Theses supervised by Prof. Dr. Hasan Kürüm
19 theses · Fırat University
Battery management system
Green energy is becoming increasingly significant in today's globe. Electric automobiles are currently the best alternative for the environment, personal and public transportation, due to air pollution. Batteries are used in electric vehicles, which can be dangerous if they are not used in a safe environment. The goal of this thesis is to create a BMS that can monitor the voltages, currents, and cell balancing of each cell in the battery pack, as well as monitor the pack's temperature. This involves the system's hardware as well as the creation of a sample test component to evaluate the system's functionality. Electric vehicles' batteries must always be kept under control within their safety operational area (SOA). Multiple cells of battery cells are combined to get the desired voltage and capacity. To achieve the high voltage and capacity required for electric cars, a large number of cells are required. In this thesis, we came up with ways on how to monitor each battery cells functionality and we developed an Algorism for checking and detecting of bad cells for replacement in the battery pack and displayed those cells condition on LCD whether they are good or bad to notify the users, the present conditions of each cell for next line of action by the user. This work comprises of four chapters, chapter one includes all theoretical aspects and the literature review of this thesis while chapter two is all about materials and methods used for the design of the BMS of this research including circuit design, PCB and 3D of the BMS and chapter three is findings of the end results obtained in this thesis lastly chapter four result discussion.
Control and analysis of a three phase induction motor by using STM32
Three-phase induction motors are the essential machines for high power applications where high efficiency, high reliability, and robust construction are required. Controlling the speed of the induction motor is one of the most important targets for most applications, especially in electric cars. However, in medium and high power applications, to control the speed of the induction machine, the current must be controlled instantaneously to prevent the motor from damage during the transient condition while the motor starts up or the sudden changes of the load. Therefore, the IFOC approach is recently used to control the speed of three-phase induction machines. In this method, the currents and the voltages are controlled instantaneously to keep the speed of the motor constant and provide safe operations. In this thesis, 0.25 kW three-phase induction motor modeled by MATLAB / SIMULINK and simulated in Direct-On-Line (DOL) condition after that for applying Indirect Field Orienteion Control (IFOC) method a three PI controller needed for current, flux and speed loop also they designed a cording to a motor's parameter that found them in Laboratory and calculated by hand after that the motor controlled by IFOC with adding some extra point to increasing the performance of system like lookup table for more protecting the motor from high voltage and also filed weakening designed. In the practical part inverter, rectifier, and sensor boards designed using proteus platform then the open-loop test is done by using 0.25 kW three-phase IM, Rectifier board, Inverter board, STM32F103C8 microcontroller and tested them using the Space Vecor Pulse Width Modulation (SVPWM) signals that designed by the microcontroller. Then for closed-loop control is done using 0.25 kW three-phase IM , Rectifier board , Inverter board ,sensor board, STM32F103C8 microcontroller) and IFOC method implemented.
Elektrikli araçlarda güvenlik önlemleri
Son yıllarda teknolojinin gelişimiyle artan araç kullanımı, bazı sorunları da beraberinde getirmiştir. Fosil yakıtlı araçların çoğalmasıyla, yaydığı zararlı gazlar hava ve çevre kirliliğine yol açmaktadır. Bunu ortadan kaldırmak için Elektrikli Araçların (EA) kullanımı önem kazanmıştır. EA'larda kullanılacak motorların seçimi oldukça önemlidir. Bu motorlardan başarılı kontrol performansı, hızlı moment cevabı ve yüksek verim istenir. Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorlar (SMSM) bu özellikleri karşıladıklarından EA'lar için uygundur ve bu çalışmada da tercih edilmiştir. Gelişen motor tasarımları sayesinde EA'nın ağırlığını azaltmak için motorlar tekerleklerin içine yerleştirilir ve Elektronik Diferansiyel Sistemler (EDS) kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, dört tekerlekten tahrikli bir EA için EDS tasarlanarak dinamik modeli oluşturulmuş ve EA'larda güvenlik önlemleri üzerine çalışmalar yapılmıştır. EA'larda yer alan motor, sürücü, batarya gibi tüm donanımın güvenli şekilde kontrol edilmesi oldukça önemlidir. Bunun için Kontrol Alan Ağı (CAN-Bus) protokolüyle sisteme bağlanan tüm işlemci ve sensörler arasında yüksek veri hızında güvenilir bir haberleşme gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistemde, her bir SMSM tekerlek içine yerleştirilir ve motorlar bağımsız olarak kontrol edilir. Direksiyon açısına ve aracın hızına bağlı olarak dört SMSM hızları simülasyonlarla ve deneysel çalışmalarla hesaplanmıştır. Araç dinamiklerini de katarak oluşturulan modelde, SMSM'lerin gerçek hızları, EDS'den alınan referans hızlarla karşılaştırılarak bir kontrolör tasarlanmış ve sistemin stabilitesi sağlanmıştır. Önerilen bu kontrol yöntemi, literatürdeki karmaşık yöntemlerden daha basit bir yaklaşım sunmakta ve işlem kolaylığı sağlamaktadır. Daha sonra, gömülü sistem platformları ile kameradan alınan gerçek zamanlı görüntüler işlenmiş ve araca tehlike oluşturabilecek durumlar önlenerek motorlar kontrol edilmiştir. Böylece bu çalışmayla, tüm üniteler arasında sağlam ve hızlı iletişim sağlanarak kararlı ve güvenilir bir sistem tasarlanmıştır.
