Fırçasız doğru akım motorlarında farklı sürücü yöntemleri için optimum denetleyici tasarımı ve karşılaştırmalı analizi
Optimal controller design and comparative analysis for different drive methods in brushless direct current motors
- Tez No: 1011858
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ALİ USTA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Giresun Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrikli araç teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte yüksek verimli ve yüksek dinamik performansa sahip elektrik motorlarının kullanımı giderek artmaktadır. Bu motorlar arasında fırçasız doğru akım motorları (FDAM), yüksek verimlilikleri, yüksek moment/hacim oranları ve düşük bakım gereksinimleri nedeniyle elektrikli araç uygulamalarında yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada elektrikli araçlarda kullanılabilecek bir FDAM sürücüsü için farklı kontrol yöntemlerinin performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Trapezoidal komütasyona dayalı gerilim tabanlı kontrol yöntemleri yapısal olarak daha basit olmakla birlikte dinamik performans açısından bazı sınırlamalara sahiptir. Buna karşılık akım tabanlı kontrol yaklaşımları olan histerezis akım kontrolü ve alan yönlendirmeli kontrol (FOC) yöntemleri, motor akımlarının doğrudan kontrol edilmesine olanak sağlayarak daha hızlı dinamik tepki, daha iyi hız regülasyonu ve daha hassas moment kontrolü sunmaktadır. Bu kapsamda farklı kontrol yapıları MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve hız kontrolü için denetleyici tasarımları gerçekleştirilmiştir. Gerilim tabanlı kontrol yöntemlerinde klasik PI denetleyici kullanılmış, akım tabanlı kontrol yöntemleri olan histerezis akım kontrolü ve alan yönlendirmeli kontrol yapılarında ise klasik PI denetleyicisi ile kesir dereceli PI (FOPI) denetleyicisinin performansları karşılaştırılmıştır. Denetleyici parametreleri sistem performansını iyileştirmek amacıyla Elektrikli Yılan Balığı Yem Arama Optimizasyonu (Electric Eel Foraging Optimization, EEFO) algoritması ile optimize edilmiş ve farklı kontrol yöntemlerinin dinamik davranışları karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen benzetim çalışmaları sabit yük momenti altında hızlanma davranışı, referans hız takibi, değişen yük momenti altında hız regülasyonu ve değişken hız profili altında sistem performansı gibi farklı çalışma senaryolarını kapsamaktadır. Elde edilen sonuçlar, akım tabanlı kontrol yöntemlerinin gerilim tabanlı yöntemlere kıyasla daha iyi hız takip performansı ve daha kararlı sistem davranışı sağladığını göstermektedir. Ayrıca kesir dereceli PI denetleyicisinin akım tabanlı kontrol yapılarında uygun parametre ayarı ile sistemin dinamik performansını iyileştirebildiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
With the rapid development of electric vehicle technologies, the use of electric motors with high efficiency and superior dynamic performance has been increasing significantly. Among these motors, brushless direct current (BLDC) motors are widely preferred in electric vehicle applications due to their high efficiency, high torque-to volume ratio, and low maintenance requirements. In this study, the performance of different control methods for a BLDC motor drive that can be used in electric vehicles is comparatively investigated. Voltage-based control methods based on trapezoidal commutation have a relatively simple structure; however, they exhibit certain limitations in terms of dynamic performance. In contrast, current-based control approaches such as hysteresis current control and field-oriented control (FOC) allow direct control of motor currents, providing faster dynamic response, improved speed regulation, and more precise torque control. Within this scope, different control structures were modeled in the MATLAB/Simulink environment, and controller designs were developed for speed control. While a conventional PI controller was employed in voltage-based control methods, the performances of classical PI and fractional-order PI (FOPI) controllers were compared in current-based control structures, namely hysteresis current control and field-oriented control. The controller parameters were optimized using the Electric Eel Foraging Optimization (EEFO) algorithm in order to improve system performance, and the dynamic behaviors of the different control methods were analyzed comparatively. The simulation studies include various operating scenarios such as acceleration behavior under constant load torque, reference speed tracking, speed regulation under varying load torque, and system performance under variable speed profiles. The obtained results indicate that current based control methods provide better speed tracking performance and more stable system behavior compared to voltage-based control methods. Furthermore, it was observed that the fractional-order PI controller can improve the dynamic performance of the system when appropriately tuned in current-based control structures.
Benzer Tezler
- Sensörsüz fırçasız doğru akım motorlarında pıd parametrelerinin metasezgisel yöntemlerle optimizasyonu ve simülasyon tabanlı performans analizi
Optimization of pid parameters in sensorless brushless DC motors using metaheuristic methods and simulation-based performance analysis
ABDULKADİR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Bakırçay ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT DEMİR
- Fırçasız doğru akım motorlarında moment titreşimlerinin azaltılması
Reducing torque ripples in brushless direct current motors
YASEMİN DÖNMEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
YRD. DOÇ. DR. LALE ERGENE
- Kalıcı mıknatıslı fırçasız doğru akım motor sürücüsü
Permanent magnet brushless direct current motor drive
DAĞHAN ÇAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. IŞIK ÇADIRCI
- A practical implementation of navigation and obstacle avoidance for quadcopters
Dört pervaneli helikopterler için bir engelden kaçınma ve seyrüsefer uygulaması
ONUR YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Elektrikli araçlarda kullanılan BLDC motorun pıd/fopıd tabanlı kontrolörlerle denetlenmesi
Pid/fopid-based control of BLDC motors used in electric vehicles
MIRZA MASHFIQUR RAHMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGiresun ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ ZENK