Tesisat Dergisi 190. Sayı (Ekim 2011)

MAKALE 140 Tesisat Dergisi Say ı 190 - Ekim 2011 yükte motorun çal ı ş mas ı n ı optimize ederek ro- tor dönü ş h ı z ı n ı kontrol eder. Ancak bizim uygulamam ı zda sirkülasyon pom- pas ı nda kullan ı lan f ı rças ı z do ğ ru ak ı m motoru ı slak rotorlu oldu ğ u için motor ç ı k ı ş lar ı nda sensör kullan ı lamad ı ğ ı ndan sensörsüz kontrol uygulanmaktad ı r. Sensörsüz kontrol ile sürülen motorlarda rotor pozisyonu bilinmedi ğ i için h ı z ve pozisyon bilgileri farkl ı matematiksel yön- temlerle hesaplan ı r. Kulland ı ğ ı m ı z yöntem Z ı t EMK voltaj ı n ı n s ı f ı r geçi ş noktas ı n ı alg ı layarak 6-step trapezoidal dalga kontrolüdür. 3.1. Kontrol Yönteminin Çal ı ş ma Algortimas ı F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorunun yüksek verim- de sürülebilmesi için rotorun pozisyon bilgisi gereklidir. Ancak seçilen kontrol yönteminde pozisyon bilgisi sensörlerden de ğ il z ı t EMK ge- riliminde elde edilir. Z ı t EMK bobin içerisindeki kuvvet çizgilerinin de ğ i ş imden dolay ı olu ş an z ı t elektromotor kuvvet gerilimidir. F ı rças ı z do ğ ru Ş ekil 1. Ş ekil 2. Ş ekil 3. Brushless DC Motor Fed by Six-Step Inverter rpm K- rad2rpm pulse Discrete, Ts = 5e-006 s. pow ergui guc1 v+ - Vab Tm Te m A B C Tm Sabit Miknatisli Motor alpha_deg AB BC CA Block pulses PWM g A B C + - IGBT Inverter Connection Port Connection Port1 Dogrultucu 0 Constant1 30 Constant Akim <Rotor speed wm (rad/s)> <Stator current is_a (A)> <Electromagnetic torque Te (N*m)> <Stator back EMF e_a (V)> <Stator back EMF e_b (V)> <Stator back EMF e_cV)> ak ı m motorunda besleme gerilimi ayn ı anda iki faza verildi ğ i için 3. fazda enerji yoktur ve endüklenen z ı t EMK bu 3. fazdan ölçülür. 1. ve 2. faz beslenirken, enerjilendirilmeyen 3. fazda indüklenen z ı t EMK geriliminin s ı f ı r geçi ş noktas ı ndan 30 derece sonra anahtarlama ya- p ı l ı r. Örne ğ in, Ş ekil 2 ’de gösterildi ğ i gibi A ve B faz ı beslenirken C faz ı n ı n besleme gerilimi s ı f ı r- d ı r ve C faz ı ndan ölçülen z ı t EMK geriliminin s ı f ı r geçi ş noktas ı na göre anahtarlama yap ı l ı r.[4] Anahtarlama ve motor beslemesi “IGBT” (In- sulated Gate Bipolar Transistor) denilen elekt- ronik devre elemanlar ı yla yap ı l ı r. Anahtarlama komutu IGBT devresine verildi ğ inde 6 adet güç anahtar ı ndan (3 üst-3 alt) ayn ı anda üstten ve alttan birer tane iletim durumunda olur. Kont- rol algoritmas ı na göre s ı ras ı yla BA, CA, CB, AB, AC ve BC fazlar ı beslenir ve bo ş ta kalan fazdan z ı t EMK gerilimi ölçülerek anahtarla- maya devam edilir. 3.2. Sürücü Modeli F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motoru ve sensörsüz kont- rol algoritmas ı n ı n uyguland ı ğ ı program destekli matematiksel model Ş ekil 3 ’te verilmi ş tir. F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorunun beslemesi DC gerilim ile yap ı ld ı ğ ı için do ğ rultucu kullan ı lm ı ş - t ı r. Fazlar ı n algoritmaya uygun olarak beslen- mesi IGBT evirici ile yap ı l ı r. Motorun h ı z ı n ı ve torkunu kontrol eden ise anahtarlama frekans ı ve dalga geni ş li ğ idir. Anahtarlama s ı kl ı ğ ı roto- run dönü ş h ı z ı n ı etkilerken doluluk oran ı da ro- tordan ölçülen tork de ğ erini etkiler. Kullan ı lan “PWM” (Pulse Width Modulation-darbe geni ş - lik modülasyonu) ile dalga frekans ı ve geni ş - li ğ ini de ğ i ş tirerek motorun ç ı k ı ş parametreleri analiz edilebilir. Farkl ı frekanslarda ve doluluk oranlar ı nda analiz sonuçlar ı elde edilmi ş tir. 4. Analiz Sonuçlar ı F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorunun tasarlanan sü- rücü devresi ile birlikte farkl ı frekanslarda ve