Üç-fazlı asenkron motorun mikrodenetleyici tabanlı açık çevrim skaler hız denetimi

Abstract

Asenkron motorların düşük maliyet, az bakım gerektirme, dayanıklılık ve yüksek verim gibi özellikleri nedeniyle, asenkron motor sürücüleri (ayarlanabilir hızlı sürücüler) günümüz endüstrisinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilindiği gibi, asenkron motor sürücülerinin en önemli kısmını eviriciler oluşturmaktadır. Evirici, doğru gerilimden alternatif gerilim elde etmek ve bu alternatif gerilimin genlik ve frekansını denetlemek amacıyla kullanılmaktadır. Evirici ile bu işlemlerin gerçekleştirilmesi için çeşitli darbe genişlik ayarı (DGA) yöntemleri kullanılmaktadır.Eviriciler beslenme şekillerine göre gerilim ara devreli (GADE) ve akım ara devreli (AADE) olmak üzere iki ana sınıfa ayrılmaktadır. Asenkron motorların hız denetimi için genellikle GADE kullanılmaktadır. Eviricilerin denetiminde kullanılan DGA yöntemleri, eviricinin çıkış performansını doğrudan etkilemektedir. DGA yöntemlerinin en çok bilineni sinüzoidal darbe genişlik ayarı (SDGA) yöntemidir. Mikroişlemci teknolojisindeki gelişmeler sayesinde, uzay vektör darbe genişlik ayarı (UVDGA) yöntemi, günümüzde en çok kullanılan DGA yöntemi haline gelmiştir. Bu yöntem, SDGA yöntemi ile kıyaslandığında, daha verimli doğru akım (DA) bara gerilimi kullanımı, harmonik performansı ve düşük anahtarlama kayıpları gibi belirli üstünlüklere sahiptir.Bu tez çalışmasında, tipik bir üç-fazlı asenkron motorun GADE kullanılarak SDGA ve UVDGA yöntemleri ile mikrodenetleyici tabanlı açık çevrim skaler hız denetimi deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Her iki yöntemde, evirici çıkışındaki faz gerilimi ve hat akımları Hall-effect gerilim ve akım algılayıcıları ile ölçülerek örneklenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, her iki yöntemdeki; gerilim ve akımdaki harmonik dağılımları, Toplam Harmonik Bozunum (THB)' lar ve temel dalga genlikleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, UVDGA yönteminin SDGA yöntemine göre daha üstün harmonik performansına ve daha verimli DA bara gerilimi kullanımına sahip olduğunu görülmüştür.

Induction motor adjustable speed drives widely used in current industry because of the fact that it has as a low cost, less necessity of maintenance, reliability and high efficiency. As it is known, inverters are the most essential part of induction motor drive, used for converting direct voltage into alternating voltage and controlling its amplitude and frequency as well. Various PWM techniques are used to implement for these purposes.Inverters are classified two main classes depending on feeding methods as Voltage Source Inverter (VSI) and Current Source Inverter (CSI). VSI generally used for speed control of induction motor. The Pulse Width Modulation (PWM) techniques used in control of inverter affect directly output performance of it. The best known among these PWM techniques is Sinusoidal PWM (SPWM). However, space vector PWM (SVPWM) becomes the best used PWM technique thanks to developments of microprocessor technology currently. This technique, comparing to SPWM, provides specific advantages such as better direct current (DC) bus utilization and harmonic performance as well as reduction of switching loss.In this thesis, microcontroller based open loop scalar speed control of a typical three-phase induction motor is implemented experimentally by using SPWM and SVPWM methods by means of VSI. Phase voltage and line currents at the output of inverter are sampled for both techniques by using voltage and current Hall-effect sensors. Harmonic distribution, Total Harmonic Distortion (THD) and amplitude of fundamental waves are compared against each other by way of obtained results. In consequence of experimental studies, it is seen that SVPWM has better harmonic performance and DC bus voltage utilization than SPWM