Fırçasız doğru akım motorunun algılayıcısız kontrolünde dalgacık tekniğinin uygulanması
The application of wavelet technique to sensorless control of brushless direct current motor
Yazar: MURAT YILMAZ
Danışman: PROF.DR. R. NEJAT TUNCAY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, dalgacık teorisi yardımıyla fırçasız doğru akım motorunun (FDAM)algılayıcısız kontrolüne ilişkin yeni bir yöntemin geliştirilmesini amaçlamaktadır.Konum algılanması amacıyla iki yöntem benimsenmiştir. Bu yöntemlerden ilkinde sonluelemanlar metodu (SEY) kullanılarak faz sargılarının öz endüktansları hesaplanmıştır.İkinci yöntemde ise sargılarda endüklenen gerilimlerin sıfır geçiş noktalarınınöngörüsünün hesaplanması hedeflenmiştir. Kalkış problemi, ilk yöntemde faz özendüktansları fonksiyonu L=L (?) yardımıyla, ikinci yöntemde ise her dönüş yönü içinhazırlanmış, belirli bir eğimle artan frekans profiline bağlı olarak oluşturulan tabloyardımıyla sağlanmıştır. İlk olarak FDAM'nin Hall Effect algılayıcılarla çalıştırılmasıgerçekleştirilmiştir. Fırçasız DA motorunun MATLAB/Simulink ortamında modelikurulmuş ve benzetişim performansları elde edilmiştir. PID ve Bulanık lojik kontrolalgoritmaları geliştirilmiş, akım ve hız kontrolü gerçekleştirilerek performanssonuçlarına ulaşılmıştır. Daha sonra FDAM'nin PWM darbeleri, deneysel olarakdSPACE dijital işaret işleme hızlı kontrol prototipleme kitindeki DS2201 çoklu I/O kartıve DS1005 işlemci kartının kullanımıyla üretilmiştir. Zaman domenindeki fazakımlarının ve endüklenen gerilimlerin dalga şekilleri kaydedilmiştir. Deneysel vebenzetişim sonucu elde edilen dalga şekillerine Daubechies dalgacık tipli ayrık dalgacıkanalizinin uygulanması ile algılayıcısız kontrol için önemli olan komutasyon aralıklarıbelirlenmiştir. Böylece herhangi bir pozisyon algılayıcı kullanılmaksızın komutasyonanlarını öngören algoritma geliştirilmiştir. Bu prosedür deneysel olarak uygulanmış veönerilen metodun FDAM'nin algılayıcısız kontrolünde faydalı olduğu başarılı birşekilde gösterilmiştir. Aynı zamanda benzetişim modeli ve bu modelin dalgacık analizisonuçlarının deneysel çalışmalarla büyük bir uyum içinde olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Fırçasız DA Motoru, Bulanık, PID, Algılayıcısız, Kalkış, Dalgacık,Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY)

Abstract:
This thesis tackles to develop a novel sensorless drive technique for brushless DC motors(BLDC) by using wavelet theory. Study adopts two methods of position prediction. Thefirst method involves self phase inductance variation of which finite element method(FEM) analysis is employed. The second method is based upon the induced voltage (backEMF) and zero crossing point estimation. Starting problem is solved by using L=L (?)position inductance function for the first method and by providing a look-up table foreach direction of rotation for the second method. Initially a BLDC motor with HallEffect sensors is handled. The MATLAB/Simulink model of the motor is established andthe simulation performances are obtained. A PID and a fuzzy control algorithms aredeveloped, current and speed controlled performance predictions are obtained. Then asan experimental study, BLDC motor?s PWM pulses are produced by DS1005 processorboard and DS2201 multi I/O board of dSPACE digital signal processing (DSP) rapidcontrol prototyping kit. The time domain input phase currents and induced voltagewaveforms are recorded. The Daubechies discrete wavelet analyses of the experimentaland simulation waveforms are obtained with an extra emphasis on commutationintervals. So an algorithm is developed to predict the commutation instants without anyposition sensor. This procedure is applied experimentally and it is successfullydemonstrated that the proposed method described above could be useful for sensorlesscontrol of brushless DC motors. It is also shown that, results of the simulation modeland its wavelet analysis are in a very good agreement with those of experiments.Keywords: Brushless DC Motor, Fuzzy, PID, Sensorless, Starting, Wavelet, FiniteElement Method (FEM)