Fırçasız doğru akım motorun tasarımı ve denetimi
Sabit Mıknatıslı Fırçasız Doğru Akım (FDAM) motoru diğer motorlara göre sanayide yaygın kullanılan motordur. Bu motor genel olarak küçük ve orta güçlerde kullanılır. FDAM motorların birçok alanlarda tercih edilme nedeni; kollektör olmaması, yüksek verime, küçük boyutta sahip olması, daha az bakım gerekmesi ve yüksek hızlarda çalışmasıdır. Bu çalışmadan amaç, dağıtılmış sargı sarımlı, bir prototip FDAM motoru imal etmek ve hız kontrolünü gerçekleştirmektedir. Üstelik kütle başına maksimum güç ve moment yoğunluğu, az mıknatıs malzeme kullanılması ve düşük maliyetli sürücüsünün tasarımı ek amaçlardandır. Bu çalışmada, FDAM motorların tasarımı için gereken motor boyut, manyetik eşdeğer devre ve elektrik eşdeğer devre parametreler analitik olarak hesaplanmıştır. Elde edilen parametreleri kullanarak güç kaybı, çıkış güç ve çıkış moment değerleri belirlenmiştir. Analitik tasarımdan belirlenen motorun boyutlarının optimizasyonu için Genetik Algoritma (GA) kullanılmıştır. Motorun analizi için sonlu elemanlar yöntemine dayalı, Ansys-2D Maxwell programı kullanılmış. Fırçasız DA motorun (FDAM), alan yönlendirmeli kontrolü, motorun moment kontrolü için yaygın olarak kullanılan yöntemlerinden birisidir. Bir FDAM sürücü sistemi, AYK temel alınarak tasarlanmış ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Sistemde kullanılan parçaların, yani FDAM ve sürücüsünün matematiksel modelleri kullanılarak tüm sürücü sistemi Matlab/Simulink ile simülasyonu elde edilmiştir.
Sürekli mıknatıslı senkron motorun tasarımı ve sargı optimizasyonu
SMSM yüksek verim, dayanıklılık ve dinamik cevaba, yüksek güç yoğunluğuna, kompakt boyuta sahip olması gibi teknik özelliklere sahip olduğu için endüstride, otomasyonda, robotikte ve servo uygulamalarda en çok tercih edilen AA (alternatif akım) motorlarından biridir. Diğer tür elektrik makinalarında olduğu gibi sürekli mıknatıslı senkron motorlarda da verimlilik arttırma çalışmaları optimizasyon uygulamaları ile gerçekleştirilmektedir [1]. SMSM'nin tasarım optimizasyonunda parçacık sürü optimizasyon (PSO) tekniği gibi birçok yapay zeka tekniği kullanılmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak literatürde bulunan sürekli mıknatıslı senkron motorların tasarım çalışmaları detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan çalışmalara bakıldığında stator ve rotor için farklı durumların dikkate alındığı görülmüştür. Yapılan her bir tasarım iyileştirmesinin ardındaki temel sebepler; kayıpların ve ısınma probleminin minimum seviyeye indirilmesidir. Bu sebepler doğrultusunda yüzey mıknatıslı senkron motorların ön analitik tasarımı gerçekleştirilmiştir ve sonuçlar sonlu elemanlar yöntemi (Finite Element Method-FEM) ile doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar analizi, ANSYS MAXWELL programı ile gerçekleştirilmiştir. Daha sonra motorun sargı optimizasyonu için parçacık sürü optimizasyon tekniği kullanılmıştır. Son olarak SMSM' nin ısınma durumunu gözlemlemek için ANSYS Fluent Programı yardımıyla ısıl analizleri gerçekleştirilmiş ve sonuçlar elde edilmiştir. Ön analitik tasarım, sargı optimizasyonu tasarımı, sonlu elemanlar analizi ve ısıl analizlerin sonuçlarının birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasının sonucunda SMSM'nin tasarımı gerçekleştirilmiş, tasarımı tamamlanan SMSM sargısının iyileştirilmesi için parçacık sürü optimizasyon tekniği kullanılmıştır. Ardından ısıl analiz gerçekleştirilerek motor tasarım süreci tamamlanmıştır. Bu tez çalışmasında motor tasarımındaki performans ve verimlilik gibi önemli parametrelerin değişimi incelenmiş ve motor üretim aşaması için gerekli işlemlere ön hazırlık niteliği taşıyan bir çalışma yapılmıştır.
