Düşük gerilim ile beslenen senkron relüktans motor ve sürücü tasarımı

Elektrik enerjisi tüketimi gün geçtikçe hızlı bir şekilde artmaktadır. Buna bağlı olarak sınırlı enerji kaynakları aynı oranda azalmaktadır. Bu durum, verimli sistemlerin kullanılmasını ve/veya alternatif enerji kaynaklarının kullanılmasını kaçınılmaz hale getirmiştir. Güneş ve rüzgâr gücünün yüksek enerji potansiyeline sahip olmasından dolayı bu tür enerji kaynaklarının kullanımının önemini arttırmaktadır. Ülkemizin coğrafi konumu, birçok ülkeye göre güneş enerjisi potansiyelinin önemli ölçüde yüksek olmasını sağlamaktadır. Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlasına (GEPA) göre, yıllık toplam güneşlenme süresi 2.741 saat (günlük ortalama 7,5 saat), yıllık toplam gelen güneş enerjisi 1.527 kWh/m².yıl (günlük ortalama 4,18 kWh/m².gün) olduğu tespit edilmiştir. Diğer bölgelere kıyasla Güneydoğu Anadolu Bölgesi güneş enerjisinden en fazla faydalanan bölgedir. Ayrıca, bu bölgede tarımsal sulama ihtiyacı yüksektir. Bu bölgenin bazı şehirlerinde biriken borç nedeniyle enerji dağıtım firması tarafından elektrik kesintileri yapılmakta ve tarımsal alanlar sulama yapılamamasından dolayı zarar görmektedir. Bu yüzden bu tür elektrik enerjisinin bulunmadığı yerleşim yerlerinden uzak yerler için güneş enerjisiyle doğrudan çalışabilen sulama sistemleri önem arz etmektedir. Günümüzde birçok güneş enerjili sulama sistemleri mevcuttur. Bu sistemler güneş paneli, batarya, sürücü, motor ve pompadan oluşmaktadır. Bu ürünler birbirinden bağımsız firmalar tarafından üretilmektedir. Fotovoltaik (PV) sistemlerde yaygın olarak indüksiyon motorları (IM) ve Doğru Akım (DA) motorları kullanılmaktadır. Son zamanlarda fırçasız DA motorlar daha yüksek verimli olmalarından dolayı tercih edilmektedirler. Ancak PV panellerden üretilen gerilim seviyeleri, mevcut ticari motorların gerilim seviyelerinden düşük olduğundan dolayı yükseltici (boost) çevirici yardımıyla yükseltilmesi gerekmektedir. Ayrıca bu sistemlerde batarya grubu ve batarya şarj yönetim sistemine de ihtiyaç duyulmaktadır. Sistemde batarya kullanılması sistem kurulum maliyetini arttırırken dayanıklılığı azaltmaktadır. Bununla birlikte sistemden daha yüksek verim elde etmek için maksimum güç noktasında (MPP) çalışma sağlanmalıdır. Bundan dolayı, maksimum güç noktası izleme (MPPT) yapılması gerekmektedir. Batarya grubu, batarya şarj yönetim sistemi ve yükseltici çevirici kullanmadan sadece panel, sürücü ve motor yapısı ile sistemi çalıştırmak mümkündür. Böylece sistem maliyeti büyük ölçüde azaltılabilir. İlave olarak, bataryanın bakım gerektirmesi ve ömrünün az olması gibi problemlerin ortadan kaldırılması sayesinde sistemin dayanıklılığı arttırılmış olacaktır. Sürücü ve motorun diğer cihazlara ihtiyaç duymadan çalışabilmesi için bunların yeniden tasarlanması gerekmektedir. Ayrıca, motor hız referansını ayarlayabilecek modifiye edilmiş bir MPPT algoritması ile kontrol edilmesi sağlanmalıdır. Bu tezde, PV panelin üretebileceği düşük gerilim seviyelerinde, standart motor gövdesine uygun dış ölçülere sahip bir Senkron Relüktans Motor (SynRM), Genetik Algoritma (GA) optimizasyon tekniği kullanılarak tasarlanmıştır. Ayrıca bu motor için motor sürücüsü ve kontrol algoritması tasarlanmış ve geliştirilmiştir. SynRM, rotorunda mıknatıs ve sargı bulundurmadığından dolayı diğer motorlarla kıyaslandığında rotorun üretim maliyetleri ve sağlamlığı çok daha yüksek olacaktır. Bu motorlar hızdan bağımsız olarak hemen hemen sabit verim ve momente sahiptirler. Ayrıca motorun sürekli olarak maksimum hızda çalışmasını sağlayacak şekilde motor sürücüsüne MPPT algoritması eklenerek benzetim ortamında test edilmiştir. Fakat deneysel sonuçlar düşük gerilim seviyeli DA kaynağı ile elde edilmiştir. Bu çalışma ile daha verimli, daha kompakt ve kullanım kolaylığı sağlayan bir sistem elde edilmiştir.