Anahtarlamalı relüktans motorun doyma modeline ortak endüktans etkilerinin inmcelenmesi ve bulanık ve kayan kipli denetleyicilerle moment dalgalanmasının azaltılması

ÖZET Anahtarlamalı Relüktans Motoru (ARM) gerçekte bilinen en eski elektrik makinasıdır. Motorun çalışabilmesi için hızlı bir biçimde açma kapama yapabilecek anahtar elemanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Fakat o yıllarda bu işlemi yapabilecek yan iletken anahtar elemanlar mevcut olmadığından bu motor üzerinde pek durulmamıştır. Yan iletken teknolojisindeki gelişmeler ARM'yi tekrar gündeme getirmiştir. ARM'nin diğer makinalara nazaran avantajları olmasına rağmen, bazı dezavantajları da vardır. Bunlardan en önemlisi motorun çalışması sırasında meydana gelen mil momentindeki dalgalanmadır. Momentteki bu dalgalanma kendisini belirgin bir biçimde önce rulmanlarda titreşim olarak, daha sonra da akustik gürültü olarak hissettirmektedir. Rulmanlara gelen bu titreşim kuvveti bir süre sonra rulmanları bozmaktadır. Motor dizaynında yapılacak değişikliklerle veya kontrol yöntemlerinin uygulanmasıyla, gerek titreşim gerekse de akustik gürültünün minimize edilebilmesi mümkündür. Bu çalışmada öncelikle, lineer bölgede endüktans profilinin de lineer değiştiği kabul edilerek motorun modeli kuruldu ve dinamik davranışı incelendi. Motora akım bilgisine dayalı kontrol teknikleri uygulanarak motorun çıkış performansının iyileştirildiği gösterildi. Bu motorun paramatreleri, gerçekte hem rotor açısının ve hem de motor akımının bir nonlineer fonksiyonu olarak değiştiğinden, motor denklemleri akıma ve rotor açısına bağlı olarak tanımlanarak simülasyonu gerçekleştirildi. Aynca ARM'nin nonlineer modeline ortak endüktans bilgileri de dahil edilerek sistemin dinamik davranışı incelendi ve ortak endüktans alanlarının motorun çıkış performansı üzerindeki etkileri gösterildi. Akım kontrol teknikleriyle ARM'nin faz geçiş noktalarındaki çökmeler iyileştirildi ve momentteki alçak frekanslı salınımlar ise nonlineer sistemlere kolayca uygulanabilen Bulanık Denetim ve Kayan Kipli Denetim teknikleriyle giderilerek tahrik sistemleri için arzulanan çıkışı vermesi sağlandı. 8/6, 4kWhk bir ARM üzerinde yapılan deneysel çalışmaların sonuçlan, simülasyon sonuçlan ile karşılaştırılarak, sonuçların uyumlu olduğu gösterildi. Ayrıca ARM'nin pozisyon kontrolünün gerçekleştirilmesi için tasarlanan- kontrolcunun yapısı hem lojik yöntemlerle ve hem de kayan kipli denetim tekniğiyle kuruldu ve sistemin ABSTRACT In recent years, high interest has been shown on the use of variable reluctance motor in many application areas because of simple motor construction and unidirectional power inverter supply. It has no brushes and no rotor windings and its stator has simpler concentrated windings. The motor windings are in series with each main power switching device. The motor is operated with controlled current and controlled conduction angles. In SRM, the motor torque is proportional to the square of the energized winding current, the inverter needs not to feed bidirectional currents. Hence, the scheme of inverters feeding the SRM is unipolar type where one switch is generally used per phase.. Because of advantages indicated above SR Motors have been prefered instead of DC motor and inverter driven induction motor in many variable speed application areas. However, excessive torque ripple, especially at low speeds is still one of the important reasons for SRM not to be prefered in some variable speed drive market This torque ripple comes from motor's stepping nature and has undesirable effects to the bearing system and produces acoustic noise. It does not allow to use SR motor in servo applications. The aim of this study is to establish nonlinear model of SRM including the effect of mutual inductaces and to observe the dynamic behaviour of machine, and also it is aimed to reduce excessive torque ripple of SRM. hi this purpose, the linear model of SRM is obtained firstly and the motor is operated under current control techniques to reduce torque dip during phase commutation. Then the nonlinear model of SRM is set and the dynamic behaviour of machine is observed by computer simulation results. Also the effect of mutual inductancaes are included in the nonlinear model of SRM and their effects on the performance of the machine are To reduce low frequency torque ripple, new nonlinear control techniques, fuzzy controller and sliding mode controller are applied to the speed control loop of SRM which has a nonlinear model including the effects of mutual inductaces, and results show that torque ripple is sufficiently eliminated. Besides, the position control of SRM is studied bv losic method and slidins mode control method. 148