Ortam etkileşimli güvenli sürüş destek sistemlerinin modellenmesi
Bu doktora çalışmasında, güvenli sürüş hedeflenerek İleri Sürücü Destek Sistemleri için yeni yaklaşımlar geliştirilmiştir. Otonom araçlar sürücüsüz hareket edebilen akıllı araçlardır. Dikkatsizlik, yorgunluk, uykusuzluk ve kurallara uymama gibi nedenler sürücülü araçlarla tam güvenli sürüşün gerçekleştirilmesi için önemli bir engeldir. Aksine, kontrolün sürücüde olmadığı otonom araçlarda ise sürücülerin neden olduğu sorunların ortadan kaldırılması hedeflenmiştir. Bu nedenle bu çalışmada, tam güvenli sürüşün gerçekleşmesi için ideal sürücü davranış modeli olarak otonom sürüş modeli kabul edilmiştir. Sürücü Destek Sistemleri adı verilen ve aktif güvenlik sağlayan akıllı sistemler, otonom sürüşün gerçekleşmesini sağlayan unsurlardır. Bu doktora çalışmasında, yeni Sürücü Destek Sistemleri yaklaşımları geliştirilerek otonom sürüş modeli hedefine katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Çalışmada güvenli sürüş hedeflendiğinden dolayı, kaza risk hesabı yaparak tahminlerde bulunabilen, trafik sahnesi analizi yapabilen, sürücü ve yol profilleri çıkarabilen Yüksek Seviye Sürücü Destek Sistemleri yaklaşımları üzerinde daha çok durulmuştur. Bu bağlamda bu doktora çalışmasında; arkadan takip eden aracın tespiti ve izlenmesi, sollama esnasında meydana gelebilecek risk analizi; sürücünün agresif veya sakin sürücü olup olmadığının tespit edilmesi ve yolun eğim tipinin tespit edilmesi problemi için optimizasyon; virajı güvenli bir şekilde almak için risk durumunun tespit edilmesi; trafik sahnesindeki en riskli bölgelerin analizi çalışmaları yapılmıştır. Çalışmalarda geliştirilen yeni yaklaşımlarda, araçlarda standart hale gelmeye başlayan ön ve arka kamera, araçların dahili bilgilerini içeren CAN bus verileri gibi araçta zaten var olan bileşenler kullanılarak herhangi bir ek donanıma ihtiyaç duyulmadan problemlerin çözülmesi hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında; nesne hareket tespiti için optik-kenar akış tekniği ve yeni bir kümeleme algoritması; sollama esnasında sollanan araç üzerine kurulmuş bir risk ön kestirimi yaklaşımı; sürücünün ruh halini ve yol eğim tipini tespit etme problemleri için geliştirilen yeni bir özellik seçim algoritması; viraj dönmeden önce risk hesabı yapmak için virajın keskinliğini, viraj eğim tipini, yönünü tespit eden yeni geometrik yaklaşımlar; şehiriçi bir trafik sahnesindeki en riskli bölgeyi tespit etmek için sahnenin bir grafa dönüştürülüp iyi bilinen Graf-Kesme metodu kullanılarak risk analizi yapılan yaklaşımlar geliştirilmiştir.
Tekerlek içi motorlu elektrikli araçlarda elektronik diferensiyel sistemin gerçekleştirilmesi
Günümüzde ulaşım sektörünün genişlemesi bir takım sorunları beraberinde getirmiştir. Bu sorunların başında, çevre kirliliğinin artışı ve fosil yakıtların zamanla tükenmeye başlaması gelmektedir. Zararlı gazların yaydığı emisyonları ortadan kaldırmak, yakıt tasarrufu sağlayarak petrol ithal edilen ülkelere bağımlılığı azaltmak ve hava kirliliğini önlemek amacıyla elektrikli araçlar kullanılmaya başlanmıştır. 2000'li yılların ortalarında, sürücü ve batarya teknolojisindeki gelişmeler, verimli elektrik motorlarının kullanımı ve güvenli sürüşün önem kazanmasıyla elektrikli araçların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bunların yanında, bataryaların ek masrafları ve şarj istasyonlarının azlığı gibi bazı olumsuz tarafları da vardır. Elektrikli araçlarda kaygan ve eğimli yollarda, güç ve momenti çekiş tekerleklerine eşit şekilde dağıtmak için diferansiyel sistemler kullanılır. Bir elektrikli araç viraja girdiğinde, diferansiyel dişlileri devreye girerek virajın dışında kalan tekerleğin hızlı, içinde kalan tekerleğin ise yavaş dönmesini sağlarlar. Diferansiyel sistemin kullanılmadığı durumda, bir tekerlek hızlanırken diğerinin yavaşlaması için frenleme yapılacağından tekerlekler kayacaktır. Bu da güvenli sürüşün sağlanamamasına, yakıt tüketiminin artmasına ve lastiklerin kısa zamanda aşınmasına sebep olur. Bu çalışmada, aktarım organlarının kullanımını ortadan kaldırmak için motorlar tekerlek içlerine yerleştirilerek bir elektronik diferansiyel sistem gerçekleştirilmiştir. Böylece aktarım organlarından dolayı oluşan mekanik kayıplar, dişlilerin bakım ve onarım masrafları gibi dezavantajlar da ortadan kalkmıştır. Genellikle arka tekerlekler için yapılmış çalışmalar yerine, ön tekerlekler için bir elektronik diferansiyel sistem tasarlanmıştır. Direksiyon açısına ve aracın hızına bağlı olarak tekerleklerin dönmesi gereken hız değerleri Ackermann-Jeantand modelinden alınan matematiksel denklemlerden hesaplanmıştır. Bu denklemler kullanılarak MATLAB/Simulink'te modellemesi yapılmıştır. Daha sonra, CoDeSys V2.3 yazılımı kullanılarak sistemin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Hesaplanan hız bilgilerini motor sürücülerine göndermek için açılımı "Kontrol Alan Ağı" olan "Controller Area Network (CAN-BUS)" protokolü kullanılmıştır. Bu protokol, hızlı, esnek, güvenilir, eşit mesaj erişimli, kablo kullanımının az olması ve dolayısıyla maliyetin düşük ve araç ağırlığının az olması gibi önemli avantajlarından dolayı tercih edilmiştir. Elektronik diferansiyelin tasarımını doğrulamak için direksiyon açısını 1˚'den 15˚'ye kadar birer derece aralıklarla değiştirerek motorların hız bilgisi deneysel olarak alınmıştır. CAN-BUS'tan iletilen ön tekerlek içi motorların hız bilgileri, deneysel sonuçlarla ve Simulink modelinden alınan hız değerleriyle kıyaslanarak elde edilen sonuçlar doğrulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektrikli Araç, Elektronik Diferansiyel, Kontrol Alan Ağı.
