Asenkron motorlarda moment dalgalanmalarının sinirsel bulanık ağlar ile azaltılması

Asenkron motorlar matematiksel modeli itibariyle; parametreleri zamana ve hıza bağımlı doğrusal olmayan yüksek dereceli diferansiyel denklemler içeren karmaşık bir modele sahiptir. Bu karmaşık modele bağlı olarak asenkron motorda akı ve momentin oluşumu, motora uygulanan gerilim ve frekansın bir fonksiyonu olduğu için motor akımları ile akı ve moment arasında bir kenetleme etkisi vardır. Skaler denetim yöntemi ile denetlenen bir asenkron motorun hız ve moment cevabı bu kenetleme etkisinden dolayı düşüktür. Motor modeli üzerinde yapılan analitik çözümlemeler neticesinde, üç faz değişkenleri yerine iki eksene indirgenmiş uzay vektörleri ile temsil edilen motor modelinin geliştirilmesine bağlı olarak bu kenetleme etkisi ortadan kalkar ve böylece motorun akısı ile momentinin birbirinden bağımsız olarak denetimine olanak sağlanır. Vektör denetim olarak bilinen bu yöntemin geliştirilmesiyle, skaler denetim yöntemindeki bu düşük hız ve moment cevabının asenkron motorun yapısından kaynaklanmadığı dolayısı ile motora uygulanan denetim şeklinden kaynaklandığı anlaşılmıştır.Vektör denetim yöntemi stator, rotor veya hava aralığı akılarından herhangi birinin belirlenen referans eksen takımına yönlendirilmesiyle elde edilir ve farklı şekillerde isimlendirilir. Bunlar arasında, stator akısının kullanılarak stator manyetik alanının yönlendirildiği Doğrudan Moment Denetim (DMD) yöntemi diğerlerine göre en basit yapılı vektör denetim yöntemidir. Bu yöntemde akı hatası ile moment hatası, iki ayrı histerezis denetleyici tarafından işlenerek motorun akı ve momenti doğrudan denetlenir ve dolayısı ile hız ve moment başarımı yüksektir. Ancak histerezis denetimden dolayı özellikle motor momentinde yüksek dalgalanmalar görülür. Ayrıca evirici anahtarlama frekansı da motor hızına, yüke ve histerezis denetleyicilerin bant genişliklerine bağlı olarak değişkendir.Bu tez çalışmasında, DMD yöntemi ile denetlenen üç fazlı bir asenkron motorda histerezis denetimden dolayı oluşan yüksek moment dalgalanmalarının Sinirsel Bulanık Denetleyiciler (SBD) ile azaltılması ve değişken olan anahtarlama frekansının sabit tutulması amaçlanmıştır. Bu amaçla Sinirsel Bulanık Ağ (SBA) yapısının kullanıldığı, giriş değişkenleri moment hatası ile bu hatanın değişiminden oluşan iki girişli Sugeno tipi bir Sinirsel Bulanık Moment Denetleyici (SBMD) tasarlanmıştır. Tasarlanan SBMD'nin başarımını göstermek amacı ile hem histerezis tabanlı hem de SBMD tabanlı DMD yöntemleri ile asenkron motorun hız ve moment denetimi, aynı örnekleme periyodunda, aynı hız ve yük şartlarında deneysel olarak gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan denetim algoritması, dSPACE DS1103 denetleyici kartı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Her iki denetim yöntemine ait denetleyici katsayıları, histerezis bant genişlikleri, örnekleme periyodu, referans hız ve referans akı ile kullanıcı girişleri Control Desk Developer (CDD) yazılımı ile denetim sistemine aktarılmıştır. Farklı hız ve yükler için, önerilen SBMD'nin dayanıklılığı incelenmiş ve elde edilen sonuçlardan motorun hem geçici hem de sürekli durumda hız ve moment başarımının yüksek olduğu gözlenmiştir. Ayrıca önerilen bu yapı ile evirici, sabit anahtarlama frekansı ile anahtarlanarak değişken olan anahtarlama frekansı problemi giderilmiştir. Önerilen SBMD ile motor momentindeki dalgalanma bandı, histerezis tabanlı yapıya göre yüksüz durum için yaklaşık olarak % 38.69, yüklü durum için ise yaklaşık olarak % 47.69 oranında azaltılmıştır. Ayrıca akı denetimi için kullanılan oransal akı denetleyicinin etkinliğine bağlı olarak akıdaki dalgalanmalar da, histerezis tabanlı yapıya göre yüksüz durum için yaklaşık olarak % 9.30, yüklü durum için ise yaklaşık olarak % 11.45 oranında azaltılmıştır.