Model predictive torque control of an induction motor enhanced with an inter-turn short circuit fault detection feature
Asenkron motorların sargı arası kısa devre arızası tespit özelliği ile zenginleştirilmiş model öngörülü moment denetimi
- Tez No: 695646
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OZAN KEYSAN, PROF. DR. HULUSİ BÜLENT ERTAN
- Tez Türü: Doktora
- 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: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 200
Özet
Modern güç elektroniği araştırma alanları içerisinde, model öngörülü denetim (MÖD) yöntemi önemli bir yer edinmiş ve çok sayıda güç dönüştürücüsü ve elektrikli motor sürücü uygulamalarında kullanılmıştır. Bu ilginin arkasında yatan sebepler MÖD yönteminin sunduğu esnek ve anlaşılır denetimci yapısı, üstün dinamik başarımı, dönüştürücü doğrusal olmamalığının ve sistem kısıtlarının kolayca yönetilebilmesi gibi getirilerdir. Bu tezde, MÖD yöntemi bir asenkron makinanın moment denetimine uygulanmıştır. MÖD yöntemine ilişkin, teorik temelleri, bilgisayar benzetim çalışmalarını ve deneysel uygulamayı içerecek şekilde kapsamlı bir inceleme gerçekleştirilmiştir. Elde edilen detaylı laboratuvar verileri, iyi bir motor sürücü başarımı elde edildiğini göstermektedir. MÖD yöntemine ilişkin ağırlık katsayısı ayarlama, işlem yükü, ve ağırlık katsayısının dinamik değiştirilmesi gibi konular da incelenmiştir. MÖD yöntemine ilave bir eklenti olarak çalışan, sargı arası kısa devre (SAKD) arızalarını saptayan ve yerini tayin eden yeni bir algoritma geliştirilmiştir. SAKD arızları kısa sürede saptanması gereken, aksi takdirde makinenin tamamen bozulmasına yol açacak ciddi bir arıza tipidir. Etkin bir kontrolcünün, oluşan arızanın sisteme olan bozucu etkilerini telafi etmeye çalıştığı, dolayısıyla arızaya ilişkin ipuçlarının kapatıldığı gözlemlenmiştir. Bu yüzden, kapalı devre denetimi sağlanan sistemler için önerilen arıza tespit algoritmalarının ana denetçi ile birlikte değerlendirilmesi elzemdir. Arıza tespiti için benimsenen temel prensip, denetimci çıktılarında herhangi bir beklenmeyen dengesizliğin saptanmasıdır. Geliştirilen yöntemin arıza tespiti konusundaki yetkinliği detaylı laboratuvar çalışmaları ile gösterilmiştir. Arıza ve sistem arasındaki, maliyet fonksiyonuna olan etki, akım tahmin hatasına olan etki, ve makinenin yüksek frekans empedansına olan etki gibi konular da incelenmiştir. Ek olarak, SAKD arızası olan bir asenkron makinenin bilgisayar benzetiminin yapılabilmesini sağlayacak yeni bir benzetim model geliştirilip, etkinliği deneysel olarak gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Model predictive control (MPC) is a popular research topic in modern power electronics and it has been applied to a large variety of power converters and electric drives. The reason behind this interest in MPC is the advantages that it offers: intuitive and flexible algorithm, fast dynamic response, ease of handling converter nonlinearities, and system constraints, to name a few. In this thesis, MPC is applied to the torque control of an induction motor (IM). Involving both the theoretical foundation, computer simulations and experimental implementation, MPC of IM has been thoroughly documented. Detailed laboratory results suggest a good motor drive performance. Further issues regarding MPC, such as weighting factor tuning, computation time, and the dynamically varied weighting factor, are also examined. A novel algorithm that runs as an add-on to the predictive controller is developed to detect and locate inter-turn short circuit (ITSC) faults for the IM. ITSC faults are a severe fault type that needs quick identification or else it leads to the complete malfunctioning of the machine. It is observed that an effective controller inherently tries to compensate for the fault's corrupting influence, hence covers the fault signatures. Therefore, it is vital to address any fault detection technique in conjunction with the main controller, for a closed-loop controlled system. The basic principle utilized for fault detection is to observe the controller's outputs for any unexpected unbalance. The effectiveness of the proposed fault detection algorithm is verified with laborious experimental data. The fault and the drive system's interaction is examined with various aspects, such as the fault's effect on the cost function, current prediction error, and high-frequency impedance of the machine. Additionally, a new simulation model for the IM with ITSC fault is developed, the effectiveness of which is also verified through experimental results.
Benzer Tezler
- Model öngörülü kontrol ve çok seviyeli evirici içeren IoT tabanlı endüstriyel motor sürücüsü geliştirilmesi
Improvement of IoT-based industrial motor drive including model predictive control and multilevel inverter
AYDIN BOYAR
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASİN KABALCI
PROF. DR. ERSAN KABALCI
- Elektrikli taşıt uygulamaları için dahili mıknatıslı senkron motorlarda model öngörülü tork kontrol stratejileri
Model predictive torque control strategies in interior permanent magnet synchronous motor for electric vehicle applications
UĞUR UFUK KÖRPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÖKDAĞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MİKAİL KOÇ
- Elektrikli araçlar için doğrudan moment kontrollü asenkron motor sürücü tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Direct torque controlled induction motor drive design and realization for electric vehicles
BARIŞ ÇAVUŞ
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA AKTAŞ
- Elektrik makinaları kontrolünde bulanık mantığın uygulanması
Fuzzy logic applications in control of electrical machines
NESLİHAN KEPEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Frezeyle tornalama operasyonunun geometrik, kuvvet ve ısıl modellenmesi
Geometric, force and thermal modeling of turn-milling operations
UMUT KARAGÜZEL
Doktora
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
PROF. DR. ERHAN BUDAK