Elektrik sürücü sistemlerinde kaotik ve rastgele modülasyon yöntemleri yardımı ile elektromanyetik girişimin azaltılması
Elektromanyetik Girişim (EMG) hem elektriksel cihazlar hem de insan sağlığı için önemli bir tehdittir. Elektrik sürücü sistemlerinde iletim yolu ile aktarılan EMG gürültüleri Ortak Mod Gerilimi (OMG) ve Fark Mod Gerilimleri (FMG) kaynaklıdır. Bu gürültüler anahtarlama elamanlarının açılıp kapanması esnasında akım ile gerilimde meydana gelen kısa süreli ani değişimlerden meydana gelmektedir. Dolayısıyla OMG ve FMG'lerde anahtarlama frekansı ve katlarında belirli genliklerde harmonikler oluşur. Bu harmonik genliklerinin 9-150 kHz aralığında yüksek olması, iletim gürültüsü olarak EMG değerinin yüksek olması anlamına gelmektedir. Ayrıca anahtarlama frekansı kaynaklı oluşan akustik gürültüler de bir sorun olarak bilinmektedir. İnsan kulağının duyabildiği frekanslar 20 kHz altındaki değerlerdir. Özellikle 12 kHz altındaki değerlerde hissedilir. Bu çalışmada gerilim kontrollü Sürekli Mıknatıslı Senkron Motor (SMSM) sürücü sistemi olarak vektör kontrol ile Uzay Vektör Modülasyonlu Doğrudan Moment Kontrol (UV-DMK) yöntemlerinde EMG ve akustik gürültüyü azaltmak için çeşitli modülasyon yöntemleri geliştirilmiştir. Bu modülasyon yöntemleri geliştirilirken son zamanlarda dikkatleri üzerine çeken kaotik sistemlerden faydalanılmıştır. Sabit anahtarlama frekansı özellikle kapalı çevrim uygulamalarda kolay uygulanabilirlik anlamında önemli bir faktördür. Ayrıca anahtarlama frekansına bağlı olarak anahtarlama elamanının güvenliği ve anahtarlama kayıplarının belli olması da önemlidir. EMI ve akustik gürültüleri bastırmak için ilk olarak sabit anahtarlama frekanslı yeni yöntemler geliştirmiştir. Özellikle OMG gerilimde etkili olan iki tane yöntem önerilmiştir. Birinci yöntem Kaotik sinyal yardımı ile geliştirilen Yeni bir Rastgele Darbe Konum Modülasyon (KAO-YRDMK) yöntemi, diğeri ise Yeni bir Rastgele Anahtarlamalı Modülasyon (KAO-RAM) yöntemidir. Sonra hem OMG hem de FMG kaynaklı gürültülerde etkili olan kaotik anahtarlama frekanslı yeni karma yöntemler geliştirmiştir. İkinci olarak ise kaotik anahtarlama frekanslı kaotik uzay vektör modülasyonu geliştirilerek, Kaotik Uzay Vektör Modülasyonlu Doğrudan Moment Kontrol (KUV-DMK) yöntemine uyarlanması gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Vektör Kontrol, Uzay Vektör-Doğrudan Moment Kontrol, Elektromanyetik Uyumluluk, Elektromanyetik Girişim, Kaos, Kaotik Anahtarlama Frekansı, Kaotik Anahtarlama, Rastgele Modülasyon, Kaotik Modülasyon
Sürekli mıknatıslı senkron motorun genetik algoritma ile verim ve ağırlık amaç fonksiyonlarının iyileştirilmesi
Sürekli mıknatıslı senkron motorlar yüksek verimlilik, düşük hacim, yüksek güç kapasitesi ve moment yoğunluğuna sahip olduğundan dolayı endüstride birçok uygulamada tercih edilmektedirler. Diğer tür elektrik makinalarında olduğu gibi sürekli mıknatıslı senkron motorlarda da verimlilik arttırma çalışmaları optimizasyon uygulamaları ile gerçekleştirilmektedir. Sürekli mıknatıslı senkron motorların tasarım optimizasyonlarında genetik algoritma (GA) tekniği gibi birçok yapay zeka tekniği kullanılmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak literatürde bulunan sürekli mıknatıslı senkron motorların tasarım çalışmaları detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan çalışmalara bakıldığında stator ve rotor için farklı durumların dikkate alındığı görülmüştür. Yapılan her bir tasarım iyileştirmesinin ardındaki temel sebepler; kayıpların, ağırlığın, vuruntu momentinin ve moment dalgalanmasının minimum seviyeye indirilmesidir. Bu sebepler doğrultusunda yüzey mıknatıslı ve içten rotorlu bir yapıya sahip, dağıtılmış (distributed) ve toplu (concentrated) stator sargı yapısındaki senkron motorların ön analitik tasarımı gerçekleştirilmiştir ve sonuçlar sonlu elemanlar yöntemi (SEY) ile doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar analizi, ANSYS@Maxwell-2D ve EMETOR programları ile gerçekleştirilmiştir. Daha sonra motorların tasarım optimizasyonları genetik algoritma optimizasyon tekniği ile iyileştirilmiştir. Ön analitik tasarım, optimizasyon tasarımı ve sonlu elemanlar analizi sonuçlarının birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasının sonucunda tasarlanan sürekli mıknatıslı senkron motorda verim değerinin arttığı, toplam ağırlık değerinin ve moment dalgalanmasının azaldığı gözlemlenmiştir. Bu tezde motor tasarımında performans ve verimlilik gibi onemli parametrelerin değişimi incelenmiş ve motor üretim aşaması için gerekli işlemlere ön hazırlık niteliği taşıyan bir çalışma yapılmıştır.
