Soğutucularda kullanılan kompresör motorlarında enerji tüketimini iyileştirmek için frekans kontrollü sistem tasarımı

Abstract

Bu tezin amacı soğutucu sistemlerdeki tek fazlı asenkron motorlu kompresörlerinin değişken devirli olarak kontrol edilmesi durumunda sistemin enerji performansını incelemektir. Evsel elektrik tüketimi sıralamasında soğutucular en üst sıradadır. Bu çalışmada, tek fazlı asenkron motorların yapıları ve hızlarının ne şekilde ve hangi yöntemlerle değiştirilebileceği, motorda frekans ile hız kontrolü metotları, invertör yapıları ve modülasyon yöntemleri incelenmiştir. Sonrasında ev tipi bir buzdolabı kompresörü ve buna uygun sürücü sistemi belirlenmiştir. Seçilen kompresörün katalog değerlerinden yola çıkılarak ön tanımlı motor modeli yardımıyla bir kompresör modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan modelin benzetiminin gerçek kompresör ile uyumlu olduğu doğrulanmıştır. Sürücü sisteminde, kontrol yöntemi olarak skaler kontrol yöntemi (V/f hız kontrolü), invertör topolojisi olarak tek fazlı tam köprü invertör, modülasyon yöntemi olarak unipolar sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu kullanılmıştır. Oluşturulan benzetimde harmonik bozulma değerleri ve enerji tüketimleri ölçülmüştür. Ölçülen tüketim değerleri, piyasada mevcut olan konvansiyonel ve değişken devirli soğutma sistemlerinin enerji tüketim değerleri ile karşılaştırılmıştır.

The objective of this thesis is to investigate the energy performance of the refrigeration system when compressors has single-phase asynchronous motor which is controlled with variable speed controller. If we consider household electricity consumption, refrigerators are at the top of the list. In this study, single-phase asynchronous motor structures, types of speed control methods, frequency control methods, inverter topologies and modulation methods are investigated. After that, a domestic refrigerator compressor and a compatible drive system are determined. Based on catalog values of the selected compressor, a compressor model is created with the help of the predefined motor model. Simulation of the generated model is verified that it is compatible with the real compressor. In the drive system, as a control method, scalar control (V / f speed control), for the inverter topology single-phase full bridge inverter and for the modulation method, unipolar sinusoidal pulse width modulation are used. Total harmonic distortion and energy consumption are measured in the generated simulation. The measured consumption values are compared with the energy consumption values of the conventional and variable-speed cooling systems which are available in the market.