Kalıcı mıknatıslı senkron motorların yüksek güçlü pan&tiltbirimlerinde kullanılması ve alan yönlendirmeli metodu ilekontrolü
Using of permanent magnet synchronous motors in high powerpan&tilt units and control with field oriented method
Yazar: ABDUSSAMET KARACA
Danışman: PROF. DR. MEHMET DEMİRTAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Pan-Tilt iki eksende hareket sağlayabilen elektromekanik sistemlerdir. Bu birimler
savunma, sivil havacılık gibi alanlar başta olmak üzere, elektro optik sistemler, lazer
işaretçiler ve antenler için alt sistem olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada yüksek
güç ihtiyacı duyan Pan-Tilt birimlerinde kullanılmak üzere Kalıcı Mıknatıslı Senkron
Motorun (PMSM) IMC102TF048 kodlu denetleyici kullanılarak ile FOC kontrolü
sağlanmıştır. Tasarım temel olarak güç faktörü düzeltme bölümü, motor sürücü
bölümü ve mikrodenetleyici bölümü olarak üç ana bölümden oluşmaktadır. Şebeke
voltajı ile çalışan ürünler için çekilen reaktif gücü azaltmak ve verimliliği artırmak
amacıyla güç faktörü düzeltmeye yönelik yükseltici dönüştürücü devresi
kullanılmıştır. Bu aşamada sistemin güç isterlerine göre gerekli bobin ve kapasitör
değerleri hesaplanarak uygulanmıştır. Motor sürücü bölümünde her bir eksende
bulunan motorlar için IPM (Intelligent Power Module) kullanılmıştır. Kontrolcü
yardımı ile IPM modülü içerisinde bulunan anahtarlama elemanları için gerekli
anahtarlama sinyalleri sağlayabilmekle beraber IPM içerisinde bulunan anahtarlama
elemanlarının alt kollarından akım okunarak Alan Yönlendirmeli Kontrolü
sağlanmıştır Son bölümde ise, kullanıcıdan alınan verileri işleyerek gerekli kontrol
parametrelerini oluşturan mikrodenetleyici yazılımı gerçekleştirilmiştir.
Mikrodenetleyici, kullanıcı arayüzünden verileri alarak iki eksen için hesaplamaları
yapmakta ve motor kontrol birimine aktarmaktadır. Yapılan deney çalışması
sonucunda diğer kullanılan motor türlerine göre, yüksek güç ve hız gereksinimi
duyan Pan-Tilt birimleri için PMSM'ların daha uygun ve uygulanabilir olduğu
görülmüştür.

Abstract:
Pan-Tilt units are electromechanical systems that can provide movement in two
axes. These units are used as a subsystem for electro-optical systems, laser pointers and
antennas, especially in areas such as defense and civil aviation. In this study, using
"IMC101T-T038", Field Oriented Control of Permanent Magnet Synchronous Motor
(PMSM) is provided to be used in Pan-Tilt units which need high power. The design
basically consists of three main parts as power factor correction part, motor driver part and
microcontroller part. A boost converter circuit is used for power factor correction in order
to reduce the reactive power drawn and increase the efficiency for products operating with
mains voltage. At this stage, the required inductance and capacitor values were calculated
and applied according to the power requirements of the system. IPM (Intelligent Power
Module) is used for the motors on each axis in the motor driver section. With the help of
the controller, it is possible to provide the necessary switching signals for the switching
elements in the IPM module. Field Oriented Control is provided by reading the current
from the low side switching elements in the IPM. In the last part, the microcontroller
software, which creates the necessary control parameters by processing the data received
from the user, has been implemented. The microcontroller takes the data from the user
interface and makes the calculations for the two axes and transfers them to the motor
control unit. As a result of the experimental study, PMSMs are more suitable and
applicable for Pan-Tilt units that require high power and speed compared to other used
motor types.