Sabit mıknatıslı senkron motorda moment dalgalanmalarının azaltılması
Sabit Mıknatıslı Senkron Motorlar (SMSM) yüksek güç yoğunluğu, yüksek verim ve yüksek moment/atalet oranı nedeniyle en çok tercih edilen elektrik motorlarından biridir. SMSM'ler aynı zamanda küçük boyutlu olup, az bakım gerektirmektedir. Bu üstün özellikleri nedeniyle farklı alanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. SMSM'lerde Alan Yönlendirmeli Kontrol (AYK), Doğrudan Moment Kontrolü (DMK) ve v/f kontrol yöntemleri uygulanabilmektedir. Bu çalışmada, motorun kontrolünde, diğer kontrol yöntemlerine göre daha düşük bir moment dalgalılığı sağlayan AYK yöntemi tercih edilmiştir. SMSM'lerin temel dezavantajı moment dalgalanmalarıdır. Bunlar, motordan kaynaklanabileceği gibi, ölçme ve kontrol sisteminden de kaynaklanabilmektedir. SMSM'lerde ortaya çıkan moment dalgalanmaları genellikle periyodiktir. Bu nedenle moment dalgalılığının bastırılmasında en etkili yöntemlerden biri uygun akım harmoniklerinin enjekte edilmesidir. Ancak enjekte edilecek harmoniklerin motorun farklı çalışma koşullarına uygun olması gerekmektedir. Bu durum ancak çevrimiçi ve adaptif bir kontrol mekanizması ile sağlanabilir. Bu çalışmada önerilen Adaptif Veri Birleştirme (AVB) tabanlı yöntemler ile motora, uygun genlik ve fazda akım harmonikleri enjekte edilmektedir. Bu yöntemlerde, veri değerleri, çevrimiçi olarak, bu verileri tanımlayan dış bükey kümeler üzerine izdüşümler yapmaya dayalı bir aktif birleştirme yöntemi ile güncellenen ağırlıklar kullanılarak, doğrusal bir biçimde birleştirilmektedir. Harmonik enjeksiyonunda, hızdaki hatanın değişimi esas alınmıştır. Bu hata değeri kullanılarak motordaki üç ayrı büyüklüğe ait değerler kompanze edilerek, üç farklı yöntemle hız ve momentteki dalgalanmalar azaltılmaya çalışılmıştır. Birinci yöntemde q eksen akımı, ikinci yöntemde q eksen gerilimi ile üçüncü ve son yöntemde q eksen akımı referans değeri uygun harmonikler enjekte edilerek kompanze edilmiştir. Uygun harmonik dereceleri belirlenirken literatürde bahsedilen 1., 2., ve 6. harmoniklerin yanında, motorun önceden farklı çalışma koşullarında çalıştırılması suretiyle, dalgalanmalarda etkili olan diğer baskın harmonikler de olabilmektedir. Farklı hız ve yük değerlerinde yapılan deneysel çalışmalarda, uygulanan her üç yöntemde de hız ve momentteki dalgalanmaların etkin bir şekilde azaldığı görülmektedir. Düşük hızlarda ve yüklü çalışma durumlarında hız ve momentteki dalgalanmalar daha fazla olduğundan, özellikle düşük hızlarda yöntemin geçerliliği daha belirgin bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Anahtar kelimeler: Sabit Mıknatıslı Senkron Motor, Alan Yönlendirmeli Kontrol, moment dalgalanması, Adaptif Veri Birleştirme
Sabit mıknatıslı senkron motorun DSP tabanlı doğrudan moment kontrolü
Mikroişlemci teknolojisindeki gelişmeler ve güçlü mıknatısların üretilmesi ile birlikte Sabit Mıknatıslı Senkron Motorların (SMSM) kullanımı günümüzde giderek yaygınlaşmaktadır. SMSM'ler basit yapıları, yüksek verim değerleri ve birim hacim başına elde edilen yüksek güç oranı nedeniyle diğer motorlara göre daha fazla tercih edilmektedirler. SMSM'lerin kullanıldığı sürücü sistemlerinde motor kontrol yöntemi olarak v/f, Alan Yönlendirmeli Kontrol (AYK) ve Doğrudan Moment Kontrolü (DMK) kullanılmaktadır. DMK, dinamik cevabının ve performansının iyi olması nedeniyle diğer kontrol yöntemlerine göre daha üstün bir çalışma performansı sağlamaktadır. Bu nedenle son zamanlarda, SMSM'lerin kontrol yöntemi olarak DMK kullanılmaktadır.Bu tez çalışmasında SMSM'nin kontrol yöntemlerinden olan AYK ve DMK yöntemleri için Matlab/Simulink'te benzetim yapılmış ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Histerezis DMK yönteminin en önemli sakıncalarından biri olan sabit anahtarlama frekansında çalışamama probleminin çözümü için literatürdeki çalışmalardan farklı olarak genetik algoritma ile sabit anahtarlama frekansının elde edildiği bir yapı önerilmiş ve önerilen yapıya ilişkin benzetim sonuçları verilmiştir.Uzay vektör modülasyonlu DMK yöntemi, sabit anahtarlama frekansında çalışması ve yüksek örnekleme frekansına gerek duymaması nedeniyle SMSM'nin kontrolünde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemdeki PI kontrolörünün değişken çalışma şartlarına cevap verememesi nedeniyle büyük moment dalgalanmaları ve kararsız çalışma durumları ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada hız ve moment kontrolörü parametrelerinin, YSA ile tahmin edilerek güncellendiği ve böylece PI kontrolöründen kaynaklanan sorunların giderildiği adaptif bir kontrolör yapısı önerilmiştir.SMSM'lerin AYK ve DMK yöntemlerinin deneysel olarak gerçekleştirilmesi için DSP 1103 Ace Kit kullanılarak SMSM'nin deneysel sürücü sistemi gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışmalarından elde edilen sonuçlar ile deneysel sürücü sisteminden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış, SMSM'lerin kontrolünde DMK yönteminin daha iyi bir performans sağladığı görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Sabit Mıknatıslı Senkron Motor, Doğrudan Moment Kontrolü, Alan Yönlendirmeli Kontrol, Matlab/Simulink, DSP
