Fırçasız doğru akım motorlarının doğrudan moment kontrolünde akı ve moment dalgalanmasının azaltılması

Abstract

Tez çalışmasında, elektrikli araçlarda kullanılan fırçasız doğru akım motorlarının (FDAM) doğrudan moment kontrolünde (DMK) iki-anahtarlı çalışma modu ve üç-anahtarlı çalışma modu karşılaştırılmış olup meydana gelen moment ve akı dalgalanmalarının azaltılması için dinamik histerezis bant ve başlangıçta sabit gerilim vektörlerinin uygulanması önerilmiştir. Yöntem olarak kullanılan DMK, genel olarak asenkron motorların kontrolünde kullanılmakta iken çok yaygın olmamakla birlikte bazı özel gerilim vektörlerinin uygun akı ve moment bandında seçilerek uygulanması durumunda FDAM için de olumlu sonuçlar vermektedir. Özellikle, FDAM’nin kontrolünde hızlı moment cevabı, yüksek performans gibi avantajlar sağlayan DMK yöntemi detaylı olarak incelenmiş olup benzetim ve deneysel sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Tez kapsamında ilk olarak sabit mıknatıslı senkron motorların (SMSM) DMK metodu incelenmiş, daha sonra FDAM’nin iki faz ve üç faz iletim modlarında DMK yöntemine yönelik benzetim ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Benzetim ve deneysel çalışmalar sonucunda, motorun momentinde ve akısında meydana gelen dalgalanmaların; örnekleme zamanı, kullanılan histerezis bantların genişliği ve motorun faz endüktansına bağlı olduğu anlaşılmıştır. Bu parametrelerin optimizasyonu yapılarak motor momentinde ve akısında meydana gelen dalgalanmalar azaltılmıştır.

In this thesis, two and three phase conduction modes in direct torque control (DTC) of brushless direct current motors (BLDC) used in electric vehicles is compared and the dynamic hysteresis band with application of constant voltage space vectors at the startup of the motor are suggested in order to reduce torque and stator flux ripples especially take place at low speed operations. DTC is the method that is usually used in the control of asynchronous motors giving favorable results at the control of BLDC when some special voltage vectors are applied in the appropriate flux and torque ranges. DTC method, which especially provides some advantages, such as high performance and fast torque response in the control of BLDC is investigated in detail. In addition, simulation and experimental results are presented comperatively. Within the scope of this thesis, firstly, direct torque control of permanent magnet synchronous motors (PMSM) is analyzed. Afterwards, simulation and experimental works of two and three phase conduction modes for DTC based BLDC are carried out. As a result of theoretical and experimental analyses, it is realized that torque and flux ripples in DTC based drive of the BLDCs depend on sampling time, used hysteresis bandwidth and motor phase inductances. Flux and torque ripples of the motor are reduced by optimizing these parameters.