Hafif elektrikli araçlar için akıllı, FSDAM sürücü ve kontrolör tasarımı
Design of smart BLDC motor driver and controller for light electrical vehicles
Yazar: GÜNER TATAR
Danışman: DOÇ. DR. HAYRİYE KORKMAZ ; PROF. DR. NECİBE FÜSUN OYMAN SERTELLER
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
FSDA motorlar yüksek verimlilik ve kolay kontrol stratejileri nedeniyle çok geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bu tip motorların kontrolünde, 6 konumlu anahtar yapısı (invertör) kullanılır. Kontrol anında rotorun konumuna göre üç fazdan herhangi ikisi aktif diğeri sıfır konumunu alır. Rotor konumuna göre altı konumlu anahtar yapısı her 60 için değişmektedir. Rotorun konumu alan etkili algılayıcılar (hall effect sensor), kodlayıcılar (decoder) veya çözücüler (resolver) yardımıyla tayin edilir. Altı konumlu anahtar yapısının gerilimini ve frekansını kontrol etmek için Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) tekniği kullanılır. Sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu (SPWM) ve Uzay vektör Darbe Genişlik modülasyonu (SVPWM) günümüzde yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir. SPWM yöntemi en çok kullanılmasına karşın; anahtarlama kayıpları, yüksek harmonik içeriği ve dc-hat geriliminden tam olarak faydalanılamama gibi problemleri vardır. Diğer taraftan SVPWM tekniği yukarıda belirtilen problemleri daha aza indirmek adına oldukça başarılıdır.
Bu tez çalışması SVPWM tekniğini kullanan bir FSDA motorun kontrolü için Alan Yönelimli Kontrol Algoritmasının (FOC) LabVIEW FPGA Modülü araç kutusu kullanılarak, grafiksel geliştirme ortamında sürücü ve kontrol sistemi geliştirmeye yönelik çalışmasını anlatmaktadır. Sistemin amacı kontrolü yapılacak motorun parametrelerinin istenilen şekilde girilmesini ve görseller kullanarak davranışını incelemektir. Kontrol kısmında Id ve Iq referans akımlarının denetimi için PI denetleyicinin yanı sıra, İleri Besleme Kontrol (Feed Forward Control) algoritması parelel olarak bağlanmıştır. PI denetleyiciler motorun davranışını iyileştirmek ve kararlı duruma getirmek için, FFC ise motor parametrelerinin girilmesi ve PI denetleyici hatalarının giderilmesi için kullanılmıştır. FSDA motorun kontrolü için FOC algoritması ile birlikte SVPWM tekniği ve bu motorun Matlab/Simulink ile benzetimi gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
BLDC motors have a wide range of applications due to their higher efficiency and easy control strategies. The 6-position switch structure (inverter) is used in controlling of this kinds of motors. While controlling, any two of the three phases were set as active; the other was set to zero position depending on the motor position. At the same time, the six-position switch structure varies for every 60° depending on the rotor position. The position of the rotor is determined by using hall effect sensors, encoders or resolvers. Pulse Width Modulation (PWM) technique is used to control the voltage and frequency of the inverter. Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) and Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) are techniques widely used today. Although SPWM method is used the most often, it suffers from switching losses, high harmonic content and inability to fully utilize dc-line stress. On the other hand, the SVPWM technique is quite succesful in reducing the problems mentioned above.
This study explains the development of a Field Oriented Control Algorithm (FOC) by using LabVIEW FPGA Module toolbox for a BLDC motor controller based on SVPWM technique. The aim of the system is to enter the motor parameters to be controlled and to monitor the its behavior. In the controller, beside a PI controller, a Feedforward Control algorithm operates in parallel in order to control Id and Iq reference currents. The PI controller was used to improve and stabilize the behavior of the motor, while the FFC was used to adjust the motor parameters and for removing PI controllers' errors. In addition, a simulation for the BLDC motor by using FOC algorithm based on the SVPWM technique was developed and run in Matlab / Simulink.