Bir fırçasız doğru akım motoru için sensörsüz konum algılama yöntemi belirlenmesi ve gerçeklenmesi
Determination and realization of sensorless position detection method for a brushless DC motor
Yazar: FATİH SEREZ
Danışman: DOÇ. DR. BURCU ERKMEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Fırçasız DC/AC motor kullanılan uygulamalar günümüzde giderek yaygınlaşmaktadır.
Özel elektronik devreler ile kontrol edilen bu motorlar, yarı iletken teknolojilerindeki
ilerlemeler ile daha özelleşmiş uygulama alanları edinmeye devam etmektedir. Dahası,
yarı iletken eleman fiyatlarının ve özelliklerinin üreticiler tarafından kabul edilebilir
seviyelere gelmesi ile bu motorların kullanım oranları artmıştır. Birim sürede daha çok
işlem yapma kabiliyetli ve daha büyük hafıza yapılarına sahip işlemcilerin geliştirilmesiyle
motor kontrol uygulamalarının daha az sayıda elemanla yapılabilmesinin önü açılmıştır.
Sensörsüz motor kontrolü, evirici katındaki kayıpların azaltılması, tek ya da üç şönt
direnç ile kontrol, motor kontrolde programlanabilir kazanç yükselticilerinin
kullanılması, akademinin olduğu kadar endüstrideki üreticilerin de ilgisini çekmektedir.
Akademik çalışmalar ve alınan patentler buna örnek gösterilebilir. Ayrıca; enerji
verimliliği, çevre duyarlılığı konuları önem kazanmış ve yasal düzenlemelerle gündelik
hayata girmiştir. Böylelikle; endüstri, otomotiv, medikal, beyaz eşya, vb. alanlarında
fırçasız AC/DC motor kontrol uygulamaları sıkça görülmektedir.
Bu tez çalışmasında, bir BLAC/BLDC motorun dört anahtarlı evirici topolojisi kullanılarak
sensörsüz konum algılanmasına yönelik araştırma, analiz, tasarım, deneysel ve benzetim
çalışmaları anlatılmaktadır. Literatür araştırmaları, BLDC motorun sensörsüz konum
algılaması ve dört anahtarlı evirici topolojisi ile yapılan çalışmaları konu edinmiştir. BLDC
motorun yapıtaşları ve motor kontroldeki yapısal blokları açıklanmış ve sensörsüz konum
algılama metotları, dört anahtarlı evirici topolojisinin sensörsüz konum algılamadaki
kuramsal temellendirilmesi anlatılmıştır. Evirici donanım ve yazılım tasarımındaki önemli
bloklara yer verilmiştir. Tasarımı yapılan elektronik devre ile dört anahtarlı evirici
topolojisi kullanılarak, BLDC motorlarda kullanılan altı adımlı sürüş (trapezoidal) yöntemi
ile sensörsüz konum algılaması gerçekleştirilmiştir. Konum algılama yöntemi motorun
kapalı çevrim hız kontrolünde kullanılarak doğrulanmıştır. Deney ve benzetim
sonuçlarına yer verilmiştir.
Anahtar Kelimeler: BLDC, BLAC, motor, sensörsüz kontrol, konum algılama, dört
anahtar, evirici, altı adımlı kontrol, trapezoidal kontrol

Abstract:
Applications using brushless DC/AC motors are becoming increasingly widespread
today. These motors are controlled by special electronic circuits continue to acquire
more specialized application areas with advances in semiconductor technology.
Moreover, the utilization rates of these motors have increased with the availability of
semiconductor element prices and specifications to the producers acceptable levels. The
development of processors with larger memory structures and which ability to process
more than one unit has opened up the possibility for motor control applications to be
implemented with fewer elements. Sensorless motor control, reducing losses on the
inverter layer, single or three shunts control and usages of PGAs on motor control topics
attract the attention of manufacturers in the industry as well as academia. Academic
studies and received patents can be shown as an examples of these. Also, energy
efficiency and environmental awareness issues have gained importance and have
entered into everyday life with legal regulations. Thus, brushless DC/AC motor control
applications are frequently seen in industry, automotive, medical, household
appliances, etc. areas.
In this thesis study, researching, analyzing, designing, experimental and simulation
studies are described for sensorless position detection of a BLAC/BLDC motor using a
four switch inverter topology. Literature studies have focused on the detection of
sensorless position of BLDC motor and the studies with four switch inverter topology.
The structural blocks of the BLDC motor, their usages in the motor control, sensorless
position detection methods and the theoretical background of the sensorless position
detection of the four switch inverter topologies are explained. Important blocks in
inverter hardware and software design are included. Sensorless position detection was
achieved by a six-step (trapezoidal) method used in BLDC motor using a four-switch
inverter topology with the designed electronic circuit. The position detection method
has been verified using the motor in closed loop speed control. Experimental and
simulation results are included.
Keywords: BLDC, BLAC, motor, sensorless control, position detection, four switch,
inverter, six step control, trapezoidal control