Asenkron motorun alan yönlendirmeli kontrolü için geliştirilmiş methodun DSP ile karşılaştırılması
Comparison of the method that was developed for field oriented control of induction motor with DSP
Yazar: HALUK İMAT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NUR BEKİROĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Alan yönlendirme = Field orientation ; Asenkron motorlar = Induction motors

Özet:
Asenkron motorlar her ortamda kullanılmaya elverişli olmaları ve bakım maliyetlerinin düşük olması nedeniyle endüstride en çok tercih edilen elektrik makineleridir. Ancak asenkron motorların kontrol edilmesi; karmaşık denklemler içermesi ve lineer kontrol bölgesine sahip olmaması nedeniyle zordur.Bu nedenle karmaşık kontrol işlemlerini basite indirgeyen yöntemler üzerinde çalışılarak skaler kontrol ve vektör kontrol olarak adlandırılan yöntemler geliştirilmiştir. Skaler kontrol, basit kontrol algoritmaları sağlarken hassas kontrollerde ve değişken durumlarda yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle asenkron motoru DC motora benzetip kontrolü kolaylaştıran vektör kontrol yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemler doğrudan vektör kontrol, dolaylı vektör kontrol, alan yönlendirmeli vektör kontrol ve doğrudan moment kontrolü yöntemlerdir. Doğrudan vektör kontrol yönteminde akı doğrudan ölçülüp hesaplamalarda kullanılır, akı sensörlerinin motora yerleştirilmesi özel bir yapı gerektirdiğinden kullanışlı değildir. Dolaylı vektör kontrol yönteminde ise akı doğrudan ölçülmeyip rotor hızı, konumu ve açısal kayma hızından bulunur. Bu yöntemin hız ve konum algılayıcılarına ihtiyaç duyması dezavantajıdır. Alan yönlendirmeli kontrolde asenkron makine DC makineye benzetilerek akım; biri momenti diğeri ise motor manyetik akısını kontrol eden iki bileşene ayrılır. Doğrudan moment kontrol yönteminde ise uygun stator gerilim vektörlerinin seçilmesi ile stator akısı ve moment doğrudan kontrol edilir.Bu çalışmada üç fazlı asenkron motorların Uzay Vektör modülasyon tekniğiyle alan yönlendirmeli kontrolü gerçekleştirilmiştir. Referans hız ve akı bilgileri alınarak motor çıkışından okunan hız değeri ile karşılaştırılmış, diğer taraftan da faz akımları okunarak Uzay Vektör Modülasyon için gerekli dönüşümlerde kullanılmıştır. Dönüşüm ve hesaplamalar yapıldıktan sonra referans gerilim vektörü elde edilerek ve referans gerilimin Uzay vektör düzleminde bulunduğu bölge tespit edilerek uygun anahtarlama vektörleri seçilmiştir. Daha sonra PWM sinyalleri motora bağlı invertere uygulanarak motor kontrol edilmeye çalışılmıştır. Ardından Simulink ortamında oluşturulan Uzay Vektör Modülasyon kontrol blokları ile anahtarlama süreleri hesaplanarak darbe genişlik modülasyon (PWM) sinyalleri invertere uygulanarak motor sürülmüştür. Bu çalışmada iki adet simülasyon yapılmıştır. Birinci simülasyonda motor kontrolü için gerekli dönüşümler (Clark, Park, Ters Park, Ters Clark) için simülasyon blokları oluşturulup simülasyon yapılmıştır. Diğer simülasyonda ise DSP motor kontrol blokları kullanılmıştır. Birinci simülasyon ideal duruma yakın sonuçlar verirken ikinci simülasyon sonuçları gerçek duruma daha yakındır.Anahtar kelimeler : Asenkron motor, alan yönlendirmeli kontrol, uzay vektör modülasyon, DSP, matlab/simulink modeli.

Abstract:
Induction motors are mostly used in industry because of low costs and suitable for using everywhere. But since they have complex equations and have not linear control region, control of induction motors is is difficult.Scaler and vectoral control methods are developed for simpling complex control methods. Scaler control provides simple control algorithms but this method is not enough for sensitive control an variable states. So that, some methods that imitates induction motor to DC motor are developed for making control easy. These methods are direct vector control, indirect vector control, field oriented control and direct torque control. At direct vector control, flux is measured and directly and used in calculations. Since it requires special structure for placing flux sensors to motor, this method is not useful. At indirect vector control, flux is not measured, flux is calculated by using rotor speed, position, and angular slip speed.But the disadvantage of this method is requiring speed and position sensors. At the field oriented control, induction motor is imitated to DC motor, current is seperated to two pieces. One of them controls flux and the other one controls torque. At direct torque control by choosing suitable stator voltage vectors, stator flux and torque are directly controlled.In this study, three phase induction motors are controlled with space vector modulation technique. reference speed and reference flux are compared with measured values, at the same time phase currents are measured and used in transformations for space vector modulation. After transformations and calculations, reference voltage vector is obtained, the sector on the space vector plane is found and suitable switching vectors are choosen. After that PWM signals applied to the inverter that is connected to the motor. In this study, two simulations are made. At first simulation, transformations (Clark, Park, Inverse Park, Inverse Clark) are modelled in Simulink and used in simulations made. At other simulation, DSP motor control blockes are used. While the results of first simulation are nearly ideal results, result of second simulation has real situation.Keywords : Induction motor, field oriented control, space vector modulation, DSP, Matlab/Simulink model.