Güneş paneli ile beslenen step motorun pıc mikrodenetleyici ile kontrolü
ÖZETBu çalışmada artan enerji ihtiyaçlarının karşılanması, kullanılmakta olan enerji kaynaklarının tükenmesi ve çevreye olan zararlı etkilerinin yok edilmesi için son yıllarda kullanılmaya başlayan ve yaygınlaşan yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlisi olan güneş enerjisi ile enerji üretimi ve kullanımı incelendi.Tükenmeyen bir enerji kaynağı olan güneş, yapılan çalışmalar neticesinde gelecekte kullanılabilecek olan alternatif enerji kaynakları içerisinde çok önemli bir yer edinmiştir. Bu sebeple tez çalışmamızda güneş enerjisi tercih sebebi oldu. Başta elektronik ve bilgisayar teknolojileri olmak üzere hassas konum kontrolü gerektiren tüm uygulamalarda kullanılan step motorun kontrolü PIC mikrodenetleyici ile gerçekleştirilerek, sistemin enerji gereksinimi güneş panellerinden sağlandı. Güneş paneline gelen güneş ışınlarının sebep olduğu panel çıkışındaki gerilim dalgalanmalarının önüne geçmek, çıkış gerilimini sabitlemek ve sisteme bağlı olan gerilim depolayıcının ihtiyacı olan gerilim değerini elde edebilmek için şarj kontrol regülatörü kullanıldı. Sistemin çalışması Proteus programında farklı değerlerle test edildi. Çalışılabilir hale geldikten sonra devre plaket üzerine aktarıldı. Sistem düşük akım ve gerilimlerin gerektirdiği uygulamalarda istenilen düşük maliyeti ve performansı sağladı.Anahtar kelimeler: Güneş, Güneş enerjisi, Güneş paneli, Fotovoltaik, Step motor, PIC, Konvertör
Televizyon ve sinema dünyasının yeni yıldızları: Ürünler ve ürün yerleştirme tekniğinin izleyiciler üzerindeki etkileri
Televizyon ve Sinema Dünyasının Yeni Yıldızları: Ürünler ve Ürün Yerleştirme Tekniğinin İzleyiciler Üzerindeki EtkileriÖnce sinemanın ortaya çıkışı, sonrasında elektronik medya olarak adlandırılan radyo ve televizyon yayınlarının başlaması ile birlikte ürün ve ürünlerin tanıtımında yeni süreçler başlamıştır. Yazının bulunmasından önce mallarını çığırtkanlık yoluyla satan pazarlamacılar, yazıyla yazılı unsurlara matbaa ile basılı unsurlara ve yine işitsel ve görsel medyanın oluşumuyla bu alanlara yönelmişlerdir. Bu noktada asıl amaç her zaman duyurmak bir ürünü tanıtmak ve satış sağlamak eğilimi olarak kendini ifade etmiştir. Pazarlama noktasında piyasa elemanları sürekli tüketici ile bağlantı kurabilmek için yöntemler aramışlardır. Bu arayış sürekli olarak teknolojinin gelişimi ile birlikte ortaya çıkan yeni kitle iletişim araçlarının kullanılmasını gerekli kılmıştır. Duyurmak, tanıtmak ve satmak üçlüsüyle hareket eden pazarlama unsurları satış sürecinde duyurunun etkisini gözlemlemek ve daha etkin stratejiler oluşturmaya yönelik tutum belirlemişlerdir.Elektro-mekanik tabanlı kitle iletişim araçlarının ortaya çıkması pazarlayıcılar ile tüketicileri buluşturacak yeni bir alan olmuştur. Bu alanlar içerisinde zamanla gelişen reklâm, önce radyo dünyasında kendine yer bulmuş sonra sinema dünyasında rastlantılar sonucu yerleştirmelerle kendini hissettirmiş ve televizyon ile birlikte zirvede yerini almıştır. Günümüzde gelişen reklâm alanları ile birlikte video oyunları şarkılar gibi birçok alanda ilerlemeye devam etmektedir.Tezin konusunu oluşturan ürün yerleştirme kavramı sinema ile birlikte ortaya çıkan ve televizyon dünyasında gelişen yeni alanlardan biri olarak karşımıza çıkmaktadır, tüketicilerin klasikleşen reklâm veya iletilere karşı takındığı duyarsızlığı yıkma noktasında etkin ve ucuz bir yöntem olarak kendini ifade etmekle birlikte ahlaki ve yasal altyapısı henüz oturtulamamıştır. Tezde ürün yerleştirme kavramı reklâm kavramı çerçevesinde incelenmiş ne olduğu ve nasıl uygulandığı ifade edilerek, etkinliği konusunda elde varolan bilgiler ışığında değerlendirmelerde bulunulmuştur. Örnek ürün yerleştirmeler kullanılarak bu yerleştirmelerden pazarlayıcı veya tüketici bazında firmalar veya araştırmalar yoluyla elde edilen veriler değerlendirilerek ürün yerleştirmenin etkinliği araştırılmaya çalışılmıştır.Anahtar Kelimeler: Reklâm, Televizyon, Sinema, Ürün Yerleştirme, Marka Yerleştirme
Sürekli mıknatıslı senkron motorların algılayıcısız kontrolü
