3-Fazlı asenkron makinenin modellenmesi ve PWM ile hız kontrolu

Abstract

Anahtar Kelimeler: Asenkron Makina, PWM, Hız Kontrolü, Modelleme Asenkron makinalar sağlam yapılan ve az bakım gerektirmeleri sebebiyle sanayide motor olarak en çok kullanılan makinalardır. Bu makinalar gerilim genliği ve frekansı sabit bir kaynağa bağlandıklarında yaklaşık olarak sabit bir hızda dönerler. Oysa asıl istenen bazı durumlarda makinanın hızının kontrol edilebilmesidir. Kontrolün amacı sistemin kendisinden istenen cevabı vermesini sağlamaktır. Bu sebeple kontrolü gerçekleştirmek için giriş ve çıkış büyüklükleri arasında ilişkinin tespit edilmesi gerekir. Bu çıkış hız ise bunun için makinanın hızının hangi parametrelere bağlı olarak değiştiğinin belirlenmesi gerekir. Kontrol sırasında makinanın doğrudan ölçülmesine imkân olmayan büyüklüklerinin tespit edilmesi gerekebilir. Bu büyüklükleri belirlemek için gözlemleyiciler tasarlanması gerekir. Ayrıca makinanın hangi koşullarda daha verimli çalıştığının da belirlenmesi istenir. Bütün bunları temin etmek maksadıyla makinanın matematiksel modeline ihtiyaç duyulur. Geliştirilen matematiksel model kullanılarak çeşitli makine parametrelerine göre makinanın performansı önceden belirlenebilir ve bu makina için çok iyi tanımlanmış kontrol kuralları kullanılarak kontrolör tasarlanabilir. Bu amaçla bu çalışmanın birinci bölümünde makina Kirchoff alam ve gerilim yasaları ile Newton hareket yasaları kullanılarak makina ile ilgili temel bağıntılar elde edilmiştir. Bu bağıntılar temel alınarak Matlab-Simulinkte benzetim diyagramı oluşturulmuştur. İkinci bölümde makinanın hız kontrolünde kullanılan PWM metodu tanıtılmıştır. Üçüncü bölümde, makinanın hız kontrolü için kullanılan Skaler hız kontrol yöntemi tanıtılmıştır olup birinci bölümde oluşturulmuş olan simulink diyagramı ve ikinci bölümde tanıtılan PWM metodu kullanılarak asenkron makinanın hızı Skaler hız kontrol yöntemi ile kontrol edilmiştir. Geliştirilen modelin doğruluğu Matlab-Simpowersystem kütüphanesinde bulunan asenkron makina ile kıyaslanarak gösterilmiştir.

Key words: Induction Machinery, PWM, Speed Control, Modeling. Induction machineries are used industry as a motor because of their strong construction and low maintenance requiring. These machineries rotate constant speed when they are connected to a voltage source that has constant magnitude and frequency. However, in some situations, it is desired that speed of machinery can be controlled. The aim of a control system provide is to desired answers from systems. Because of this, relations between system inputs and outputs must be determined. If the output is speed, the speed variation parameters which are related to the machinery parameters, must be defined. During the control, it might be necessary to determine some of the machinery related parameters which aren't measured directly. This reguires to design an observer. In addition this,it is desired that in which conditions the machinery is operated better. All of this situations require mathematical model of induction machineries. Machine performance, that is varied parameters of machine, can be determined in the beginning and then can be designed a controller using this mathematical model and well recognized control rules. Because of this, in the first chapter of this thesis, the main parameters of the machinery are determined using Kirchoff s current and voltage rules and Newton's mechanical rules. Then Matlab-simulink model has implemented base on these definitions.In the second chapter, first the PWM methode that is used for speed control of induction machinery is introduced and then, comparisons of the sine and triangular PWM methods are investigated. In the third chapter, scalar speed control method, which is used for speed control of induction machinery has been given. Also, implemented open and closed loop speed control simulation results are given in the chapter. xiv