Eksenel akılı sürekli mıknatıslı senkron motorlarda vuruntu momentinin harmonik akım ekleme yöntemi ile azaltılması
Reducing cogging torque in axial flux permanent magnet synchronous motors with harmonic current injection
Yazar: MELTEM TETİK GİRGİN
Danışman: DOÇ. DR. METİN AYDIN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Eksenel akılı sürekli mıknatıslı senkron motorlar, geometrik avantajları, yüksek verimleri ve yüksek güç yoğunlukları nedeniyle bir çok uygulamada öne çıkmaktadır. Düşük hızlarda yüksek moment sağlamalarından dolayı kullanım alanları giderek artmaktadır. Eksenel akılı motorların bazı oluk-kutup kombinasyonlarında moment dalgalanması fazla olabilmektedir. Yüksek hızlarda sistem ataletinin de etkisiyle moment dalgalanması düşük olabilmekte, ancak bazı uygulamalarda düşük hızlarda vuruntu momenti kaynaklı bileşenin azaltılması önem arz etmektedir. Moment dalgalanmasını azaltmaya yönelik tasarımsal optimizasyon yapılması pahalı ve zaman alıcı bir çözümdür. Günümüzde tasarımsal düzenleme yerine, motorun kontrol algoritmasında düzenleme yapılarak moment dalgalanmasının azaltılması üzerine çalışmalar artmaktadır. Bu tip motorlarda, güç elektroniğinde ve yarı iletken teknolojisindeki gelişmeler sayesinde, geleneksel kontrol yöntemleri yerine vektör kontrolünün uygulamaları yayınlaşmaktadır. Literatürde moment dalgalanmasını azaltmaya yönelik en yaygın kullanılan yöntem ise Harmonik Akım Ekleme yöntemidir.  
Bu çalışmada, eksenel akılı sürekli mıknatıslı senkron motorunun tasarımından kaynaklanan vuruntu momenti tespit edilerek, motor tasarımına müdahale edilmeden, kontrol algoritmasında yapılan harmonik akım ekleme metodu ile moment dalgalanmasının azaltılması incelenmiştir. Yapılan MATLAB/Simulink benzetim çalışmaları ve deneysel testler ile harmonik akım ekleme ile vuruntu momentinin azaltılabildiği gözlenmiştir. Sonuçlar ayrıntılı bir şekilde sunularak kontrol algoritması eksenel akılı motorlar için doğrulanmıştır.

Abstract:
Axial flux permanent magnet synchronous motors move forward in many applications due to their geometric advantages, high efficiency and high power density. Due to their high torque capability at low speeds, the use of such motors are increasing gradually. Torque pulsations may be high in some slot-pole combinations of axial flux motors. At high speeds, torque pulsations may be low due to the system inertia, but in some applications it is quite critical to reduce the component caused by cogging torque at low speeds. Design optimization to reduce torque pulsations is an expensive and time consuming solution. Nowadays, studies on reducing torque pulsations by modifying the control algorithm of the motor instead of the design related solutions are increasing. Thanks to advances in this type of motors, power electronics and semiconductor technology, several studies do exist in some applications of vector control instead of traditional control methods. The most widely used method to reduce torque pulsations including cogging in the literature is the Harmonic Current Injection approach.
In this study, the reducing cogging torque by harmonic current injection is investigated by determining the cogging torque, caused by the design of the axial flux permanent magnet synchronous motor, without modifying the motor design. With the MATLAB/Simulink simulation work and experimental tests, it has been observed that adding harmonic current can help reduce the cogging torque. The results are presented in detail and the control algorithm has been verified in previously manufactured axial flux motors.