Sabit mıknatıslı senkron motorun devre parametrelerinin çevrimiçi kestirimi

Abstract

Sabit Mıknatıslı Senkron Motorlar (SMSM), yüksek moment, yüksek güç yoğunluğu, düşük hacim ve yüksek verimleri nedeniyle endüstride tercih edilen motorlardandır. Sabit mıknatıslı motorlar servo uygulamalar, elektrikli araçlar ve robotik gibi yüksek performans isteyen uygulamalarda sıklıkla tercih edilmektedir. SMSM devre parametreleri motorun çalışması sırasında sıcaklığa ve akıma bağlı olarak değiştiğinden SMSM’lerin konum ve hız algılayıcısız kontrolü ve Doğrudan Moment Kontrolü gibi uygulamalarında kesin devre parametrelerinin bilinmesine ihtiyaç duyulur. Bu çalışmada öncelikle SMSM’nin yapısı ve matematiksel modelleri çıkarılmıştır. SMSM kontrol yöntemleri, kontrollerde kullanılan Darbe Genişlik Modülasyonu yöntemleri anlatılmıştır. SMSM eşdeğer devre parametrelerine etki eden faktörler; sıcaklık, akım ve manyetik doymanın etkisi incelenmiştir. Çalışmada öncelikle SMSM’nin Alan Yönlendirmeli Kontrol benzetimi yapılmış, SMSM’nin eşdeğer devre parametrelerinin kestirilmesinde Normalize edilmiş En Küçük Kareler algoritmasını kullanan Uyarlı Veri Birleştirme (UVB) yöntemi kullanılmıştır. Uygulanan yöntem, SMSM’nin d-q eşdeğer devre modelindeki gerilim denklemlerinde denklemi sağlayan devre parametrelerinin anlık olarak kestirilmesine dayanmaktadır. Önerilen yöntem üç farklı motor için yapılan benzetim çalışmalarıyla test edilmiştir. Benzetim çalışmalarında ilk olarak her motor için motorun asıl devre parametrelerinin kestirimi yapılmıştır. Daha sonra sırasıyla sıcaklıkla sargı direncinin arttığı varsayımıyla stator direnci önce %10, daha sonra %30 artırılarak devre parametrelerinin kestirimi yapılmıştır. Son olarak yine her motor için sargı indüktans değerlerinin akım ve manyetik doyma etkisiyle, mıknatıs akısının da sıcaklığın etkisiyle azaldığı varsayımıyla bu parametrelerin değeri %10 azaltılarak devre parametrelerinin tahmin benzetimi yapılmıştır. Devre parametrelerinin elde edilen kestirim değerlerinin değişimleri verilmiş, ortalama değerleri ve kestirim hataları ise tablo halinde verilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde kestirim hatalarının oldukça düşük ve kestirim süresinin de oldukça kısa olduğu görülmektedir.