Eksenel akılı nüvesiz SMSG demagnetizasyon arızasının tespiti
Detection of axial flux coreless PMSG demagnetization fault
Yazar: EYYÜP AKCAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET RECEP MİNAZ
Siirt Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Arıza tespiti = Fault diagnosis ; Doku analizi = Texture analysis

Özet:
Yüksek güç yoğunluğuna sahip eksenel akılı sabit mıknatıslı senkron generator (SMSG) rüzgâr türbinlerinde, elektrik üretim tesisleri gibi geniş bir alanda kullanılmaktadır. Eksenel akılı nüvesiz SMSG meydana gelen mıknatıslanma arizaların önceden tespit edilmesi son derece önemlidir. Bu makinalarda arıza oluşması çalışmasını olumsuz etkileyecektir. Bu arızaların işletmeye hem çok maliyetli hem de telafisi olmayan durumlara da yol açabilir. Bu çalışmada eksenel akılı nüvesiz SMSG'de meydana gelen demagnetizasyon arıza tespitinin yapılması için yeni bir yöntem önerilmektedir. Önerilen bu yöntem literatürde kullanılan geleneksel yöntemlerden farklıdır. Bu çalışmada önerilen özgün bir yöntem olan yeni bir doku analiz tabanlı öznitelik çıkarmadır. Geleneksel yöntemlerde kullanılan frekans spektrum analizi, zaman frekans analizi ve Motor akım imza analizi (MCSA) yöntemleri yerine de kullanılacak bir yöntem olduğu ortaya koyulmuştur. Eksenel akılı nüvesiz SMSG hem sağlıklı hem de arızalı akım ve gerilim sinyalleri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak alınmıştır. Ayrıca arızalı sinyaller %3 ve %6 demagnetizasyon arızasına oluşturulup akım ve gerilim sinyalleri alınmıştır. Bu tez çalışmasında arıza tespiti, için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Elde edilen sinyaller belirli boyutlarda görüntülere dönüştürülmüştür. Daha sonra bu görüntülere dokusal bir analiz yöntemi olan yerel ikili örüntüler (YİÖ) uygulanmıştır.  Görüntülere YİÖ uygulandıktan sonra oluşan yeni görüntülerin histogramları öznitelik vektörü olarak makine öğrenmesi tekniklerinden k-NN verilmiştir. Önerilen yaklaşımın doğruluğunu test etmek için farklı senaryolarda (farklı yük ve hız durumlarına farklı arıza oranları) oluşturulan sinyaller ile denemeler gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasında önerilen yaklaşım ile literatüre eksenel akılı nüvesiz SMSG'de demagnetizasyon arızasının yapılabileceği ortaya koyulmuştur.

Abstract:
Axial flux permanent magnet synchronous generator (PMSG) with high power density is used in a wide range of areas such as power generation plants and wind turbines. It is extremely important to detect magnetization faults that occur in the axial flux coreless PMSG in advance. Fault in these machines will adversely affect their operation. These faults can lead to both costly and irreparable situations for the business. In this study, a new method has been proposed to detect demagnetization faults in axial flux coreless PMSG generators. This proposed method differs from the traditional methods used in the literature. A novel method proposed in this study is a new texture analysis-based texture extraction. It has been revealed that it is a method to be used instead of frequency spectrum analysis, time-frequency analysis, and motor current signature analysis (MCSA) methods used in traditional methods. Both healthy and defective current and voltage signals of the axial flux coreless SMSG were obtained using the finite element method. In addition, defective signals were created to 3% and 6% demagnetization fault, and current and voltage signals were obtained. In this thesis, a new approach for fault detection has been proposed. The obtained signals were transformed into images of certain sizes. Then, the local binary pattern (LBP), which is a textural analysis method, was applied to these images. Histograms of new images formed after the LBP was applied to images were given to k-NN from machine learning techniques as an attribute vector. Trials were conducted with signals generated in different scenarios (different fault rates for different load and speed situations) to test the accuracy of the proposed approach. With the approach suggested in this thesis study, it has been revealed in the literature that demagnetization failure can be made in the axial flux coreless PMSG.