Harmonic elimination in induction motor drive using space vector method

ÖZET Bu tezde, yeni bir PWM (Pals Genişlik Modülasyonu) metodu olan Space Vector PWM metodu sincap kafesli asenkron motorların ayarlanabilir hız kontrolüne uygulanmıştır. Bu metod diğerleri İle karşılaştırıldığında birçok üstünlüğe sahiptir. En başta, harmonik İndirgeme daha efektif, PWM üretimi daha kolay ve motorun hız kontrolü için sadece küçük bir tetikleme açıları tablosu yeterlidir. Çalışmanın İlk basamağında, Space Vector Metodu bir kişisel bilgisayar (PC) üzerinde metodu daha kolay anlayabilmek ve analiz etmek İçin simüle edilmiştir. PC üzerinde geliştirilen yazılımlar kolay programlanmasından dolayı Quick BASIC ortamında geliştirilmişlerdir. ikinci olarak, Space Vector PWM metodunu gerçek zamanda uygulayabilmek İçin bir mikrokontrolör (microcontroller) kartı geliştirilmiştir. Bu kartta, çıkış PWM voltaj dalga şekillerini elde edebilmek İçin kolaylık sağlayan INTEL 8098 mikrokontrolörü kullanılmıştır. Bu İşlemciyi seçmekteki en önemli sebep, çok az CPU (Merkezi işlemci Birimi) zamanı harcayarak çıkış İşlemleri yapabilen HSO (Hızlı Çıkış Birimi) birimini İç yapısında barındırmasıdır. Ayrıca çip üzerinde seri kanal, zamanlayıcılar, analog dijital dönüştürücü (ADC), Hızlı Giriş Birimi (HSO ve normal giriş/çıkış (I/O) portları bulunmaktadır. Cip üzerine tümleştirilmiş bu birimler sistem dizaynını kolaylaştırmaktadırlar. Bu mikrokontrolör kartı makina dili programları kolay geliştirebilmek için bir PC'nln seri kanalı tarafından kontrol edilen bir emulator kartı olarak kurulmuştur. Çalıştırılmak İstenen program, PC üzerinde yazılıp derlenmekte ve programın makine dili kodları mikrokontrolör kartına aktarılmaktadır. Kartın, okunup yazılabilen RAM hafızasına yazılan bu kodlar, kart tarafından sanki kalıcı hafızasına (ROM) yazılmış gibi çalıştırabilmekte ve program hataları kolayca düzeltilerek yazılım geliştirilebilmektedir. Ayrıca bu kart üzerinde inverter (evirici) kartını sürme mantığı İle sistemin durumunu gözlemek için bir LCD (Likld Kristal Display) de bulunmaktadır. Üçüncü basamakta. 8098 makina dili programı geliştirilmiştir. Bu program, Inverter kartını sürmek İçin gerekil altı adet PWM çıkışını HSO birimi yardımıyla üretmektedir. Her çalışma frekansı İçin gerekil tetikteme açıları tablosu PC'de yazılmış Space Vector sımülasyon programından elde edilmektedir. Ayrıca, frekans ve modülasyon İndeksi parametrelerinin transferi ve motor çalıştırma, durdurma, yön değiştirme gibi İşlemler 8098 İvprogramında yapılabilmekte ve bu işlemler de PC de çalışan Seri Kanal Emülasyon programı tarafından kontrol edilebilmektedir. Dördüncü olarak, üç fazlı asenkron motoru sürmek için gerekli 3 fazlı gerilim dalga şekillerini üretecek anahtarlama elemanlarını, bunları sürme devresini, üç fazlı şebeke gerilimini doğrultarak DC gerilim elde eden 3 fazlı diyot doğrultucuyu içeren inverter kartı dizayn edilmiştir. Anahtarlama elemanı olarak kolay sürülmesi ve yüksek anahtarlama frekansına çıkabilmesi avantajları nedeniyle, IGBT (Yalıtılmış Kapılı çift Kutuplu Transistor) seçilmiştir. Kolay sürülebllmesi Inverter kartı dizaynını basitleştirmiş ve Space Vector Metodunun istenilen frekans İçin bir periyotta yer alan yüksek sayıda anahtarlama palslerlnl oluşturabllmiştlr. Kısaca, Space Vector PWM metodu uygulanmış ve bilgisayardan simülasyon sonuçları elde edilmiştir. Deney sonuçları İse PC tarafından kontrol edilen mikrokontrolör kartı, inverter kartı ve 0.37 KW ' lık bir asenkron motor ile çeşitli frekanslarda alınmıştır. Son olarak, simülasyon ve deney sonuçları birbiriyle karşılaştırılmıştır.