İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Alternatif Akım Makinalarında Vektör Denetimi Course Name Vector Control of A.C. Machines Kodu (Code) ELK605 Lisansüstü Program (Graduate Program) Yarıyılı (Semester) Güz (Fall) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Ders Seviyesi (Course Level) (3+0) 7.5 Doktora (Ph.D.) Elektrik Mühendisliği (Electrical Engineering) Dersin Türü (Course Type) Seçmeli (Elective) Dersin Dili (Course Language) Türkçe (Turkish) Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Güç elektroniği, kontrol teorisi ve mikroişlemcilerdeki gelişmeler, elektrik makinaları araştırmalarına yeni boyutlar kazandırmıştır. Bu araştırmalar sonunda elektrik makinalarının kullanım alanları giderek artmış ve bundan sonra daha da artacağı kaçınılmaz olmuştur. Bu paralelde alternatif akım makinalarının gelişmiş endüstri ülkelerinde yaygın bir şekilde kullanımına yol açan vektör denetiminin, alternatif akım makinalarının denetiminde uygulanan en son denetim yöntemi olması ve giderek gelişen akıllı sistemlerde kullanılacağı nedeniyle, öğrencilerimize dolayısıyla ülkemiz teknoloji ve bilim alanına katkısı olacağında böyle bir dersin gerekliliği ortaya çıkmıştır. Advances in power electronics, control theory, and microprocessors initiated new research on electrical machines. As a result, electrical machines have become widely used and the new application areas have arisen. In this context, alternating current machines controlled by vector control have become heavily used in industrial applications of developed countries. Therefore, a course in this area is required to prepare our students for research and industrial applications. 1. Alternatif akım makinalarının stator mmf, stator akımı, miknatıslanma akımı ve stator akısı gibi değişik büyüklüklerin uzay fazörlerle matematiksel modellerinin oluşturulması. 2. DA ve AA makinalarında moment oluşumlarının karşılaştırılması 3. Rotor akısı yönlendirmeli, miknatıslama akısı yönlendirmeli, ve stator akısı yönlendirmeli vektör kontrol yöntemleri 4. Asenkron ve senkron motorlarda vektör kontrol yöntemleri için dolaylı ve doğrudan vektör kontrolları 5. Düzgün hava aralıklı ve Çıkık kutuplu makinalarda doyma etkisi Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet 6. Vektör denetiminde makine parametrelerinin etkisi 1. The space phasors of stator mmf, stator currents, magnetizing current, stator flux linkages, etc. 2. The mechanism of electromagnetic torque production in DC and AC machines 3. The vector control methods : Rotor-oriented control, magnetizing flux control-oriented control, rotor-flux-oriented control and stator-flux-oriented control 4. Direct and indirect vector control of induction and synchronous machines 5. The effects of magnetic saturation in the smooth-air-gap and salient-pole machines 6. The effects of the machine parameters in the vector control 1. Fiziksel ve matematiksel açıdan uzay-fazör teorisi 2. AC makinalarında değişik vektör control uygulamaları 3. Değişik referanslarda üç faz ve iki eksen makina modelleri 4. Sürekli miknatıslı, senkron asenkron ve relüktans makinalarının vector kontrol analizleri 5. Yuvarlak ve çıkık kutuplu makinalarda doymanın faydalı akıya etkileri 6. Makina parametrelerinin etkileri 1. Pyhsical and mathematical development of space-phasor theory 2. Applications of the various forms of vector control of AC machines 3. The three-phase and various quadrature-phase machine models corresponding to various reference frames 4. To analysis the vector control of permanent- magnet machines, synchronous machines, induction machines and reluctance machines 5. The effects of saturation of the main flux paths for both smooth-air-gap and salient-pole machines 6. The effects of the machine parameters
Diğer Kaynaklar (Other References) Maddeler halinde en çok 5 adet Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) - VAS, P., Vector Control of A.C. Machines, Cleranton Press, Oxford 1990 - Novatny D. W. and Lipo T.A., Vector Control and Dynamics of c Drives, Cleranton Press, Oxford 1996 - Boldes I. and Nasar S.R., Vector Control of AC Drives, CRC Press, Ann Arbor London, 1992 - Leonhard W., Control of electrical drives, Springer Verlag, Berlin, 1985 - Bose B.K., Power Electronics and AC drives, Prentice Hall, New York, 1985 1. Senkron makinanın vektör kontrolunun sayısal benzetişimi 2. Asenkron makinanın vektör kontrolunun sayısal benzetişimi 1. Simulation of vector control of the synchronous machine 2. Simulation of vector control of the induction machine Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar Matlab ve Mathematica gibi matematik programları gini analizi programlarının kullanımı gerekebilir. Use of programs such as Matlab, Mathematica (Other Activities) Başarı Değerlendirme Faaliyetler (Activities) Adedi* (Quantity) Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Sistemi Yıl İçi Sınavları (Midterm Exams) 2 % 30 (30 %) (Assessment Criteria) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) 2 % 20 (20 %) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 % 50 (50 %) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur.
DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Giriş 1 2 Düzgün hava aralıklı alternatif akım makinalarında uzay fazörleri 1, 2 3 Değişik eksen takımları ve moment bağıntıları 1, 2 4 Alternatif akım makinalarda vektör denetim yöntemleri 2 5 Senkron makinaların uzay - fazör modelleri 1, 2 6 Daimi miknatıslı senkron makinalarında vektör 3 7 Çıkık kutuplu senkron makinalarda vektör denetimi 3, 4 8 Asenkron makinalarda vektör denetimi, rotor akısı yönlendirilmiş vektör denetimi 2 9 Asenkron makinalarda stator akısı yönlendirilmiş vektör denetimi 2, 5 10 Asenkron makinalarda miknatıslanma akısı yönlendirilmiş vektör denetimi 2, 5 11 Düzgün hava aralıklı makinaların vektör denetiminde doyma etkisi 5 12 Çıkık kutuplu makinaların vektör denetiminde doyma etkisi 5. 6 13 Çıkık kutuplu makinaların vektör denetiminde doyma etkisi (devam) 5, 6 14 Vektör denetiminde makine parametrelerinin etkisi ve ve hız denetimi 6 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Introduction 1 2 The space-phasor model of smooth-air-gap machines 1, 2 3 Various reference frames and various expressions for electromagnetic torque 1, 2 4 Vector control methods of AC machines 2 5 Space-phasor model of synchronous machines 1, 2 6 Vector control of permanent-magnet synchronous machines 3 7 Vector control of salient-pole synchronous machines 3, 4 8 Rotor-flux-oriented control of induction machines 2 9 Stator-flux-oriented control of induction machines 2, 5 10 Magnetizing-flux-oriented control of induction machines 2, 5 11 Vector control of smooth-air-gap machines by considering the effects of main flux saturation 5 12 Vector control of salient-pole machines by considering the effects of main flux saturation 5. 6 13 Vector control of salient-pole machines by considering the effects of main flux saturation 5, 6 (continue) 14 The effects of machine parameters and speed control 6
Dersin Elektrik Mühendisliği Doktora Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) 1 Yüksek Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, Elektrik Mühendisliği alanında güncel ve ileri düzeydeki bilgileri özgün düşünce ve/veya araştırma ile uzmanlık düzeyinde geliştirebilme, derinleştirebilme (bilgi), alanındaki yeni bilgileri sistematik bir yaklaşımla değerlendirebilme ve araştırma yöntemlerini kullanabilmede üst düzey beceriler (beceri) 2 Elektrik Mühendisliği alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme (bilgi); yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmesini yapabilme ve uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşabilme (beceri) 3 Elektrik Mühendisliği alanına yenilik getiren yeni bir düşünce, yöntem, tasarı ve/veya uygulama geliştirebilme ya da bilinen bir düşünce, yöntem, tasarı ve/veya uygulamayı farklı bir alana uygulayabilme (beceri), bu amaçla özgün bir çalışmayı bağımsız olarak gerçekleştirerek alanındaki ilerlemeye katkıda bulunabilme (bağımsız çalışabilme ve sorumluluk alabilme yetkinliği) ve üst düzey zihinsel süreçleri kullanarak alanı ile ilgili yeni düşünce ve yöntemler geliştirebilme (öğrenme yetkinliği) 4 Elektrik Mühendisliği alanı ile ilgili en az birer adet bilimsel makaleyi ulusal ve uluslararası hakemli dergilerde yayınlayarak veya özgün bir yapıt üreterek ya da yorumlayarak alanındaki bilginin sınırlarını genişletebilme (bağımsız çalışabilme ve sorumluluk alabilme yetkinliği), uluslararası platformlarda alanındaki konuların tartışılmasında özgün görüşlerini savunabilme ve alanındaki yetkinliğini gösteren etkili bir iletişim kurabilme (iletişim ve sosyal yetkinlik) 5 Elektrik Mühendisliği alanındaki bilimsel, teknolojik, sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtarak, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunabilme, sorunların çözümünde stratejik karar verme süreçlerini de kullanıp işlevsel etkinlik kurarak, toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik sorunların çözümüne katkıda bulunabilme ve bu değerlerin gelişimini destekleyebilme (alana özgü yetkinlik) Katkı Seviyesi 1 2 3 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam
Relationship between the Course and Electrical Engineering Curriculum Program Outcomes 1 Developing and intensifying the current and high-level knowledge in the area of Electrical Engineering with the use of original thinking and/or research processes and in a specialist level, based upon the competency in M.S. level (knowledge), acquiring the most developed skills about evaluating new information in the area with a systematical approach and using the research methods in studies in the related area (skill). 2 Grasping the inter-disciplinary interaction related to area of Electrical Engineering (knowledge); the ability to critically analyze, synthesize and evaluate the new and complex ideas and reaching original results by using the specialist knowledge (skill). 3 Developing a new idea, method, design and/or application which brings about innovation in the area of Electrical Engineering; or, applying a conventional idea, method, design and/or application to a different environment (skill), contributing to the progress in the area of Electrical Engineering by independently carrying out an original study (competence to work independently and take responsibility), developing new ideas and methods relation to Electrical Engineering area by making use of high level intellectual processes such as creative and critical thinking, problem solving and decision making (learning competence). 4 Expanding the limits of knowledge in the area of Electrical Engineering by publishing at least one scientific article in an international peer reviewed journal and/or creating or interpreting an original work (competence to work independently and take responsibility), the ability to establish effective communication with experts in the international environments to discuss subjects of Electrical Engineering and to defend original opinions, showing one s competency in the area (communication and social competency). 5 Contributing to the society s state and progress towards being an information society by announcing and promoting the technological, scientific and social developments in the area of Electrical Engineering, by establishing effective communication in the solving of the problems faced in the area of Electrical Engineering, by using the strategic decision making processes, contributing to the solution of area-related social, scientific, cultural and ethical problems and promoting the development of these values (area specific competency). Level of Contribution 1 2 3 1: Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Prof.Dr. Emin Tacer Tarih (Date) 22 Haziran 2011 İmza (Signature)