Endüstriyel uygulamalarda son yıllarda yaygın şekilde kullanılan Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorlardan düzgün bir momentin alınması için stator alanı ile rotor alanının senkronize edilmesi gerekir. Bu senkronizasyon işlemi konum algılayıcılarıyla gerçekleştirilmektedir. Bu algılayıcılar sistemin maliyetini ve motor boyutunu artırıp, güvenilirliğini azaltmaktadır. Bu nedenlerle konum algılayıcılarının motor kontrol sisteminden kaldırılması son derece önem taşımaktadır.Sürekli mıknatıslı senkron motorların konum ve hız algılayıcısız kontrolünde bir çok yöntem mevcuttur. Ancak bu yöntemler senkron motorun çeşitli tiplerine göre ve çalıştırılacağı hızlara göre değişmektedir. Bu yöntemlerin büyük bir çoğunluğunda motorun matematiksel modeli kullanılmaktadır. Konum ve hız algılayıcısız kontrolde kullanılan motorun matematiksel modelinin doğruluğu çok önemlidir. Bunun yanı sıra konum ve hız algılayıcısız kontrol yöntemlerinin çoğu düşük hızlarda iyi sonuç vermemektedir. Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorların v/f konum ve hız algılayıcısız kontrolü geniş hız oranlarında üstün görülmektedir.Bu tez çalışmasında, sürekli mıknatıslı senkron motorun Sonlu Elemanlar Yöntemi ile analizi yapılmış ve daha doğru bir motor modeli elde edilmiştir. Elde edilen motor modeli önce konum ve hız algılayıcılı vektör kontrolde kullanılmıştır. Daha sonra elde edilen motor modeli konum ve hız algılayıcısız sürekli mıknatıslı senkron motor kontrolünde kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak elde edilen motor modelinde motorun silindirik ve çıkık kutuplu olması motor modeline yansıtılmıştır. Ayrıca konum ve hız algılayıcısız v/f kontrol yöntemi için kararlı bir çalışma Bulanık Mantık Denetleyici kullanılarak, geniş hız oranlarında, gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmaların benzetimi Matlab Simulik programında gerçekleştirilmiş, daha sonra DSpace 1104 denetleyicisi kullanılarak gerçek zamanda uygulanmıştır.Anahtar Kelimeler: Sürekli mıknatıslı senkron motor, Sonlu elemanlar yöntemi, vektör kontrol, konum ve hız algılayıcısız kontrol, BMD (Bulanık Mantık Denetleyici)
Güvenilirlik ve etik açıdan sanal gazeteler
E-gazetecilik, geleneksel gazetelerin ilk sayfalarının görüntü formatında internet üzerinden online olarak yayınlanması ile başlamıştır. Gelişen internet teknolojileri ve düşen internet maliyetleri sayesinde de, online gazetelere sadece ilk sayfa olmaktan çıkıp gazetenin tümünün internet üzerinden yayınlanmasına olanak vermiştir. Hatta gün içerisinde gelişen olayların günlük gazetelerde, bir sonraki gün yayınlanması mümkün iken, anlık haber yayınlanması online gazetecilikte mümkün olması devrim niteliği taşımaktadır. Bu durum izler ? okur kitle üzerinde cezp edici bir etki yaratmakta ve e-gazetelere olan ilgi artmaktadır. Bu artan talep doğrultusunda ise sanal ortamda yapılan gazetecilik, sadece geleneksel gazetelerin hakimiyetinden çıkmış ve hemen her isteyenin e-gazete oluşturabildiği bir ortamda bulunuyoruz.Geleneksel gazetelerin yayınlanabilmesi için gerekli olan ilk zorunluluk künyedir. Ancak sanal gazetelerin çoğunda künye bulunmuyor ve bununla ilgili herhangi bir yayın kuralıda bulunmamaktadır. Künyesi olmayan bir sanal gazeteye ne derece güvenilebiliriz ya da gazetecilik etiğine ne oranda bağlılık gösteriyorlar? Bu iki basit soruyu genişletmek mümkün olacaktır. Bir bilgiyi alırken kaynağın güvenilir ve bilinir olması haberin de gerçek ve güvenilir olduğuna işaret eder. Bu araştırmada inceleyecek konu da sanal gazeteler ve onların etik anlayışları olacaktır.
Sonlu elemanlar yöntemi ile asenkron motor analizinin Matlab'da gerçekleştirilmesi
Asenkron makinelerin işletme kolaylığının ve kontrollerinin basit olmasının yanında, stator ve rotor oluk geometrileri bakımından aslında karmaşık yapılı makinelerdir. Sanayide yaygın kullanılmaları sebebiyle tasarımlarının maksimum verim ve en iyi moment değerlerini verecek şekilde yapılması gerekir.Asenkron motorların tasarımında günümüze kadar klasik yöntemler kullanılmaktadır. Klasik yöntemle yapılan tasarımlar sonucunda elde edilen asenkron motor, hedeflenen sonucu vermeyebilir. Bu nedenle sonlu elemanlar yöntemiyle asenkron motor tasarımı önemli ilgi görmektedir. Sonlu elemanlar yöntemi ile tasarım yapabilmek için ilk önce aynı yöntemle analiz yapabilmek gereklidir.Bu çalışmada, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak asenkron motorun çözüm bölgesinde magnetik vektör potansiyel ve magnetik akı yoğunluğu değişimleri incelenmiştir. Enerji ve moment değerleri hesaplanmıştır. Bunun için Matlab programlama dili kullanılarak bir program geliştirilmiştir.
