Hava araçlarındaki aktüatörlerin matris konvertör ile denetimi
Control of actuators in aircraft with matrix converter
Yazar: TOLGA AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. ALİ SAYGIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bir hava aracında elektrik gücü, aracın uçuş cihazlarında, aktüatörlerde, aydınlatma sistemlerinde, ısıtma sistemlerinde ve yolcu hizmetlerinde kullanılmaktadır. Elektrik enerjisi AC generatörler tarafından sağlanır. Modern hava aracı sistemlerinde elektrikli cihazlar, farklı voltaj ve frekans gereksinimlerine sahip farklı güç tiplerine de ihtiyaç duyarlar. Bu ihtiyaç, elektrikli cihazları beslemek üzere geliştirilen AC'den AC'ye anahtarlamalı güç dönüşüm sistemlerinin önemini artırmıştır. Hava araçlarının uçuş kontrol yüzeylerinin kontrolü aktüatörler ile sağlanmaktadır. Hava araçlarının güvenli bir şekilde hareket etmesi ve pilotların bu araçlara tam hakimiyet sağlaması bakımından uçuş kontrol yüzeylerinin doğru bir şekilde kullanılması çok önemlidir. Hava araçlarında bu aktüatörlerin kontrolü için matris konverter kullanımı çeşitli avantajlar sağlamaktadır. Matris konverterler diğer konverterlere göre sinüzoidal giriş akımı, kontrol edilebilir giriş güç katsayısı, az sayıda enerji depo eden eleman gerektirmesi ve iki yönlü enerji akışını sağlaması bakımından üstün özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, PMSM motorların açık döngü kontrolünü sağlamak amacıyla Matlab/Simulink ortamında matris konvertör uzay vektör modülasyonu modellenmiştir. Ayrıca, RL yük altında matris konvertörün karakteristikleri de araştırılmıştır. RL yükler, uçak aktüatörlerinin gerçek kullanım senaryolarında sıkça karşılaşılan yük koşullarıdır. Matris konvertörün RL yük altında nasıl tepki verdiği ve performansının nasıl etkilendiği Matlab/Simulink ortamında incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, tasarlanan matris konvertörün RL yük altında da istikrarlı bir şekilde çalıştığını ve kullanılan PMSM motorun matris konvertör ile kapalı döngü hız kontrolünü sağladığını göstermiştir.

Abstract:
In an aircraft, electrical power is used in the aircraft's flight devices, actuators, lighting systems, heating systems and passenger services. The electrical energy is provided by AC generators. Electrical devices in modern aircraft systems also require different types of power with different voltage and frequency requirements. This requirement has increased the importance of AC to AC switched power conversion systems developed to feed electrical devices. The control of the flight control surfaces of the aircraft is provided by actuators. It is very important to use flight control surfaces correctly in order for the aircraft to move safely and for the pilots to have full control of these vehicles. The use of matrix converter for the control of these actuators in aircraft provides various advantages. Advantages of matrix converters over classical frequency converters are sinusoidal input current, controllable input power factor and minimum energy storage element is required and it allows two-way energy flow. In this study, matrix converter space vector modulation is modelled in Matlab/Simulink environment to provide open loop control of PMSM motors. In addition, the characteristics of the matrix converter under RL load are also investigated. RL loads are load conditions frequently encountered in real use scenarios of aircraft actuators. How the matrix converter responds under RL load and how its performance is affected have been studied in Matlab/Simulink environment. The obtained results showed that the designed matrix converter works stably under RL load and the PMSM motor used provides close loop speed control with the matrix converter.