Kalıcı mıknatıslı fırçasız doğru akım motor sürücüsü
Permanent magnet brushless direct current motor drive
Yazar: DAĞHAN ÇAYCI
Danışman: PROF.DR. IŞIK ÇADIRCI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalısmada kalıcı mıknatıslı motor tiplerinden kalıcı mıknatıslı fırçasız dogruakım motorunun hız denetimini saglayabilen bir motor sürücüsü tasarımlanmıs vegerçeklestirilmistir. Kalıcı mıknatıslı fırçasız dogru akım motorlarının yamuksal zıtEMK ve sinüssel zıt EMK'dan olusan her iki alt kümesinin de hız denetiminisaglayan sürücü düzenegi, bir laboratuvar ve gösteri seti olarak kullanılmak üzeregerçeklestirilmistir.Bu çalısmada fırçasız dogru akım motorlarının çalısma prensipleri ve farklı tipleriincelenmis, bu motorların kendine özgü sürüs teknikleri hakkında bilgi verilmistir.Üretilen momentdeki salınımın ve düzensizliklerin en aza indirilebilmesi içinfırçasız dogru akım motorlarının ürettikleri farklı zıt EMK yapılarına göre farklıdenetim teknikleri gelistirilmistir. Yapısal olarak birbirine oldukça benzeyenyamuksal ve sinüssel zıt EMK'lı tip kalıcı mıknatıslı fırçasız dogru akım motorlarıiçin moment dogrusallıgında belirli ölçüde bir kaybın kabul edilebildigi durumlardadenetim teknikleri arasında geçisler olanaklı hale gelmektedir. Yapılan çalısmadadüsük maliyetlerle üretilebilen yamuksal zıt EMK'lı fırçasız dogru akım motorudenetim teknikleri, uygun oransal-tümlevsel-türevsel denetim ve akım denetimligerilim kaynaklı çevirgeç yöntemleri ile desteklenerek , sinüssel zıt EMK'lı kalıcımıknatıslı fırçasız dogru akım motoru üzerinde hız kontrolünü saglamak amaçlıuygulanmıstır. Pahallı, daha karmasık ve hassas olan sinüssel zıt EMK'lı kalıcımıknatıslı fırçasız dogru akım motoru denetim teknikleri yerine üretim maliyetleriniasagıya çeken bu denetim yapısı, çalısma kapsamında yapılan deneyseluygulamalarda hız denetimi üzerinde çok basarılı sonuçlar vermistir.Kalıcı mıknatıslı fırçasız dogru akım motoru sürücüsü laboratuvar seti, Hallalgılayıcıları sinyal takipçili akım denetimli gerilim kaynaklı çevirgeç, mikrodenetleyici tabanli denetim elemanları, motor ve yük seti, dogru akım güç çevrim -dagıtım devresi ve çevresel birimler olmak üzere bes ana donanım birimi ve ikiyazılımdan olusmaktadır. Sürücü ve motorun hız denetmini saglayan gömülüdenetim yazılımı mikro denetleyici üzerinde kosturulurken, kullanımı kullanıcınıninsiyatifinde olan, kalıcı mıknatıslı fırçasız dogru akım motoru analiz yazılımıkisisel bilgisayarda çalıstırılmaktadır. Sayısal ve donanımsal pek çok degistirgeayarı yapabilme imkanı tanıyarak çok çesitli uygulamalara uyumlandırılabilensürücü devre, kullanıcı için faydalı bir arastırma ortamı saglamaktadır.Anahtar Kelimeler: Kalıcı Mıknatıslı Fırçasız Dogru Akım Motoru, PID denetim,Kapalı Çevrim Hız Denetimi, Mikro Denetleyici Tabanlı Motor Hız Denetimi.

Abstract:
In this work, a permanent magnet brushless DC motor driver is designed andrealized. The driver which can control the motor speed of both PMBLDC motorswith trapezoidal back EMF and with sinusodial back EMF, is realized to be used asa laboratory and demonstration set.Different types of brushless DC motors are examined with their working principlesand information about the special driving techniques of these motors are given inthis work. To minimize oscillations and irregularities of the torque output of thebrushless DC motors, different control systems are developed according to theirdifferent back EMF structures. If some loss for the torque output linearity isacceptable for the structurally resembling trapezoidal back EMF and sinusodialback EMF brushless DC motors, transitions between motor drive techniques canbe applicable. Supported with PID control and current controlled voltage sourceinverter, trapezoidal back EMF BLDC motor drive technique is applied to asinusodial back EMF BLDC motor to control the motor speed. Experimental worksshows that instead of expensive, complex and sensitive sinusodial back EMFBLDC motor control techniques, using such type of control structure which lowersthe manufactoring costs of the driver gives very successful speed control results.Permanent magnet brushless DC motor laboratory set is composed of twosoftware and five main hardware part which are current controlled voltage inverterwith Hall sensor signal follower, microcontroller based control elements, the motorand the load set, DC current power convertion and distrubution circuit, peripheralunits. The microcontroller embedded software which controls the driver activityand the motor speed control, runs on the microcontroller where as `PermanentMagnet Brushless DC Motor Driver Speed Control Analysis Program? which isoptional for the user to be used, runs on a PC. The driver which can be tuned forvarious applications by permitting lots of its digital and hardware parameters to betuned provides useful experimental media for the user.Key Word: Permanent Magnet DC Motor, Brushless DC Motor, PID Control,Closed Loop Speed Control, Microcontroller Based Motor Speed Control