Anahtarlamalı relüktans motorda algılayıcısız konum kontrolü ve moment dalgalılığının azaltılması
Anahtarlamalı Relüktans Motorlar (ARM), gürültülü çalışmaları ve konum algılayıcılarına duydukları ihtiyaçtan dolayı endüstriyel uygulamalarda çok yaygın olarak kullanılamamaktadır. Ancak, eğer bu iki olumsuzluk önemli derecede giderilirse ARM'ler günümüz piyasasında bulunan birçok motor yerine kullanılabilecek düzeye gelebilir.Literatürde akustik gürültünün birincil sebebi olarak radyal kuvvetler gösterilmektedir. Eğer biz radyal kuvvetlerin etkisini azaltabilirsek, akustik gürültüyü de azaltmış oluruz. Bu tezin amaçlarından biri gürültüye sebep olan radyal kuvvetlerin azaltılmasıdır. Bunun için de, motorun ya kontrol ya da manyetik devresinde iyileştirmeler yapılabilir.Bu amaçla ilk etapta, tasarlanacak 8/6 ARM'nin boyutları belirlendikten sonra, motorun manyetik devresi esas alınarak yapılan geliştirmelerle (örneğin rotor ve stator kutuplarına şekil verme yöntemi) dört tip ARM tasarlanıp bir birleriyle karşılaştırılmıştır. Endüstride kullanılan motorlarla karşılaştırmak için dalgıç pompa tipi 8/6 kutuplu dört fazlı ARM üretilmiştir. Tasarlanan modellerin manyetik analizini yapmak için Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) kullanılmıştır. Bunun için deANSYS 10.0 paket programı kullanılmıştır. İncelemelerin sonucunda radyal kuvvettin etkisi standart tip bir ARM'ye göre %19.03 seviyesinde azaltılmıştır.Bu çalışmanın ikinci etabını ise ARM'nin algılayıcılı ve algılayıcısız kapalı çevrim hız ve akım kontrolü oluşturmaktadır. Bu kontrol algoritmaları hız ve akım kontrolünün dışında iki önemli problemin çözümünün de sağlanması planlanmıştır. Bunlardan biri tetikleme açılarını değiştirerek moment dalgalılığının azaltılması ile birlikte akustik gürültünün azaltılması diğeri ise ARM konumunun algılayıcı olmadan tespit edilmesidir. ARM'nin algılayıcısız konum tahmini için ise SEY yönteminden elde edilen ARM'nin manyetik karakteristikleri kullanılmıştır. Akı ve akım büyüklükleri yapay sinir ağlarına (YSA) giriş olarak verilip çıkışta ise konum elde edilmiştir.
Sonlu elemnalar yöntemiyle 3 boyutlu asenkron motor tasarımı
Asenkron makinelerin işletme kolaylığının ve kontrollerinin basit olmasının yanında, stator ve rotor oluk geometrileri bakımından aslında karmaşık yapılı makinelerdir. Sanayide yaygın kullanılmaları sebebiyle tasarımlarının maksimum verim ve en iyi moment değerlerini verecek şekilde yapılması gerekir.Asenkron motorların tasarımında günümüze kadar klasik yöntemler kullanılmaktadır. Klasik yöntemle yapılan tasarımlar sonucunda elde edilen asenkron motor, hedeflenen sonucu vermeyebilir. Bu nedenle sonlu elemanlar yöntemiyle asenkron motor tasarımı önemli ilgi görmektedir. Sonlu elemanlar yöntemi ile tasarım yapabilmek için ilk önce aynı yöntemle analiz yapabilmek gereklidir.Bu çalışmada, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak asenkron motorun çözüm bölgesinde magnetik indüksiyon ve magnetik akı yoğunluğu değişimleri incelenmiştir. Bunun için Maxwell 3D paket programı kullanılarak analiz yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Asenkron Motor, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Maxwell 3D
Yeni bir anahtarlı relüktans motorun tasarımı ve akım kontrolü
ÖZETDoktora TeziYENİ BİR ANAHTARLI RELÜKTANS MOTORUNTASARIMI VE AKIM KONTROLÜZeki OMAÇFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüElektrik - Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa: 141Bu çalışmada gürültüye neden olan radyal kuvveti azaltmak amacıyla statorunda 18kutup, rotorunda ise 12 kutup bulunan yeni bir anahtarlı relüktans motor (ARM) tasarlanıpüretilmiştir.İncelenen ARM modelinin manyetik alan dağılımını görmek ve üretilebilecek en büyükmomenti tespit edebilmek amacıyla Sonlu Elemanlar Yönteminde incelenmiştir. Buincelemenin sonucu ARM'nin alan dağılımı ve rotor konumuna bağlı olarak ürettiği momentindeğişimi hesaplanmıştır. Ayrıca incelenen Ns/Nr=18/12 kutuplu ARM modeli ile beraberNs/Nr=6/4 ve Ns/Nr=12/8 kutuplu üç fazlı iki ayrı ARM modellerinin radyal kuvvetlerihesaplanmıştır. Üç ARM modelinin hava aralığı, stator dış çapı ve rotor dış çapı gibi fizikselboyutları aynı alınmıştır. Farklı stator ve rotor kutup sayılarında aynı tepe değer moment üretimiiçin bir rotor kutbuna etki eden radyal kuvvet bakımında söz konusu üç ARM modelikarşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, Ns/Nr=18/12 kutuplu ARM'nin bir kutbuna etki eden radyalkuvvetin en az olduğu tespit edilmiştir. Radyal kuvvet sonucu oluşan titreşim ve gürültüNs/Nr=18/12 kutuplu ARM'de dört kat azaltılmıştır.İncelenen ARM sürücünün performansını belirlemek amacıyla TMS320LF2407Asayısal sinyal işlemcisini kullanarak ARM sürücünün kapalı çevrim hız ve akım kontrolüyapılmıştır. Ayrıca, bilgisayarda incelenen ARM sürücünün modeli oluşturularak benzetimsonuçları elde edilmiştir. Tasarlanıp üretilen yeni ARM sürücünün üstün davranışı benzetimsonucunda elde edilen sonuçlar, deneysel ölçülen sonuçlar ile karşılaştırılarak ortaya konmuştur.Anahtar Kelimeler: Anahtarlı Relüktans Motor, Akım Kontrol, Sayısal Sinyal İşlemci.XI