Sabit Mıknatıslı Senkron Motorun Uzay Vektör Modülasyonlu Doğrudan Moment Kontrolünün Benzetimi

Günümüzde mikroişlemci teknolojisindeki gelişmeler ve güçlü mıknatısların üretilmesine bağlı olarak SabitMıknatıslı Senkron Motorların (SMSM) kullanımı giderek artmaktadır. Önceleri endüstriyel sürücü sistemlerdeyaygın olarak kullanılan asenkron motorların yerini artık SMSMler almıştır. SMSMler günümüzde asansörler,çamaşır makineleri, elektrikli araçlar, fanlar, pompalar, otomasyon teknolojileri vb. birçok alanda yaygın birşekilde kullanılmaktadır. SMSMlerde vektör kontrol yöntemleri olarak Alan Yönlendirmeli Kontrol veDoğrudan Moment Kontrolü (DMK) kullanılmaktadır. DMKda stator akısı ve moment, inverter için uygun biranahtarlama stratejisinin kullanılması ile doğrudan kontrol edilmektedir. Sürücü sistemlerde DMKnınkullanılması ile modern sürücü sistemlerden istenen iyi bir dinamik cevap ve esnek bir kontrol yapısı eldeedilmektedir. DMK, histerezis ve uzay vektör modülasyonlu olmak üzere iki faklı şekilde gerçekleştirilmektedir.Uzay vektör modülasyonlu DMK yöntemi inverterin sabit anahtarlama frekansında çalışmasına imkân sağlamasınedeniyle yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada SMSMnin uzay vektör modülasyonlu DMKsınınMatlab/Simulink benzetimi yapılmış ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Benzetim sonuçlarından, uzay vektörmodülasyonlu DMK ile kontrol edilen SMSMnin, modern sürücü sistemlerden istenen geniş bir hız aralığındakararlı çalışma ve değişken yük durumları için hızlı moment cevabına sahip olduğu görülmektedir.

The Simulation of Space Vector Modulated Direct Torque Control ofPermanent Magnet Synchronous Motor

In parallel to the recent developments in microprocessors technology and production of strong magnets theinterest on Permanent Magnet Syncronous Motors (PMSM) increases continuously. PMSM are begun to be usedin industrial driver set ups instead of asynchronous motors which were used commonly before. Today PMSM areused in different applications such as elevators, washing machines, electrical vehicles, fans, pumps andautomation technologies. In PMSM, Field Oriented Control and Direct Torque Control (DTC) are used as vectorcontrol methods. In DTC, stator flux and torque are directly controlled using a suitable switching strategy for theinverter. With the use DTC in driver systems, a better dynamic response and a flexible control which areexpected in modern driver systems is obtained. DTC is realized in two ways namely hysteresis and space vectormodulation. DTC method with space vector modulation is commonly used since it gives an opportunity forinverter to work at a constant switching frequency. In this study, the simulation of PMSM s DTC with spacevector modulation is generated with Matlab/Simulink and the results are discussed. According to the simulationresults, it is observed that PMSM controlled by DTC with space vector modulation has stable action in a widespeed range which is requested from modern drivers systems and fast torque response for variable load states.

PDF

___

1. Duru, H. T., Demiröz, R., (2008), Doğrudan Tahrikli Asansör Sistemlerinde Kullanılan Mıknatıs Uyartımlı Senkron Motorların Çalışma ve Boyutlandırma İlkeleri, Asansör Sempozyumu, İzmir.
2. Özçıra, S., Bekiroğlu, N. and Ayçiçek, E., (2008), Speed Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Direct Torque Control Method, IEEE International Symposium on Power electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM 2008), 268-272, Italy.
3. Adam, A. A., (2007), Sabit Mıknatıslı Senkron Motorda Moment Dalgalanması ve Gürültünün Azaltılması, Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
4. Swierczynski, D., (2005). Direct Torque Control with Space Vector Modulation (DTC-SVM) of Inverter-Fed Permanent Magnet Synchronous Motor Drive, Doctor of Philosophy, Warsaw University of Technology, Warszawa.
5. Bal, G., Özgenel, M. C., Demirbaş, Ş., (2007), Vektör Denetimli Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motorun Uzay Vektör Darbe Genişliği Modülasyonu ile Performans Analizi, Politeknik Dergisi, 1, 7-13.
6. Öztürk,S. B., (2008). Direct Torque Control of Permanent Magnet Synchronous Motors with Non-Sinusoidal Back-EMF, Doctor of Philosophy, Texas A&M University, U.S.A.
7. Sutikno, T., Idris, N.R.N., Jidin, A., (2011). A New Fixed Switching Frequency Direct Torque Controlled PMSM Drives Low Rippple in Flux and Torque, ITB J. Eng. Sci,. 43, No: 3, 173-190.
8. Romeral, L., Fabrega, A., Cusido, J., Garcia, A., Ortega, J.A., (2008). Torque Ripple Reduction in a PMSM Driven by Direct Torque Control, 39th IEEE Annual Power Electronics Specialists conference (PESC 2008), 4745-4751, Greece.
9. Swierczynski, D., Kazmierkowski, M. P., Blaabjerg, F., (2002)., DSP Based Direct Torque Control of Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) Using Space Vector Modulation (DTC-SVM), IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE'2002), Italy
10. Jiefan, C., Yue, F., Hui, W., (2009), Fuzzy Direct Torque Control of Permanent Magnet Syncronous Motor, Sixth International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery, 107-111.
11. Noriega, G., Restrepo, J., Guzman, V., Gimenez, M., Aller, J., (2007). Direct Torque Control of PMSM Using Fuzzy Logic with PWM, IEEE 42nd International Universities Power Engineering Conference (UPEC 2007), Brighton.
12. Lin, H., Yan., W., Li, H., (2009). Fuzzy and PNN-Based Direct Torque Control for Permanent Magnet Synchronous Motor, IEEE 4th Conference on Industrial Electronics and Applications, China.
13. Gülez, K., Adam, A. A., (2007), Adaptive Neural Network Based Controller for Direct Torque Control of PMSM with Minimum Torque Ripples, International Conference on Instrumentation, Control and Information Technology (SICE 2007), Japan.
14. Lin, W., (2006), Implementation of Direct Torque Control of Permanent Magnet Synchronous Motor with Space Vector Modulation Based on DSP, 8th International Conference on Signal Processing (ICSP 2006), China.
15. Ameur, A., Mokhtari, B., Essounbouli, N., Mokrani, L., (2012), Speed Sensorless Direct Torque Control of a PMSM Drive Using Space Vector Modulation Based MRAS and Stator Resistance Estimator, World Academy of Science, Engineering and Tecnology, 66, 211-216.
16. Maamoun, A., Alsayed, Y. M., Shaltout, A., (2010), Space-Vector PWM Inverter Feeding a Permanent-Magnet Synchronous Motor, World Academy of Science, Engineering and Technology, 65, 627-631.