Computationally intelligent algorithms in maximum torque per ampere strategies in switched reluctance machines at low speeds
Düşük hızlarda anahtarlamalı relüktans makinelerinde amper başına maksimum tork stratejilerinde hesaplamalı akıllı algoritmalar
- Tez No: 772395
- Danışmanlar: DR. CHRİSTOPHER S. EDRİNGTON
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Florida State University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Anahtarlamalı Relüktans Makinesi (ARM), elektrikli makine ailesinin en eski üyelerinden biridir; basit yapısı, sağlamlığı ve ucuz üretilebilirliği ile bilinir. Sayısız avantajına rağmen, düşük hızlarda ARM, rotorun atalet momenti tarafından filtrelendiği için yüksek hızlarda önemli olmayan tork dalgalanmasından mustariptir. Bu nedenle, düşük hızlarda tork kontrolü çok önemlidir. ARM doğrusal olmayan bir makinedir; çok fazlı uyarım durumunda, karşılıklı kuplaj etkileri nedeniyle daha doğrusal olmayan hale gelir; bu etkileri göz ardı etmek, elektromanyetik tork ve tork dalgalanmasını tahminlerinde hataya neden olabilir. Ayrıca bakır kayıplarının en aza indirilmesi de bir diğer önemli görevdir; çünkü yüksek bakır kayıpları mevcut faz gerilimini düşürür, ARM'yi beslemesi durumunda pilin kullanım ömrünü azaltır. Kısacası, bakır kayıpları ARM kontrol sisteminin verimini etkiler. Sonuç olarak, etkili ve verimli bir ARM kontrolünün amacı, makinenin lineer olmayan özelliklerini ve karşılıklı kuplaj etkilerini göz önünde bulundurarak tork dalgalanmasını azaltmak ve bakır kayıplarını en aza indirerek verimliliği artırmak olmalıdır. Bu tez, düşük hızlardaki ARM'ler için sadece tork dalgalanmasını değil, aynı zamanda bakır kayıplarını da azaltmayı amaçlayan yeni bir amper başına maksimum tork (MTA) stratejisi önerirken, bitişik fazlar arasındaki karşılıklı etkileri dikkate almaktadır. Sonlu Elemanlar Analizi (SEA), hem tek hem de çok fazlı uyarım altında 4 fazlı 8/6 ARM'nin elektromanyetik tork ve akı bağlantısı özelliklerini elde etmek için yapılmaktadır. Bu adımdan sonra, Parçacık Sürü Optimizasyonuna (PSO)temelli yöntemle optimum faz akım profilleri belirlenmektedir. Bu yeni metodoloji daha sonra geleneksel kontrol yöntemi ve verimli bir MTA stratejisi olan“dengeli komütatör”yöntemi ile karşılaştırılarak doğrulanmaktadır. Bu karşılaştırmalar, SEA'dan alınan verileri kullanan statik ve dinamik ARM modelleri aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Tork açısı karakteristiğini elde etmek için hem tek fazlı hem de çok fazlı uyarımlar altında başka bir 4 fazlı 8/6 ARM'den gerçek donanım sonuçları alınmaktadır. Ardından, farklı tork seviyeleri için talep edilen akım değerleri geleneksel,“dengeli komütatör”ve PSO yöntemlerine göre hesaplanmaktadır. Son olarak, PSO tekniği, tork dalgalanması, bakır kayıpları ve amper başına tork oranları açısından seçilen bazı rotor konumlarında diğer iki yönteme karşı değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
The Switched Reluctance Machine (SRM) is one of the oldest members of the electric machine family; it is known for its simple structure, ruggedness, and inexpensive manufacturability. Despite its numerous advantages, at low speeds the SRM suffers from the torque ripple which is not significant at high speeds due to the fact that it is filtered by the moment of inertia of the rotor. Therefore, its torque control at low speeds is crucial. The SRM is a highly nonlinear machine; in the case of multiphase excitation, it becomes more nonlinear due to the mutual coupling effects; ignoring these effects may cause error in anticipating the electromagnetic torque, and increase the torque ripple. In addition, the minimization of the copper losses is another important task; because high copper losses reduce the available phase voltage, decrease the service life of the battery in case it feeds the SRM. In short, the copper losses affect the efficiency of the SRM control system. Finally, it can be claimed that the objectives of an effective and efficient SRM control should be to reduce the torque ripple while considering the nonlinear characteristics of the machine as well as the mutual coupling effects, and to increase the efficiency by minimizing the copper losses. This thesis proposes a new maximum torque per ampere (MTA) strategy, which aims to reduce not only the torque ripple, but also the copper losses, for SRMs at low speeds, while mutual effects between adjacent phases are taken into consideration. The Finite Element Analysis (FEA) is conducted to obtain the electromagnetic torque and flux-linkage characteristics of a 4-phase 8/6 SRM under both single and multiphase excitation. After this step, the optimum phase current profiles are determined by the proposed method based on the Particle Swarm Optimization (PSO). This new methodology is then validated by comparing it with the conventional control method and the 'balanced commutator' method, which is an efficient MTA strategy. These comparisons are realized via the static and dynamic SRM models which utilize the data retrieved from the FEA. Real hardware results are taken from another 4-phase 8/6 SRM under both the single phase and multiphase excitations so as to derive its torque-angle characteristic. Subsequently, demanded current values for different torque levels are computed according to the conventional, 'balanced commutator', and PSO methods. Finally, the PSO technique is judged against the other two methods at some selected rotor positions in terms of the torque ripple, copper losses and torque per ampere ratios.
Benzer Tezler
- Topology and bandwidth adaptation in optical WDM backbone networks with dynamic traffic
Değişken veri trafikli optik WDM omurga ağlarında topoloji ve bant genişliği uyarlama
AYŞEGÜL GENÇATA
Doktora
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BÜLENT ÖRENCİK
- Intelligent design of intensity modulated fiber optic sensors using different fiber structures
Yoğunluk modülasyonlu fiber optik sensörlerin farklı fiber yapılar kullanarak akıllı tasarımı
HASAN SEÇKİN EFENDİOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
- A comparison between soft computing methods and conventional (pid) controller applied to a dc motor system
Dc motor sistemine uygulanan pıd kontrolün ve yazılım hesaplama methodlarının karşılaştırılması
FATHİ MOHAMED A.DARBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mekatronik MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUAD ALİEW
- Federated learning and distributed inference over wireless channels
Kablosuz kanallar üzerinde federe öğrenme ve dağıtık çıkarım
BÜŞRA TEGİN
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TOLGA METE DUMAN
- Akıllı yöntem tabanlı tekli ve ikili kısıtlılık analizi
Intelligent method based single and double contingency analysis
OĞUZHAN CEYLAN
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR