Fırçasız doğru akım motorlarında alan yönlendirmeli sensörsüz kontrol için temel model tabanlı yöntemlerin karşılaştırılması
Comparison of fundamental model based methods for field oriented sensorless control in brushless dc motors
- Tez No: 963971
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA TÜMBEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Fırçasız doğru akım motorları, yüksek moment, yüksek verim ve kolay kontrol edilebilmesi gibi avantajları nedeniyle günümüzde birçok alanda yaygın olarak kullanılan elektrik motorlarıdır. Fırçasız doğru akım motorlarının alan yönlendirmeli kontrolü için rotor konumuna ve hız bilgisine ihtiyaç vardır. Rotor konumu ve hız bilgisinin yüksek doğrulukta elde edilmesi, kontrol performansı açısından kritik öneme sahiptir. Bu bilgiler genellikle pozisyon ve hız sensörleri aracılığıyla elde edilse de sensörlerin yüksek maliyeti, arıza riski, karmaşık montaj ve kablolama gereksinimleri gibi dezavantajları, sistemin güvenilirliğini olumsuz etkileyebilmektedir. Bu nedenle, son yıllarda sensörsüz kontrol yöntemleri ön plana çıkmış ve bu yöntemler aracılığıyla rotor konumu ve hız bilgisi, motorun elektriksel parametrelerinden tahmin edilmektedir. Bu tez çalışmasında, fırçasız doğru akım motorlarının sensörsüz alan yönlendirmeli kontrolü için temel model tabanlı yöntemler incelenmiştir. Bu kapsamda kayan mod gözlemci, Luenberger gözlemci, genişletilmiş kalman filtresi ve model referans adaptif sistem ele alınmıştır. Bu yöntemlerin matematiksel denklemleri türetilerek MATLAB/Simulink ortamında benzetim modelleri gerçekleştirilmiştir. Her bir model için çeşitli hız ve yük koşullarında benzetim çalışması yapılarak performansları karşılaştırılmıştır. Performans değerlendirmesinde ortalama mutlak hata, ortalama kare hata, kök ortalama kare hata ve belirleme katsayısı ölçütleri kullanılmıştır. Benzetim sonuçları, genişletilmiş kalman filtresi yönteminin yüksek doğruluk ve kararlılık sağladığını, Luenberger gözlemci yönteminin ise düşük hızlarda yetersiz kaldığını ve stator direncindeki değişimlere karşı aşırı duyarlı olduğunu göstermektedir. Kayan mod gözlemci yöntemi, basit yapısı ve hızlı tepki süresiyle dikkat çekmektedir. Model referans adaptif sistem yöntemi ise stator direncindeki değişimlerine karşı yüksek performans sergilemiş, ancak düşük hızlarda rotor konum tahmininde sapmalar gözlemlenmiştir. Bu çalışma, sensörsüz kontrol yöntemlerinin detaylı karşılaştırılması ile literatüre katkı sağlamakta ve yöntemlerin fırçasız dc motor kontrolü üzerindeki avantaj ve dezavantajları ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Brushless DC motors are widely used electric motors in many fields today due to their advantages such as high torque, high efficiency, and easy controllability. Brushless DC motors require rotor position and speed information for field-oriented control. Obtaining rotor position and speed information with high accuracy is critical for control performance. While this information is typically obtained through position and speed sensors, the high cost of sensors, the risk of failure, and the complex installation and wiring requirements associated with them can negatively impact system reliability. As a result, sensorless control methods have gained prominence in recent years, with rotor position and speed information being estimated from the motor's electrical parameters. In this thesis study, basic model based methods for sensorless field oriented control of brushless DC motors was investigated. In this context, the sliding mode observer, Luenberger observer, extended Kalman filter, and model reference adaptive system were considered. The mathematical equations of these methods were derived, and simulation models were implemented in the MATLAB/Simulink environment. Simulation studies were conducted for each model under various speed and load conditions, and their performances were compared. The criteria used in the performance evaluation mean absolute error, mean square error, root mean square error, and coefficient of determination. The simulation results show that the extended Kalman filter method provides high accuracy and stability, while the Luenberger observer method is insufficient at low speeds and is overly sensitive to changes in stator resistance. The sliding mode observer method stands out for its simple structure and fast response time. The model reference adaptive system method demonstrated high performance against changes in stator resistance, but deviations were observed in rotor position estimation at low speeds. This study contributes to the literature by providing a detailed comparison of sensorless control methods and highlights the advantages and disadvantages of these methods in brushless DC motor control.
Benzer Tezler
- Kalıcı mıknatıslı senkron motorun farklı gözlemleyici tabanlı sensörsüz alan yönlendirmeli kontrol yöntemlerinde donanım ve yazılım bileşenlerinin işletme başarımına etkilerinin tespiti
Determination of the effects of hardware and software components on operational performance for different observer-based sensorless field oriented control methods of permanent magnet synchronous motor
MUHAMMET CEMAL DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Pozisyon İzleme Gözlemcisi ile Fırçasız Doğru Akım Motorlarının Sensörsüz Alan Yönlendirmeli Kontrolü
Sensorless Field Oriented Control of BLDC Motors Based On Position Tracking Observer
ALİ CANPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN TAMYÜREK
- Design of a sensorless BLDC motor driver using field oriented control for a washing machine
Çamaşır makinesi için alan yönlendirmeli kontrol kullanılarak sensörsüz fırçasız doğru akım motoru (FDAM) sürücüsü tasarımı
FATİH BAYIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MUSTAFA ONAT
- SVPWM based foc of brushless DC motors
Fırçasız doğru akım motorlarının UVDGM tabanlı alan yönlendirmeli kontrolü
SÜLEYMAN KOKUNDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
- Roketlerin yönlendirilmesinde kullanılan fırçasız doğru akım motorları için alan yönlendirme tabanlı kanatçık denetleyici tasarımı
Field-oriented based winglet controller design for the bldc motors used in direction of the rockets
HANDE NEVİN KILIÇKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELAMİ KESLER