Field oriented control of a permanent magnet synchronous motor using space vector modulated direct AC-AC matrix converter
Uzay vektör modulasyonlu direk AC-AC matris çevirici kullanarak kalıcı mıknatıslı senkron motorun alan yönlendirmeli denetimi
- Tez No: 313636
- Danışmanlar: PROF. DR. AYDIN ERSAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Bu çalışmada üç faz giriş ve üç faz çıkışlı matris çevirici topolojisine dayalı yüzey monte kalıcı mıknatıslı eşzamanlı motor sürücü sistemi tasarlanmakta ve inşa edilmektedir. İlk olarak, matris çevirici topolojileri analiz edilmektedir ve giriş - çıkış değişkenleri cinsinden sistemi tanımlayacak durum uzayı denklemleri çıkarılmaktadır. Daha sonra matris çevirici komutasyon ve modülasyon metotları incelenmektedir. Çıkış akımının yönüne dayalı dört basamaklı komutasyon tekniği ile matris çeviricinin güvenilir komutasyonu yapılmaktadır. Sonra, matris çevirici kontrolü için açık ve kapalı döngü benzetim modelleri oluşturulmaktadır. Çıkış akımları ve faz açıları kapalı döngü kotrolü, PI kontrolcüsü kullanılarak gerçeklenmektedir. Uzay vektör darbe genişlik modulasyonu ve alan yönlendirmeli kotrol teknikleri gibi gelişmiş modulasyon ve kontrol teknikleri kullanılmaktadır. Daha sonra, diyot doğrultmalı iki seviyeli voltaj kaynaklı evirici modeli geliştirilmektedir. Matris çeviricinin bu evirici yapısının fonksiyonlarını yerine getirebildiğini doğrulamak amacıyla bu iki topolojinin giriş ve çıkış dalga formları birbirleri ile karşılaştırılmaktadır. Matris çeviricinin bu iki seviyeli yapının fonksiyonlarını yerine getirebildiği doğrulandıktan sonra kalıcı mıknatıslı motor sürücü sistemi benzetim modeli gerçeklenmektedir. Bununla birlikte, deneysel doğrulamalar için matris çevirici devresi inşa edilmektedir. Deneysel çalışmalarda ilk olarak, filtre türleri incelenmekte ve harmonik kirliliği önlemek amaçlı üç faz giri? filtresi inşa edilmektedir. Sonra, direk matris çevirici güç devresi ve ?gate? sürücü devresi tasarlanmakta ve üretilmektedir. Matris çevirici üzerinde bulunan anahtarları kontol etmek için FPGA ve DSP kullanılmaktadır. Dijital kontrol sistemi ile çıkış akımları ve giriş gerilim bilgileri okunmakta, hesaplanan akım ve voltaj vektörlerinin sentezlenmesi için gerekli anahtarlama işaretleri oluşturulmaktadır. Son olarak, simülasyon sonuçları pasif R-L yük ve motor yükü kullanılarak denysel çalışma sonuçlarıyla test edilmekte ve desteklenmektedir. Testler boyunca, fazdan faza olan besleme voltaj değeri 26 V tepe gerilim değerine ayarlanmakta ve 400 V/3.5 kW'lık yüzey monte kalıcı mıknatıslı motor deneysel çalışmalarda kullanılmaktadır.
Özet (Çeviri)
The study designs and constructs a three-phase to three-phase direct AC?AC matrix converter based surface mounted permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system. First, the matrix converter topologies are analyzed and the state-space equations describing the system have been derived in terms of the input and output variables. After that, matrix converter commutation and modulation methods are investigated. A four-step commutation technique based on output current direction provides safe commutation between the matrix converter switches. Then, the matrix converter is simulated for both the open-loop and the closed-loop control. For the closed-loop control, a current regulator (PI controller) controls the output currents and their phase angles. Advanced pulse width modulation and control techniques, such as space vector pulse width modulation and field oriented control, have been used for the closed-loop control of the system. Next, a model of diode-rectified two-level voltage source inverter is developed for simulations. A comparative study of indirect space vector modulated direct matrix converter and space vector modulated diode-rectified two-level voltage source inverter is given in terms of input/output waveforms to verify that the matrix converter fulfills the two-level voltage source inverter operation. Following the verification of matrix converter operation comparing with the diode-rectified two-level voltage source inverter, the simulation model of permanent magnet motor drive system is implemented. Also, a direct matrix converter prototype is constructed for experimental verifications of the results. As a first step in experimental works, filter types are investigated and a three-phase input filter is constructed to reduce the harmonic pollution. Then, direct matrix converter power circuitry and gate-driver circuitry are designed and constructed. To control the matrix switches, the control algorithm is implemented using a DSP and a FPGA. This digital control system measures the output currents and the input voltages with the aid of sensors and controls the matrix converter switches to produce the required PWM pattern to synthesize the reference input current and output voltage vectors, as well. Finally, the simulation results are tested and supported by laboratory experiments involving both an R-L load and a permanent magnet synchronous motor load. During the tests, the line-to-line supply voltage is set to 26 V peak value and a 400 V/3.5 kW surface mounted permanent magnet motor is used.
Benzer Tezler
- Modeling, simulation and implementation of a permanent magnet synchronous motor drive system using anfis technique
Sabit mıknatıslı senkron motor sürüş sistemi için anfıs tekniği kullanarak modelleme, simulasyon ve gerçekleme
İPEK KUVVETLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LALE ERGENE
- FPGA implementation of field oriented control for permanent magnet synchronous motor
Sürekli mıknatıslı senkron motorun alan yönlendirmeli kontrolünün FPGA uygulaması
GİZEM IRMAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AFŞAR SARANLI
- High sensitive torque control of permanent magnet synchronous motor for national military applications
Yerli askeri uygulamalar için daimi mıknatıslı senkron motorlarda yüksek hassasiyetli moment kontrolü
MEHMET ERALP KÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Sürekli mıknatıslı senkron motorun FPGA ile konum tahmin yöntemi ile alan yönlendirmeli kontrollü sürücü tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of pmsm driver controlled by field oriented control method with using FPGA and position estimation method
ALİCAN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT YILMAZ
- Sensorless permanent magnet synchronous machine control based on stator feedforward voltage estimation
Sürekli mıknatıslı senkron makineler için ileri beslemeli stator gerilim tahmini metoduna dayalı sensörsüz kontrol yöntemi geliştirme
ÖMER CİHAN KIVANÇ
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOkan ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SALİH BARIŞ ÖZTÜRK