Determination and control of instant moment requirement of electric vehicles with variable road conditions with a Lyapunov type observer
Değişken yol şartlarında elektrikli araçların anlık moment ihtiyacının Lyapunov tipi bir gözlemleyici ile tespiti ve kontrolü
Yazar: UMUT KİTİŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ ÜSER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrikli araçlarda asenkron motorlar kullanılmaktadır ve elektrikli araçlarda kullanılan bu motorları kontrol edebilmek için çeşitli kontrol yöntemleri mevcuttur. Bunlar Skaler Kontrol (V/f Kontrol), Vektörel Kontrol (Dolaylı Moment Kontrolü) ve Doğrudan Moment Kontrolü (DMK)'dür. Elektrikli araçlarda kullanılan asenkron motorların kontrolü için tercih edilen yöntemlerin başında doğrudan moment kontrolü gelmektedir. Doğrudan moment kontrolü basit ve hızlı oluşuyla diğer yöntemlerin önüne geçmektedir. Aynı zamanda Doğrudan Moment Kontrol yöntemi güçlü bir yapıya sahiptir, akı ve moment ayrı olarak kontrol edilebilmektedir. Elektrikli araçlarda kullanılan asenkron motorlarda, yolun düz veya eğimli olmasına göre değişiklik gösteren yük momenti değerleri, motor kontrolünde kararsızlıklara yol açmakta ve akımda dalgalanmalara neden olmaktadır. Doğrudan moment kontrolü yapısına uzay vektör modülasyonu (UVM) eklenmesiyle akımdaki dalgalanmalar minimuma indirilebilmektedir. Elektrikli araçlarda yol boyunca, yolun düz veya eğimli olması gibi durumlar nedeniyle anahtarlama sürelerinde değişiklikler gözlemlenebilmekte ve bu durum motor kontrolünde kararsızlıklara yol açmaktadır. Uzay Vektör Modülasyonu uygulanan Doğrudan Moment Kontrolü yapısına Lyapunov tabanlı bir Akı Gözlemleyicisi ve yine Lyapunov tabanlı bir zamanlayıcı eklenerek motor kontrolünde yaşanan karasızlıklar ve akım dalgalanmaları ortadan kaldırılmış, yokuş aşağı ve yokuş yukarı durumlarda daha rahat bir sürüş sağlanmaya çalışılmıştır. Tez çalışması sonucunda akı çemberinin daireye benzerlik yüzdesi %92'den %96'ya yükselmiş, akımdaki toplam harmonik bozulmada %23'lük, akıdaki toplam harmonik bozulmada %2,5'lik, torktaki toplam harmonik bozulmada ise yaklaşık %4'lük bir iyileşme kaydedilmiştir.  Elektrikli aracın dinamik analizleri, aracın ve motorun matematiksel modellemeleri, Lyapunov Akı Gözlemleyicisi ve zamanlayıcısının matematiksel denklemleri ve sisteme uygulanması için gereken hesaplamalar yapılmıştır. Sistemin getirdiği sonuçların doğruluğu MATLAB/Simulink üzerinden yapılan simülasyonlar kanıtlanmıştır.

Abstract:
Asynchronous motors are used in electric vehicles and various control methods are available to control these motors used in electric vehicles. These are Scalar Control (V / f Control), Vector Control (Indirect Torque Control, ITK) and Direct Torque Control (DTC). Direct torque control is one of the preferred methods for the control of asynchronous motors used in electric vehicles. Direct torque control is simple and fast, which prevents other methods. At the same time, the Direct Torque Control method has a strong structure, the flux and torque can be controlled separately. In asynchronous motors used in electric vehicles, the load moment values vary depending on whether the road is flat or inclined, causing instability in motor control and causing fluctuations in current. By adding space vector modulation (SVM) to the direct torque control structure, fluctuations in current can be minimized. In electric vehicles, changes in switching times can be observed due to situations such as the road being flat or inclined, leading to instability in the motor control. As a result of the thesis study, the percentage of the flux circle similar to the full circle has increased from 92% to 96%. An improvement of 23% in total harmonic distortion in current, 2.5% in total harmonic distortion in flux and approximately 4% in total harmonic distortion in torque was recorded. A Lyapunov-based Flux Observer and a Lyapunov-based Timer were added to the Direct Torque Control structure where Space Vector Modulation was applied. The dynamic analysis of the electric vehicle, the mathematical modeling of the vehicle and the engine, the mathematical equations of the Lyapunov Flux Observer and the timer and the calculations required for its application to the system were made. The accuracy of the results of the system has been proven by using MATLAB / Simulink.