Daimi mıknatıslı motorun sonlu elemanlar yazılımı ile modellenmesi ve kontrolü
Modeling and control of permanent magnet motor with finite elements software
- Tez No: 506942
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT CANER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Bu çalışmada mıknatısları yüzeye monteli daimi mıknatıslı (SMPM) senkron motor, sonlu elemanlar tabanlı bir yazılımda modellenmiş ve elde edilen bu modele alan yönlendirmeli kontrol algoritması uygulanarak moment kontrolü sağlanmıştır. Modellemede 1,5 kW'lık endüstriyel bir motorun geometrik ve malzeme özellikleri kullanılmıştır. Elde edilen motor modelinin doğrulaması için model simülasyon sonuçlarıyla motora ait elektriksel plaka ve katalog değerleri karşılaştırılmıştır. Endüstriyel motorun sürücüyle birlikte çalışma modeline ulaşabilmek için dört aşama kullanılmıştır. İlk aşamada, sürücü modelinin kullanılmadığı sonlu elemanlar tabanlı motor modeli simüle edilmiştir. Simülasyon ortamında maksimum dönme momenti elde edebilmek için gerekli olan başlangıç konum açısı bu aşamada belirlenmiştir. İkinci aşamada, motor modeli MATLAB eklenti yazılımı yardımıyla MATLAB/Simulink ortamına aktarılmış ve simule edilmiştir. Üçüncü aşamada ise uzay vektör kontrollü darbe genişlik modülasyonu (PWM) kullanan bir inverter modeli eklenerek motor, modifiye edilmiş gerilim ile simüle edilmiştir. Dördüncü aşama olarak da PI kontrolör kullanan alan yönlendirmeli kontrol simülasyonu yapılmıştır. Motor tasarım çalışmalarında popüler olan sonlu elemanlar tabanlı modelin, MATLAB/Simulink ortamında kontrol uygulamasının yapılması önemlidir. Bu uygulamada SMPM motorun moment bileşeni olan Iq akımı ile ortalama moment değeri ayarlanabilmektedir. Bu son kontrol uygulaması motor modelinin kontrol edilebilirliğini göstermek adına önemlidir. İlk üç simülasyonda besleme gerilim genlik değeri ayarlanarak motor plaka değerlerine yakın değerler elde edilmiştir. Ancak motor plakasında verilen 7.16 Nm'lik tam yük momenti 8.3 A rms yerine son simülasyonda 4.5 A rms ile elde edilmektedir. Akımın düşük olmasının nedenleri olarak mıknatısların remenans değerlerinin ve sargı bağlantı yapısının tam tespit edilememiş olmasıdır. Ayrıca bu çalışmada kayıplar dikkate alınmamıştır. Sürücü yazılımı ile elde edilen yarı yükteki moment-akım değerleri simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca farklı devir ve yükleme koşullarında elde edilen akım, gerilim, konum ve moment eğrileri analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study presents a finite element modelling of surface mounted permanent magnet motor (SMPM). And torque is controlled by using field oriented control (FOC). Geometrical and material properties of a 1.5 kW industrial motor has been used in the modelling. This model is verified in three stages comparing real motor electrical plate ratings. Four stages have been used to reach the model of the industrial motor with its driver. As a first step, the model is simulated as FE based software without any driver. The advance angle required to obtain the maximum torque in the simulation environment is determined at this stage. Secondly, the model is simulated by embedding in MATLAB/Simulink using simulink plug-in software. In the third phase, the motor is simulated with modified voltage by adding an inverter model that uses space vector controlled pulse width modulation (PWM). In the fourth stage, field oriented control simulation using PI controller was performed. It is important that the finite element based model, which is popular in electric motor design studies, is implemented in the MATLAB / Simulink environment. In this application, the average torque value can be adjusted by the current Iq, which is the torque component of the SMPM (Surface Mount Permanent Magnet) motor. This control application is important to demonstrate the controllability of the motor model. In the first three simulations, the supply voltage amplitude value was adjusted to obtain values close to the motor plate values. However, the full load torque of 7.16 Nm which is given in the motor plate is obtained at 4.5 A rms in the last simulation instead of 8.3 A rms. The reason for the low current is that the remenance values of the magnets and winding connection structure can not be detected completely. In addition, losses were not considered in this study. The half-load torque-current values obtained with the drive software are compared with the simulation results. In addition, current, voltage, position and torque curves obtained at different speed and loading conditions are analyzed.
Benzer Tezler
- Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines
Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması
EGE ÜNLÜTEPE KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Motor dizaynı için optimizasyon algoritması hazırlanması
Preparation of an optimisation algorithm for motor design
ÖZKAN ÖZLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Teknik EğitimAfyon Kocatepe ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT CANER
- Küçük güçlü daimi mıknatıslı bir fırçasız doğru akım motorunun modellenmesi ve deneysel sonuçlarının çıkarılması
Modelling and experimental results of a small power permanent magnet brushless dc motor
MUHAMMET GÜRÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERİHA ERFAN KUYUMCU
- Havacılık uygulamaları için emniyet kritik daimimıknatıslı alternatör tasarımı ve analizi
Design and analysis of safety critical permanent mangetalternator for aviation applications
HÜSEYİN ERSÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Daimi mıknatıslı senkron motorun referans hız takip sistemiiçin pı ve kayan kipli kontrolcü tasarımı ve kıyaslanması
The desing and comparison of the pi and sliding modecontroller for the reference tracking speed system of thepermanent magnet synchronous machine
GÖKAY İŞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN