Anahtarlamalı relüktans motorunun moment dalgalanmasının azatılması
Torque ripple reduction of a switched reluctance motor
Yazar: VEYSEL ÖZBULUR
Danışman: DOÇ. DR. M. ORUÇ BİLGİÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1996
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Moment dalgalanması = Moment ripple ; Relüktans motorları = Reluctance motors

Özet:
Elektrik motorları güç elektroniği yardımıyla kontrol edildiklerinde birçok avantajlar sağlar. Bu avantajlar hemen hemen her elektrik motoru uygulamalarında görülebilir. Bununla beraber, pazarlarda kabul görebilmesinde maliyet, devrenin karmaşıklığı ve boyutları önemli rol oynar. Elektrik motor uygulamalarının ana hedefi küçük ve ucuz ürünlerin çıkarılmasıdır. Bunun için de hem motor ve hem de elektronik devresinin ucuz olması gerekmektedir. Hem motor ve hem de onu süren elektronik devresinin basit olmasından dolayı Anahtarlamalı Relüktans Motoru (ARM), diğer hız kontrolü yapılabilen motorlara göre cazip bir alternatif olarak karşımısa çıkmaktadır. Bu cazibe, motorun miline bağlı olan optik yada hall effect sensörlerin kaldırılması ve mil momentindeki dalgalanmanın kabul edilebilir bir seviyeye azaltılması durumunda daha da artacaktır. Bu tezin ana hedefi Anahtarlamalı Relüktans Motorunun mil momentindeki dalgalanmanın minimize edilmesine yöneliktir. Şu ana kadar yapılan araştırmalar, sistemin mil momentindeki dalgalanmanın minimize edilesi doğrultusunda yoğunlaşmıştır. Çalışmalarımızda 4 kW 8/6'lık Oulton ARM kullanılmıştır, öncelikle sistemin matematik modeli elde edilmiş ve simülasyonları yapılmıştır. Simulasyon çalışmaları doğrultusunda sistemin deneysel dizaynı gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmamız sürecinde geliştirmiş olduğumuz yeni bir teknikle kayda değer gelişmeler elde edilmiştir. Bu teknik sistemin lineer ve non-lineer çalışma bölgelerinde denenmiştir. Sistemin lineer modelinde aşağıdaki varsayımlar yapılmıştır. 1 ) Fazlar arasındaki ortak indüktanslar sıfirdır. 2 ) Motor magnetik karakteristiğinde lineer bölgede çalışmaktadır. Fazların endüktans profili lineerdir. Non-lineer modelde yukarıdaki birinci varsayım sadece yapılmıştır. Pratikte motor çalıştırılırken gerilim kaynağı ile beslenir ve akım kontrolü yapılır. Akım kontrolü yapıldığında, akımın düşen kenarında akım kontrol edilemediğinden ARM'de momentte çökmeler olacaktır Akımın düşen kenarında, akım modüle edilmesine rağmen moment sabit tutulamamaktadır. Bu yüzden aşağıda ( 1 ) no lu eşitlikte verilen basit bir teknik önerilmiştir. Moment akımla değil akımın karesi ile doğru orantılı olduğundan, bu teknikte akımın karesi kontrol edilerek momentteki dalgalanma minimize edilmeye çalışılmıştır. Görülmüştür ki momentteki çökmeler önemli oranda azaltılmıştır. Moment ölçerimiz olmadığından, momentteki dalgalanmanın azaldığım iki şekilde tesbit edebilmekteyiz. a ) Deneysel ve simulasyon akım dalga şekilleri tamamen uyuşum içindedir, b ) Akustik gürültü azaltılmıştır.Anahtar Kelimeler: Anahtarlamalı Relüktans Motoru, Azaltma, Moment Dalgalanması, Basit Bir Teknik.

Abstract:
Electric motors offer many advantages when they controlled by power electronics. These advantages are desirable in almost every electric motor applications. However, the cost, complexity and the size of the drives play in important role in the market to make them acceptable. Since, the majority of the electric motor applications are in small and low cost products, further simplification in both motor and its electronics are required. Due to its simplicity in both motor construction and power converter, the Switched Reluctance Motor ( SRM ) became an attractive alternative in adjustable speed drives. This attraction will be significantly enhanced if the optical or hall effect sensor which is mounted on the shaft of the switched reluctance motor can be eliminated and its torque ripple will be reduced to an acceptable level. The aim of this thesis is torque ripple minimization of a Switched Reluctance Motor. So far, the research is concentrated on the torque ripple minimization of the system. A 4 kW Oulton SRM is used in our study. First the mathematical model of the system is obtained and simulated. Through simulation an experimental system is designed and realized. A satisfactory improvement is obtained by using a technique which was developed during this study. At this moment the technique is tested in linear and non-linear region. Following assumptions are made in the linear model. 1 ) The mutual inductances between phases are zero. 2 ) The motor works in the linear region of its magnetic characteristics. The inductance profiles of phases are linear. In the non-linear model, first assumption which is given above, is made. In practice, voltage source is used to drive the motor and current is controlled. When the current is controlled, there will be torque dip in the SRM. The tail of phase current is not controlled. During commutation the rising edge of phase current is modulated to satisfy. However, this does not make the torque constant. Therefore the following proposed simple technique is more logical according to the equation ( 1 ) where the torque is proportional with the square of the currents. It is seen that the torque dip is appreciably eliminated. The torque reduction is justified in two ways. Because we have no torque transducer. a ) The experimental and simulated current waveforms were in close agreemen b ) Audible noise was reduced.Keywords: A Switched Reluctance Motor, Reduction, Torque Ripple, A Simple Technique.