Asenkron motorunun alternatif akım kıyıcısı ile anlık güç teorisi tabanlı optimal enerji denetimi ve performans analizi
Optimal energy control and performance analysis of induction motor with AC chopper based on instantaneous theory
Yazar: BİLAL SARAÇOĞLU
Danışman: Y.DOÇ.DR. ENGİN ÖZDEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu tez çalışmasında, hafif yüklerde çalışan üç fazlı Asenkron Motorun (ASM); Faz Denetimli Alternatif Akım Kıyıcı (FDAAK) ve Darbe Genişlik Ayarlı Alternatif Akım Kıyıcı (DGAAAK) ile yapılan Anlık Güç Teorisi (AGT) tabanlı Optimal Enerji Denetimi (OED) ve performans analizi amaçlanmaktadır. Bu amaca yönelik olarak, üç fazlı 1,1 kW'lik ASM'un, laboratuar ortamında oto-transformatörü kullanılarak yapılan deneysel çalışma ile değişik yüklerdeki performansı analiz edilmektedir. Daha sonra bilgisayar ortamında Matlab-Simulinkte oluşturulan dinamik modeli üzerinde, FDAAK ve DGAAAK ile AGT tabanlı OED benzetim çalışmaları yapılmakta ve elde edilen sonuçlar; verim, Güç Faktörü (GF) ve çekilen akımdaki Toplam Harmonik Bozulum (THBi) açısından karşılaştırılmakta ve gerekli önerilerde bulunulmaktadır. Tez çalışmasında, ASM'un AAK ile OED'de ilk olarak, Akagi ve diğerleri tarafından 1983'de ortaya atılan AGT'nin kullanılması önerilmektedir. AGT kullanılarak yapılan OED'de, ölçülen alam ve gerilimlerin anlık değerleriyle; toplam ve Temel Güç Faktörü (TGF), gerçek ve sanal gücün doğru ve dalgalı bileşenleri sadece dört işlem kullanılarak anlık ve doğru olarak hesaplanabilmektedir. AGT, OED'ni kolay ve anlaşılır hale getirerek harmonik akımların ve momentteki dalgalanmanın Uluslar arası standartlarla belirlenen şuurlar içerisinde tutulmasına imkan sağlamaktadır. ASM'un %20 yük momentinde verimde elde edilen kazanç, laboratuar ortamında oto transformatörle yapılan deneysel çalışmada %49,79, bilgisayar ortamında Matlab- Simulink'de yapılan benzetim çalışmalarında; tristörlü FDAAK' da %41,52, DGAAAK'da %44,99 olmaktadır. THBj değeri, bilgisayar ortamında yapılan OED benzetim çalışmalarında; FDAAK'da %38, DGAAAK'da %4,96; momentteki dalgalanma ise sırasıyla %37 ve %7,5 olarak gerçekleşmektedir. Tomita ve diğerleri tarafından 198 8 'de yapılan çalışmada %10 yük momentinde elde edilen verim artışı ise %27 olarak verilmektedir.Anahtar Kelinden Asenkron Motor, Kayıp Minimizasyonu, Alternatif Akım Kıyıcısı, Optimal Enerji Denetimi, Anlık Güç Teorisi.

Abstract:
In this study, Optimal Energy Control (OEC) and performance analysis of three-phase Induction Motor (IM), that is lightly loaded and driven by phase controlled and Pulse Width Modulated (PWM) AC chopper based on Instantaneous Power Theory (IPT) were aimed. The performance analysis of 1.1 KW three-phase IM was done by using an autotransformer on laboratory test equipment with different loading condition. Then simulation studies of dynamic model of phase controlled and PWM AC chopper driven IPT based OEC of IM in Matlab-Simulink are compared with laboratory test results by using values of efficiency, power factor and current Total Harmonic Distortion (THDi) level and required proposals are given. In this thesis IPT, which is first introduced by Akagi and his friends is proposed in OEC of IM via AC chopper. In IPT based OEC, measured instantaneous currents and voltages, total and fundamental power factors, DC and alternating components of real and imaginary powers can be calculated by instantaneous and correct way. IPT are easily understood in application of OEC, and harmonic currents and ripple on the torque are easily kept in levels determined by International standards. The efficiency saving of IM in 20% loading condition is about 49,79% in laboratory test by using autotransformer, and is 41,52% and 44,99% with phase controlled and PWM AC chopper respectively. In OEC simulation studies in Matlab-Simulink, the current THD level is 38% and 4,96%; the ripple on the torque is 37% and 7,5%, in phase controlled and PWM AC chopper respectively for 20% loading of IM. In studies by Tomita and others in 1988, has a 27% efficiency improvement in 10% loading condition.Keywords: Induction motor, loss minimization, AC chopper, optimal energy control, inetnntnnfwne nnn/pr +Ti«wr\7 instantaneous power theory.