Asimetrik sargı yapılı dokuz fazlı sürekli mıknatıslı bir senkron motorun modellenmesi ve kontrolü

Abstract

Yüksek güç-moment yoğunluğu, yüksek moment-akım oranı, yüksek verim ve sonderece sessiz çalışması gibi önemli avantajları nedeniyle özellikle hassas konumlamave düşük moment dalgalanması gerektiren uygulamalarda sürekli mıknatıslı senkronmotorların kullanım oranı diğer fırçalı veya fırçasız motor türlerine göre hızlaartmaktadır. Diğer yandan, aynı boyuttaki üç fazlı motorlara göre sağladığı dahayüksek güç-moment yoğunluğu, yedekleme, güvenilirlik ve hata toleransı gibiavantajlarından dolayı özellikle savunma sanayi ve elektrikli taşıt uygulamalarındaçok fazlı sürekli mıknatıslı senkron motorların kullanımı yaygın hale gelmeyebaşlamıştır. Bu tez çalışması kapsamında, asimetrik sargı yapısına sahip dokuz fazlısürekli mıknatıslı bir senkron motor iki farklı sargı seçeneği ile sonlu elemanlaranalizi, matematiksel modelleme, benzetim ve deneysel çalışmalar açısından detaylıcaincelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre asimetri açısınınartırılması ortalama çıkış momentinde azalmaya, moment dalgalanmasında artışa, zıtelektro-motor kuvvet harmonik bozunumda artışa neden olduğu gözlemlenmiştir.Ayrıca asimetri açısının artırılması motorun alan zayıflatma performansında az da olsaazalışa neden olmuştur. Çalışma sonunda önerilen asimetrik sargı yapılı 9-fazlımotorun özellikle savunma sanayi ve elektrikli taşıt uygulamaları için potansiyelidetaylıca incelenmiştir.

Due to its important advantages such as high power-torque density, high torque-currentratio, high efficiency and extremely silent operation, the rate of use of permanentmagnet synchronous motors increases rapidly compared to other brushed or brushlessmotor types, especially in applications requiring precise positioning and low torqueripple. On the other hand, the use of multi-phase permanent magnet synchronousmotors has become popular in defense industry and electric vehicle applications dueto the advantages such as higher power-torque density, redundancy, reliability andfault tolerance compared to three-phase motors of the same size. Within the scope ofthis thesis, a nine-phase permanent magnet synchronous motor with an asymmetricwinding structure has been examined and compared in detail in terms of finite elementanalysis, mathematical modeling, simulation and experimental studies with twodifferent winding options. According to the obtained results, it was observed thatincreasing the angle of asymmetry caused a decrease on the average torque output, anincrease on torque ripple and an increase on the total harmonic distortion of the backelectro-motor force. In addition, increasing the asymmetry angle caused a slightdecrease in the field weakening performance of the motor. At the end of this study, thepotential of the asymmetric winding 9-phase motor, especially for the defense industryand electric vehicle applications, has been examined in detail.