Anahtarlamalı relüktans motorun konum ölçersiz kontrolü

Abstract

Anahtarlamalı Relüktans Motorlar, (ARM) basit yapıları ve düşük maliyetleri ile öne çıkan elektrik makineleridir. ARM'nin rotorunda ve statorunda mıknatıs bulunmazken sadece stator kutuplarında bakır sargılar bulunur. Bu yapıları ile ARM'ler adım motorlara benzerler. ARM kontrolü iki şekilde yapılır. Bunlardan ilki konum ölçerli kontrol, ikincisi konum ölçersiz kontroldür. Konum ölçerli kontrolde rotor konumu bir konum ölçer ile tespit edilir ve buna göre uygun faz sargıları enerjilendirilir. Konum ölçersiz kontrolde ise tam rotor konumu bilinmez, ancak kestirimi yapılabilir. Bu amaçla konum ölçersiz kontrolde faz tetiklemeleri için ARM'nin kendine has manyetik ve endüktans eğrilerinden faydalanılır.Bu çalışmada öncelikle literatür taraması yapılmış ardından ARM'ye ilişkin temel bilgiler verilmiştir. En çok kullanılan konum ölçersiz kontrol yöntemleri açıklanarak referans akı modeli ile kıyaslanmıştır. ANSYS/Maxwell programından elde edilen veriler kullanılarak, Mathworks MATLAB/Simulink programında ARM'nin elektriksel modeli oluşturulmuştur. Referans akı yöntemi algoritma bloklarının bu modele eklenmesiyle açık çevrim kontrol, hız kestirim algoritmalarının eklenmesiyle de kapalı çevrim kontrol gerçekleştirilmiştir. Son olarak da ARM deney düzeneği tasarlanmıştır. ARM deney düzeneği; ARM, yük motoru, trafo, DA güç kaynağı, IGBT sürme devresi, güç devresi, snubber devresi, filtreli gerilim bölücü devre ve FPGA'den oluşmaktadır.Sonuç olarak, referans akı ile kontrol yönteminin özellikle maliyet odaklı açık çevrim uygulamalar için uygulanabilir pratik bir çözüm olduğu anlaşılmıştır. Kapalı çevrim uygulamalar için ise moment dalgalılığının azaltılması halinde yöntemin verimliliğinin artacağı öngörüsünde bulunulmuştur. Bu amaçla farklı kontrol algoritmalarının kullanılması gerektiği önerilmiştir.

Switched Reluctance Motors (SRM) are electric machines which come to the fore with their simplicity and low cost. There isn't any magnets on stators and rotors of SRM, but only there is copper windings on stator poles. They resemble to step motors.There are two ways of controlling SRM. First one is sensored control and the second one is sensorless control. In sensored control, position encoder determines rotor position and assists powering proper phase windings. In sensorless control, there is no way to find out exact rotor position. But estimation of position can be done. Therefore, unique magnetic charestics of SRM are using for phase triggering.In this thesis firstly, literature research is achieved. Then basics of SRM are given. Reference flux method compared with most used sensorless control methods by explaining them. The electrical model of SRM is created in Mathworks MATLAB/Simulink software by using datas gathered from ANSYS Maxwell. By adding reference flux algorithm blocks to this model, open loop control is simulated. Then closed loop control simulated by adding angular velocity estimation algorithm. Finally, experimental setup of SRM is designed. The experimental setup of SRM consists of SRM, load motor, transformer, DC power source, IGBT driving circuit, power circuit, snubber circuit, filtered voltage divider and FPGA.As a result, the reference flux based sensorless control method is practicable and cost effective solution for open loop applications especially. For closed loop applications, it is predicted that the efficiency of the method will increase when torque ripple is decreased. Therefore, it is suggested that different control algorithms must be used.