Kalman filtresi ile asenkron makinanın rotor akısının gözlenmesi

Abstract

Ill ÖZET Asenkron motorlar, skalar kontrol yöntemleri ile kontrol edildiklerinde kontrol karakteristikleri istenilen performansı vermezler. Ancak alan yönlendirmeli kontrol bu motorlara uygulandığı zaman skalar kontrol yöntemlerine göre çok üstün hale gelirler ve kontrol için verilen bir referansı izleyecek şekilde çalışırlar. Fakat alan yönlendirmeli kontrol için motorun hızının veya akısının ölçülmesi için duyarga gerekmektedir. Duyarga kullanmadan asenkron motorun hızı veya akısı çeşitli metotlarla hesaplanıp tahmin edilebilir. Bu tezde, motor üzerinde duyarga kullanmayan bir kontrol üzerinde durulmuştur. Bunun için asenkron motorun durum uzayı modeli kullanılmış ve Kalman Filtresi ile akıları tahmin edilmiştir. Asenkron motorlar düşük hızda alan yönlendirmeli olarak kullanıldıklarında, ancak rotor akı uzay fazörünün bilinmesiyle tam performanslı olarak çalışırlar. Bunu yapabilmek için INFORM akı modeli kullanılarak yalnızca akımların ölçülmesiyle akının uzay fazörünün yeri bulunmuştur. Bu çalışmaların yapılması için, asenkron motorun d-q eksen sisteminde MATLAB'da bir benzetim programı hazırlanmıştır. Bu programa evirgeç modeli de eklenmiştir. Ayrıca bu programda, Kalman kazançları bulunmuş ve durum uzayı formundan yararlanılarak Kalman Filtresi ile gerekli büyüklükler tahmin edilmiştir. Bu benzetim programına INFORM metodu da ayrıca eklenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Asenkron motor, Duyargasız kontrol, Doğrudan vektör kontrol, Kalman Filtresi, Durum tahmini, Diferansiyel indüktans, INFORM metodu.

IV ABSTRACT Induction machines do not give desired performance when they are controlled by scalar control methods. However, if field orientation control is applied to these machines, they become superior comparing with the scalar control methods and they can operate tracing a given reference. But, in the field oriented control, sensors are required to measure machine speed and/or flux. The speed and flux of induction machine can be estimated by using several methods. The purpose of this thesis is to investigate a control method which does not use sensor. State space model of the induction motor is used and its fluxes are estimated by Kalman Filter. At low speed, field oriented controlled induction motor can be operated at full performance by only determining rotor flux space phasor. The position of the flux space phasor is determined by using INFORM flux model with measuring of only current. For this purpose, a simulation program in d-q model of induction motor is prepared in MATLAB. An inverter model is also added to this program. In the program, Kalman gains are determined and from the state space model, fluxes are estimated by Kalman Filter. INFORM method is also added to this simulation program KEY WORDS: Induction motors, Direct vector control, Sensorless control, Kalman Filter, State estimation, Differential inductance, INFORM method.