İnverter ve matris konverterden beslenen vektör kontrollü senkron motor sürücülerde amortisör sargıları ve çıkıklık etkileri
Effects of the saliency and the damper winding on vector controlled inverter and matrix converter fed synchronous motor drives
Yazar: ABUZER ÇALIŞKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ORHAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, öncelikle doğru akım motorlu sürücü düzeneklerle alternatif akım motorlu sürücü düzenekler karşılaştırılmıştır. Buradan özellikle yüksek güçlerde senkron motorların kullanım zorunluluğu neticesine varılmıştır. Ayrıca inverter ve doğrudan frekans çevirici yapıları ele alınmıştır. Özellikle birim güç faktöründe ve dört bölgeli çalışma olanağı sağlayan matris konverterden beslenen senkron motorlu sürücü düzeneğin inverter beslemeli sürücü düzeneklere alternatif bir yapı oluşturacağı görülmüştür. Buradan hareketle öncelikle inverter beslemeli senkron motorun kontrol yöntemleri açık çevrim ve self kontrol başlıkları altında incelenmiştir. Bu kontrol yöntemleri senkron motorun altı adımlı kare dalga inverterden beslenmesi durumu için Matlab/Simulink modelleri oluşturularak detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca amortisör sargısı ve çıkıklığın self kontrollü senkron motorun dinamik ve sürekli durum performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu inceleme senkron motorun akım kaynaklı ve gerilim kaynaklı inverterden beslenme durumları için ayrı ayrı karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.Bir sonraki aşamada 3-fazlı matris konverter yapısı ve kontrol algoritmaları ele alınmıştır. Basitleştirilmiş Venturini algoritması kullanan matris konverter yapısı detaylı olarak incelenmiştir. Bu algoritmayı kullanan matris konveterden bir RL yükünün ve senkron motorun beslenmesi durumları yine Matlab/Simulink modeli oluşturularak incelenmiştir. Sonraki aşamada ise matris konverter beslemeli senkron motorun açık çevrim v/f ve self kontrolüne ilişin Matlab/Simulink modelleri oluştrularak sonuçları detaylı olarak irdelenmiştir. Matris konverter beslemeli senkron motorun self kontrolüne ilişkin çalışmada birim güç faktörü ve dört bölgeli çalışmaya ilişkin sonuçlar ortaya konmuştur. Amortisör sargısı ve çıkıklığın matris konverter beslemeli self kontrollü senkron motorun dinamik ve sürekli durum performansı üzerindeki etkileri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.Son olarak 3-fazlı bir matris konverterden beslenen senkron motorun uygulama düzeneği gerçekleştirilmiştir. Basitleştirilmiş Venturini algoritması kullanılarak kontrol edilen bu sürücü düzenek ile bir RL yükünün ve senkron motorun direkt beslenmesine ilişkin benzetim ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca matris konverterden beslenen senkron motorun açık çevrim v/f kontrolü deneysel ve benzetim sonuçları karşılaşılaştırılarak incelenmiştir.

Abstract:
In this study first of all dc motors drive systems were compared with the ac motor with drive systems. Here, it is concluded that synchronous motor should be used in high power applications. In addition, inverter and direct frequency converter structures were investigated. Especially it is observed that synchronous motor drive systems, fed from a matrix converter which provides 4-quadrature operation in unity power factor can be an alternative to inverter fed drive system. From this point first control methods of synchronous motor fed by an inverter were investigated in open loop, and self control. These control methods were studied in detail for the synchronous motor fed by six stepped square waveform inverter by building MATLAB/Simulink models. Also the effects of damper winding and saliency on the dynamic and steady state performance of self controlled sychronous motors were investigated. This investigation were presented comparatively for each of the situations of current source, or voltage source inverter-fed synchronous motors.In the next step 3-phase matrix converter structure and control mechanisms were investigated. In addition matrix converter employing the simplified Venturini algorithm was dealed in detailed. Matlab/Simulink models of RL load and synchronous motors fed from the converter using this algrotihm were build and explored. Then MATLAB/Simulink models of open loop v/f and closed loop control of matrix converter-fed synchronous motor were built and studied. The results belong to unity power factor and 4-quadrature operation of synchronous motors fed by the matrix converter were presented. The effects of damper winding and saliency on the dynamic and steady state performance of the self controlled matrix converter-fed synchronous motor were investigated.Also an experimental drive system of 3-phase matrix converter to control synchronous motor was implemented. Simulation and experimental results of direct feeding the RL load, and synchronous motor by this drive system, using the simplified Venturini algorithm. Also simulation and experimental results belong to direct and open loop v/f control of matrix converter-fed synchronous motors were investigated and compared.