SÜREKLİ MIKNATISLI SENKRON MOTORLARDA GÖZLEMCİ TEMELLİ SENSÖRSÜZ VEKTÖR ALAN KONTROL TEKNİKLERİNİN UYGULAMALI KARŞILAŞTIRMASI

Abstract

Sürekli mıknatıslı senkron motorlar (SMSM), verimlilik ve yüksek güç yoğunluğu özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılırlar. Bir SMSM'yi en iyi şekilde kontrol edebilmek için rotorun konumu veya hızı bilinmelidir. Rotor konum bilgisini elde ederek ve stator ile rotor manyetik akıları arasındaki doğru açıyı koruyarak, SMSM, sıfır hızda tam tork sağlayacak şekilde kontrol edilebilir. Genel olarak rotor konumu/hızı, enkoder veya resolver gibi sensörler kullanılarak ölçülür. Konum sensörleri, kontrol sisteminin maliyetinde ve karmaşıklığında artışa sebep olduklarından tercih edilmezler. Bu sensörlerin oluşturduğu sorunları gidermek için araştırmacılar, sensörsüz kontrol teknikleri üzerinde çalışmaktadırlar. Sensörsüz kontrol tekniklerinden motor zıt-EMK’sının tahmin edilmesine dayanan gözlemci temelli yöntemler sıklıkla kullanılır. Çünkü SMSM’de zıt-EMK ve rotor konumu arasında mükemmel bir faz ilişkisi vardır. Bu tür kontrolde, çeşitli biçimlerdeki SMSM matematiksel modeli kullanılarak sanal bir sistem oluşturulur. Oluşturulan sisteme, gerçek sistemle aynı faz gerilimleri giriş olarak verilir. Daha sonra gerçek motor ve sanal modelin akım çıktıları karşılaştırılır. Ölçülen ve tahmin edilen motor akımları arasındaki anlık hata, bilinmeyen değişkenlerin (zıt-EMK) tahmini için kullanılır. Bu tez çalışmasında, SMSM’nin sensörsüz kontrolünde kullanılan gözlemci temelli tekniklerden Luenberger ve kayan mod gözlemciler incelenmiştir. Bu gözlemcilerin performans karşılaştırmaları MATLAB/Simulink simülasyonlarıyla ve deneysel çalışmalarla yapılmıştır. Deneysel uygulama için 0.4 kW’lık endüstriyel bir servo motor seçilmiş ve bu motoru sürebilecek bir motor sürücü devresi tasarlanmıştır. Kontrol kartında mikrodenetleyici olarak ST Nucleo F303RE kullanılmıştır. ST Motor Control Workbench yazılımıyla elde edilen motor kontrol algoritması esas alınarak Luenberger ve kayan mod gözlemci temelli kontrol sağlanmıştır. Simülasyon ve deneysel çalışma sonucunda kayan mod gözlemci ile elde edilen çıktılarda, kullandığı işaret fonksiyonundan dolayı çatırtı (chattering) problemi olduğu görülmüştür. Ancak kayan mod gözlemcinin Luenberger gözlemciye göre ölçümsel gürültülere karşı daha gürbüz olduğu gözlenmiştir.