı Vektör Denetiminin kron Motor Kontrolü, Yıldız Teknik a, Z., Üç Fazlı Asenkron Motorların Yapay Sinir ları le Vektör Esaslı Hız Kontrolü, çacı, S., Yapay Sinir A ları, Bulanık Mantık ve rsel Bulanık Denetleyiciler ile Asenkron Motorların Hız Denetimi çin Simülatör Tasarımı, ul S., Bulanık ık Denetimli DA-DA Çeviricileri :10, Sayı:4, S , Elmas, Ç., Yapay Zeka Uygulamaları, Seçkin yayıncılık, Ankara, Hızının Ve Elektronik Genle me Vanasının Bulanık ık Algoritma ülez, K., Asenkron motorun DSP ( sayısal i lemci) tabanlı bir kontrol sistemi kullanılarak YSA ( ları) ile performansının arttırılması, Yıldı kkeli, M., Yıldız, C., Özçalık H.R., Bulanık ık ve PI Denetimli DC-DC Konvertör ıla tırılması, 4. otomasyon sempozyumu, un, Mayıs nık Mantık ile Modellenmesi, Pamukkale Bilimleri Dergisi, Cilt:10,Sayı:3, Sayfa: , Yıl:2004. Özçalık, H.R., Türk, A., Yıldız, C., Koca, Z., Katı Yakıtlı Buhar Kazanında Yakma Fanının Bulanık Mantık Denetleyici ile Kontrolü, KSÜ Fen Bilimleri.H., Bulanık Mantık Denetleyici i Ulusal Kongresi Ve Fuarı, ehir. Kasım ıl tırılması, Yıldız Teknik Üniversitesi, Üç Fazlı Asenkron Motorun Hız Kontrolü. Fırat Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Elazı sker, M.E., Özdemir, M., Bayındır, M.., Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motorun Hız Kontrol Sisteminde UVDGM ile Yapılan V/f ve Vektör Kontrol ncelenmesi, 5.Uluslararası Türkiye, Mayıs çı, G., Küçükyıldız, G., Ertunç, H.M., Ocak, H., ve Bulanık Mantık ile DC Motorun Gerçek Zamanda DSPIC Tabanlı Konum Kontrolü, Otomatik Kontrol Toplantısı, TOK-2012, Eylül 1158

7 Otomatik Kontrol Ulusal Toplant s, TOK2013, Eylül 2013, Malatya bir Robot Sistemi 1 1 2, Erdemli MYO, Bilgisayar Tekn. ve Proglama Mersin Erdemli yasinbektas@mersin.edu.tr 2 itesi, Ulus huseyin.canbolat@gmail.com gin robotun mekanik bulunan gezgin tabandan meydana gelmektedir. Mekanik sistem, elektronik denetim sistemiyle denetlenmektedir [7]. edilebilecektir. Robot hareketlerinin Macromedia Flash isimli sistemden meydana gelmektedir. Bilgisayardaki RS 232 portu, robot ile bilgisayar ara 1. iyisini, ka olarak : hareket sistemleri bulunur [2]. yetenekler ya, beyaz nerek 1159