Fırçasız doğru akım motor sürücülerinde komütasyon moment salınımının azaltılmasına yönelik yeni bir topoloji

Fırçasız doğru akım motor (FDAM)'nin komütasyon (Faz akımı değişimi) anında devreye alınan faz akımı ile devreden çıkarılan faz akımının yükselme ve düşme süreleri arasındaki fark, akım ve moment salınımlarının oluşmasına neden olmaktadır. Komütasyon moment salınımı (KMS) FDAM'da hız dalgalanması, vuruntu, titreşim ve akustik gürültü gibi etkilere neden olmakta ve yüksek performans gerektiren servo sistemlerde kullanımını önemli ölçüde kısıtlamaktadır. KMS, komütasyona uğrayan faz akımlarının değişim sürelerinin eşitlenmesi ile yok edilebilir. Bu iki sürenin birbirine eşit olduğu durumda Kirchhoff'un akım kanunu gereğince moment salınımı teorik olarak sıfır olmaktadır (i_a+i_b+i_c=0). Aynı zamanda bu durum, FDAM için evirici doğru akım (DA) bara geriliminin (V_bara), FDAM'ın ürettiği sinüsoidal zıt elektromotor kuvvet (emk, E)'in 6 katına eşit olduğu anlamına gelmektedir. FDAM zıt emk değeri motor hızı ile doğru orantılıdır. Dolayısıyla düşük hızlarda V_bara>6E, yüksek hızlarda ise V_bara<6E olmaktadır. Düşük hızlarda KMS azaltma işlemi için basit olarak devreye giren faz akımına darbe genişlik modülasyonu (DGM) uygulamak yeterli iken yüksek devirlerde KMS'yi azaltmak için daha yüksek gerilime ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yaklaşım dikkate alınarak bu tez çalışmasında yüksek hızlarda KMS azaltılması için bara gerilimi genliğini kontrol edecek yardımcı yükseltme devre topolojisi sunulmuştur. Önerilen topoloji DA güç kaynağı ile giriş üç fazlı eviricinin arasına bağlanmıştır. Çalışmada normal çalışma sırasında devredeki kondansatör şarj edilmektedir. Komütasyon anında ise DA bara gerilimini yükseltmek için şarj edilen kondansatör anahtar devresi üzerinden DA güç kaynağına seri bağlanmakta ve DA bara gerilimi (V_bara) zıt emk'nın 6 katına eşit olacak şekilde yükseltilmektedir. Önerilen yöntemin performansı değerlendirmek için Matlab®/Simulink® ortamında benzetim ve uygulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Uygulamada EzDSP TMS320F28335 sayısal işaret işlemci (Sİİ) kullanılmıştır. Benzetim ve uygulama sonuçlarına göre, geleneksel yönteme kıyasla önerilen yöntem ile komütasyon moment salınımında %57,14 'e kadar ve komütasyon süresinde ise %57,2'e kadar iyileştirme sağlanmıştır.