Elektrik sürücü sistemlerinde kaotik ve rastgele modülasyon yöntemleri yardımı  ile elektromanyetik girişimin azaltılması
The reduction of the electromagnetic interference by using chaotic and random modulation methods in the electric drive systems
Yazar: MEHMET EMİN ASKER
Danışman: PROF. DR. HASAN KÜRÜM
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektromanyetik Girişim (EMG) hem elektriksel cihazlar hem de insan sağlığı için önemli bir tehdittir. Elektrik sürücü sistemlerinde iletim yolu ile aktarılan EMG gürültüleri Ortak Mod Gerilimi (OMG) ve Fark Mod Gerilimleri (FMG) kaynaklıdır. Bu gürültüler anahtarlama elamanlarının açılıp kapanması esnasında akım ile gerilimde meydana gelen kısa süreli ani değişimlerden meydana gelmektedir. Dolayısıyla OMG ve FMG'lerde anahtarlama frekansı ve katlarında belirli genliklerde harmonikler oluşur. Bu harmonik genliklerinin 9-150 kHz aralığında yüksek olması, iletim gürültüsü olarak EMG değerinin yüksek olması anlamına gelmektedir. Ayrıca anahtarlama frekansı kaynaklı oluşan akustik gürültüler de bir sorun olarak bilinmektedir. İnsan kulağının duyabildiği frekanslar 20 kHz altındaki değerlerdir.  Özellikle 12 kHz altındaki değerlerde hissedilir.
		Bu çalışmada gerilim kontrollü Sürekli Mıknatıslı Senkron Motor (SMSM) sürücü sistemi olarak vektör kontrol ile Uzay Vektör Modülasyonlu Doğrudan Moment Kontrol (UV-DMK) yöntemlerinde EMG ve akustik gürültüyü azaltmak için çeşitli modülasyon yöntemleri geliştirilmiştir. Bu modülasyon yöntemleri geliştirilirken son zamanlarda dikkatleri üzerine çeken kaotik sistemlerden faydalanılmıştır. 
		Sabit anahtarlama frekansı özellikle kapalı çevrim uygulamalarda kolay uygulanabilirlik anlamında önemli bir faktördür. Ayrıca anahtarlama frekansına bağlı olarak anahtarlama elamanının güvenliği ve anahtarlama kayıplarının belli olması da önemlidir. EMI ve akustik gürültüleri bastırmak için ilk olarak sabit anahtarlama frekanslı yeni yöntemler geliştirmiştir. Özellikle OMG gerilimde etkili olan iki tane yöntem önerilmiştir. Birinci yöntem Kaotik sinyal yardımı ile geliştirilen Yeni bir Rastgele Darbe Konum Modülasyon (KAO-YRDMK) yöntemi, diğeri ise Yeni bir Rastgele Anahtarlamalı Modülasyon (KAO-RAM) yöntemidir. Sonra hem OMG hem de FMG kaynaklı gürültülerde etkili olan kaotik anahtarlama frekanslı yeni karma yöntemler geliştirmiştir. 
		İkinci olarak ise kaotik anahtarlama frekanslı kaotik uzay vektör modülasyonu geliştirilerek, Kaotik Uzay Vektör Modülasyonlu Doğrudan Moment Kontrol (KUV-DMK) yöntemine uyarlanması gerçekleştirilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Vektör Kontrol, Uzay Vektör-Doğrudan Moment Kontrol, Elektromanyetik Uyumluluk, Elektromanyetik Girişim, Kaos, Kaotik Anahtarlama Frekansı, Kaotik Anahtarlama, Rastgele Modülasyon, Kaotik Modülasyon

Abstract:
The Reduction of The Electromagnetic Interference by using Chaotic and Random Modulation Methods in the Electric Drive Systems

			
		Electromagnetic Interference (EMI) is a serious threat to human health as well as electrical appliances. On the electric driver system EMI that is transferred by transmission is originated on the Common Mode Voltage (CMV) and Differential Mode Voltages (DMV). This noise occurs on the current and voltage due to sudden changes that are caused by the short-term switching of switching equipment.  Therefore CMV and DMV harmonics are occurred in switching frequency and its multiples. These harmonics have higher amplitude on the interval of 9-150 kHz and that means EMI value is higher.  On the other hand the noises are caused by switching frequency and they are also known as disturbance. The frequencies that are below 20 kHz can be heard by human ears, especially the frequency which is below 12 kHz is very noisy for human ears.  
		In that research, various methods such as voltage controlled PMSM driver systems as vector control and Direct Torque Control of Space Vector Modulation (SV-DTC) are proposed to reduce the EMI and acoustic noise. Although the methods mentioned above have been developed recently years, researchers are focused on chaotic system. Especially closed loop application in terms of applicable fixed switching frequency is an important parameter. In addition, security of equipment and clearness of switching equipment losses are also important. 
		To reduce EMI and acoustic noises, novel methods are developed based on fixed switching. Especially two methods that are effective on CMV are proposed. The first method is a New Random Pulse Position Modulation (CS-NRPPM) that is developed by help of Chaotic Signal, the other one is a novel method known as Random Switching Modulation method (CS-RSM). Then, chaotic switching frequency mixed methods affected on both CMV and DMV are developed. Finally chaotic switching frequency, Chaotic Space Vector Modulated Direct Torque Control (CSV-DTC) method was performed.



Key Words: Vector Control, Space Vector-Direct Torque Control, Electromagnetic Compatibility, Electromagnetic Interference, Chaos, Chaotic Switching frequency, Chaotic Switching, Random Modulation, Chaotic Modulation