Analysis and fault tolerant control of a five-phase axial flux permanent magnet synchronous machine
Beş fazlı eksenel akılı sabit mıknatıslı senkron makinenin analizi ve hata toleranslı kontrolü
- Tez No: 694233
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ OZAN KEYSAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, hava nüveli, eksenel akılı, beş fazlı sabit mıknatıslı senkron bir makinenin hata tolerans kapasitesini araştırmaktadır. Hava nüveli stator, yassı sargı adı verilen yeni bir sarım topolojisi benimsenerek tasarlanmıştır. Yassı sargı bobinleri, lazerle kesilmiş ince bir alüminyum levhadan yapılmış yassı tellerin bükülmesi ve birbiri içinde gruplandırılmasıyla yapılır. Bu topoloji, stator için yüksek akım taşıma kapasitesi, daha iyi soğutma performansı ve sağlam bir yapı sağlar. Bu topolojde bobinler epoksi reçine ile kaplandığı için elektrik makinelerinde en sık görülen stator arızası olan sargılar arası kısa devre riski tamamen ortadan kalkar. Bu nedenle, bu çalışmada ana odak, sargı açık devre arızasının analizi ve azaltılmasıdır. Önerilen topolojinin bir başka avantajı da çok fazlı yapısıdır. Bir açık devre arızası durumunda, geleneksel üç fazlı makinelerden farklı olarak, kalan sağlıklı fazlar ile düşük dalgalı çıkış torku oluşturmak mümkündür. Beş olan faz sayısı, arıza azaltma işleminde faz akımlarının minimum aşımı ile genel sistem karmaşıklığı arasında optimum bir nokta olarak seçilir. Bu çalışma kapsamında beş fazlı bir sargı yapısının tasarımı, 1.4 kW, 26 Nm, 525 rpm makinenin boyutlandırma analizi yapılmıştır. Hem sağlıklı beş fazlı hem de açık devre arızalı dört fazlı makineler için analitik modeller türetilmiş ve bu sürüş sistemleri için simülasyon modelleri geliştirilmiştir. Açık devre arıza azaltma stratejileri araştırılmış ve üçüncü dereceden harmonik enjeksiyon olmadan indirgenmiş dereceli Clarke dönüşüm matrisi yöntemi benimsenmiştir. Bunlara ek olarak, bu analitik modeller ve simülasyonlar, GaN tabanlı bir evirici tarafından sürülen prototip üzerinde deneysel olarak doğrulanmıştır. Kapalı çevrim hız kontrolü, geleneksel PI kontrolcüleri kullanılarak standart alan yönlendirmeli kontrol ile normal ve hatalı çalışma modları için gerçekleştirilmiştir. Son olarak, makinenin sağlam yapısı, düşük elektriksel zaman sabiti sebebiyle avantajlı olduğu sonucuna varılmıştır. Yine de, hava çekirdekli makinenin düşük faz endüktansı nedeniyle niş veri ölçümü ve toplama cihazları ve yüksek kapasiteli sürücü devresi ile motor kontrolü kolaylaştırılabilir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the fault-tolerance capability of an air-cored, axial flux, five-phase permanent magnet synchronous machine. The air-cored stator is designed by adopting a novel winding topology that is called flat winding. The coils of flat winding are made by bending and grouping one within another of the flat wires made of a laser-cut thin aluminum sheet. This topology provides superior current ratings, better cooling performance, and a robust structure for the stator. As the coils are covered with epoxy resin afterward, inter-turn short circuit risk, which is the most common stator fault in electrical machines, is completely eliminated. Therefore, in this study, the main focus is the analysis and mitigation of winding open-circuit fault. Another advantage of the proposed topology is its multiphase structure. In the scope of this study, the design of a five-phase winding structure, analysis of the sizing of the 1.4 kW, 26 Nm, 525 RPM machine are made. Analytical models for both healthy five-phase and open-circuit faulted four-phase machines are derived, and the simulation models for these drive operations are developed. Open-circuit fault mitigation strategies are investigated, and reduced-order Clarke transformation matrix method without third-order harmonic injection is adopted. On top of that, these analytical models and simulations are verified experimentally on the manufactured prototype. Closed-loop speed control is performed for normal and faulted operation modes with standard field-oriented control, using conventional PI controllers. Finally, it is concluded that the machine is advantageous for its robust structure, low electrical time constant. Still, niche measurement, acquisition devices and driver are necessary due to the air-cored machine's low phase inductance.
Benzer Tezler
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Nükleer rezonasta moleküler yapıların incelenmesi (yapısal faz geçiş kuramları üzerine bir inceleme)
Başlık çevirisi yok
ABDURRAHMAN ANDİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ YALÇINER
- Makro besin elementlerinin (NPK) İzmir'de Mayıs ayında açığa dikilen 4-6 cm çevre büyüklüğündeki Gladiolus cinsine ait“hunting song”ve“Novalüx”kültür çeşitlerinin yumrularının gelişmeleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
TAHA ALİ AMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN HATİPOĞLU
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER