Elektrikli araçlar için doğrudan moment kontrollü asenkron motor sürücü tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Direct torque controlled induction motor drive design and realization for electric vehicles
Yazar: BARIŞ ÇAVUŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA AKTAŞ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Fosil yakıtların sınırlı olması, enerji güvenliği endişelerini de beraberinde getirmiştir, bu da alternatif enerji kaynaklarına yönelimi hızlandırmıştır. Elektrikli araçlar, karbon salınımını azaltarak çevresel etkileri en aza indirme potansiyeli taşıdığı için bu dönüşümde önemli bir rol oynamaktadır. Toplumda, sürdürülebilirliği destekleme ve çevre üzerindeki etkileri azaltma bilinci arttıkça, elektrikli araçlara olan ilgi ve talep de artmıştır. Bu durum, gelecekte daha temiz ve çevre dostu bir ulaşım sistemine geçiş konusundaki çabaları desteklemektedir. 
Bu tez çalışmasında elektrikli araçlar için, hem hareket kaynağı asenkron motorun kontrolü hem de motorun ihtiyacı olan hibrit enerji kaynaklarının yönetimi yapılmıştır. Elektrikli araç için gerekli ve önemli durumlardan birisi aracın yüksek hızlara çıkartılmasıdır. Bu nedenle elektrikli aracın yüksek hızlarda kullanılabilmesi için hareket kaynağı olan asenkron motorda akı zayıflatma işlemi kontrollü bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Bu amaçla model öngörülü kontrol tabanlı akı zayıflatma yöntemi önerilmiştir. Önerilen yöntem ile geleneksel akı zayıflatma kontrolüne göre daha başarılı sonuç elde edilmiştir, ancak akı ve moment değişimlerindeki dalgalanma artmıştır. Bunun üstesinden gelebilmek için yeni bir adaptif terminal kayan kipli hız kontrol yöntemi önerilmiştir. Önerilen hız kontrol yöntemi ile hem önerilen akı zayıflatma kontrol yönteminin eksikliği giderilmiş hem de oransal integral ve geleneksel kayan kipli hız kontrole göre daha iyi başarım elde edilmiştir. Tezin son aşamasında, kullanılan asenkron motorun ihtiyaç duyduğu enerjinin temin edilmesi için Li-ion batarya ve süper kapasitörden oluşan hibrit enerji depolama sistemi oluşturulmuş ve kaynaklar arası güç akışını yönetebilmek için model öngörülü kontrol tabanlı enerji yönetim sistemi önerilmiştir. Önerilen enerji yönetim sistemi ile bataryadaki enerjinin daha tasarruflu kullanılması sağlanmıştır. Ayrıca, batarya nominal akım değeri üstünde zorlanmadığı için batarya ömrü de uzatılmıştır. Ek olarak, bataryadaki enerji değişimindeki dalgalanma oldukça azaltılmıştır.

Abstract:
The limited availability of fossil fuels has brought about energy security concerns, which has accelerated the trend towards alternative energy sources. Electric vehicles play an important role in this transition as they have the potential to minimize environmental impacts by reducing carbon emissions. As society's awareness of supporting sustainability and reducing impacts on the environment increases, the interest and demand for electric vehicles has also increased. This supports efforts to transition to a cleaner and more environmentally friendly transition system in the future.
In this thesis study, both the motion source of the induction motor for electric vehicles and the control of the energy source needed by the motor were carried out. One of the important situations for an electric vehicle is accelerating the vehicle to high speeds, and the flux weakening process in the induction motor has been carried out in a controlled manner so that the vehicle can be used at high speeds. For this purpose, a model predictive control based flux weakening control method is proposed. With the proposed method, more successful results were obtained compared to the traditional flux weakening control, but ripple increased in flux and torque. To overcome the encountered problem, a new adaptive terminal sliding mode speed control method is proposed. With the proposed speed control method, the shortcomings of the proposed flux weakening control method are eliminated and better performance is achieved compared to both proportional integral and traditional sliding mode speed control. In the final part of the thesis, a hybrid energy storage system consisting of Li-ion battery and super capacitor was created to provide the energy required by the induction motor used, and a model predictive control based energy management system was proposed to manage the power flow between sources. With the proposed energy management system, the energy in the battery can be used more economically. Additionally, since the battery is not stressed beyond its nominal current value, battery life is extended. In addition, the ripple in the energy exchange process in the battery is greatly reduced.