Sabit mıknatıslı senkron motorun uzay vektör modülasyonlu alan yönlendirme ve doğrudan moment kontrolünün benzetimi ve analizi

Abstract

Sabit mıknatıslı senkron motorlar, yüksek güç yoğunluğu, veriminin fazla olması, bakım maliyetinin az olması gibi sebeplerle endüstriyel sanayide asenkron motorların yerini almaya başlamıştır. Son yıllarda bu motorlar üzerine yapılan çalışmaların sayısı artmıştır. Literatürdeki çalışmalar özellikle bu motorların vektörel kontrol yöntemleri üzerine odaklanmıştır. Vektörel kontrolün amacı AA motorlarını bir DA motoru gibi kolayca kontrol edebilmektir. Bu kontrol yönteminin açıklanmasında matematiksel model, eksen dönüşümleri, uzay vektör teorisi, uzay vektör modülasyonu, gerilim vektörlerinin seçimi gibi kavramlar önemli yer tutar. Yapılan bu tez çalışmasında öncelikle sabit mıknatıslı senkron motorun yapısı, mıknatıs yapıları, kullanım alanları, avantaj ve dezavantajları incelenmiştir. Ardından motora ait matematiksel model ortaya konulmuş, vektörel kontrol konusuna giriş yapılıp, uzay vektör teorisi, uzay vektör modülasyonu, evirici modelleri hakkında bilgi verilip Alan Yönlendirmeli ve Doğrudan Moment kontrolü yöntemleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Son bölümlerde ANSYS Maxwell programında tasarlanan bir sabit mıknatıslı senkron motorun yine başka bir ANSYS programı olan Simplorer’da evirici devresi tasarlanıp, Alan Yönlendirmeli ve Doğrudan Moment kontrol algoritma ve kontrol blokları oluşturularak motorun benzetimi sağlanmıştır. Yapılan analiz sonucu iki kontrol yöntemi karşılaştırılmış ve sonuçlar tartışılmıştır.

Permanent magnet synchronous motors have started to replace asynchronous motors in industrial industry due to high power density, high efficiency and low maintenance cost. In recent years, the number of studies on these electrical motors has increased. Studies in the literature have focused on vector control methods of these motors. The purpose of vector control is to control AA motors as easily as a DC motor. Concepts such as mathematical model, axis transformations, space vector theory, space vector modulation, selection of voltage vectors have an important place in explaining this control method. In this thesis, the structure of permanent magnet synchronous motor, magnet structures, usage areas, advantages and disadvantages are examined. Then, the mathematical model of the motor is introduced, the vector control topic is introduced, space vector theory, space vector modulation, inverter models are given and Field Oriented and Direct Torque Control methods are examined in detail. In the last sections, the inverter circuit of a permanent magnet synchronous motor which is designed in ANSYS Maxwell program is designed in Simplorer, which is another ANSYS program. As a result of the analysis, two control methods were compared and the results were discussed.