Vektör Kontrol Giriş

Vektör kontrol konusunu oluşturmuş olduğum özet diyagramda ki blokları kısaca tanıtarak aktarmaya çalışacağım. Daha sonraki yazılarımda ise burada anlatılanlar doğrultusunda bir simulasyon çalışması ve pratikte dikkat edilmesi gerekenler ile ilgili faydalı olacağını düşündüğüm bir kaç durum özelinde birer yazı daha hazırlamayı planlıyorum.

Aşağıdaki diyagramda yeşil bloklar vektör kontrol algoritmasını kapsayan kısımlardır. Bunlar arasında “Switching Technique” olarak belirttiğim blok için birden fazla teknik bulunmakta olup, ben Space Vector PWM tekniğini ele alacağım. Anlatımı fazla uzun olacağından dolayı bir sonraki yazıyı SVPWM’e ayıracağım.

focDiagram1Clark Transform

clark1Clark dönüşümü sonucunda 3faz akim(fazlar dengeli) bileşeni kompleks düzleme aktarılarak alfa(gerçek) ve beta(sanal) eksenlerindeki izdüşümleri elde edilir.

Yukarıdaki grafik durumu özetlemektedir. Ayrıca dönüşüm işlemi için aşağıdaki grafik referans alınarak ialfa ve ibeta bileşenleri

clarkeAxisia + ib + ic = 0 yani fazlar arasında dengesizlik olmadığında

ialfa = ia

ibeta = ia * 0.5773 + ib * 1.1547

denklemleriyle elde edilir. Bu referans eksenine stator eksenide denilmektedir.

Park Transform

park_iparkVektör kontrolünün en kritik bloğudur. Buradaki dönüşümün ardından motor akımlarını sanki bir DC motoru kontrol ediyormuşuz gibi PI veya herhangi bir kontrolcü yardımıyla kolayca kontrol edebiliriz.

dqRefFrameYanda ki şekilde te_r rotorun elektriksel pozisyonu olup, d-q ekseni bu açıya göre  yerleştirilerek bir önceki adım da elde edilen alfa ve beta akımlarının d ve q ekseninde ki izdüşümleri
id = ialfa * cos(te_r) + ibeta * sin(te_r)

iq = ibeta * cos(te_r) – ialfa * sin(te_r)

denklemleriyle elde edilir ve bu ifadeler ilk grafikte verildiği gibi DC büyüklükler olarak karşımıza çıkar. id uyartım(field) ve iq tork akımını ifade etmektedir.

DecouplIng

Bu bloğun amacı; motor çalışırken, rotorun sargılarda indüklediği gerilimi ve id, iq akımları arasındaki etkileşimi kompanze edip hızlı bir geçici cevap(motora yük girmesi veya çıkması durumları) sağlamaktır. Bu blok sisteme eklenmeden de VK algoritması çalıştırılabilir.

Bu bloğun denklemleri Asenkron ve Senkron makinalarda farklıdır. Ben PMAC(Rotoru mıknatıslı senkron motor) motoru referans alacağım. PMAC bir motorun d ve q eksenleri için eşdeğer devreleri aşağıdaki gibidir.

DQ_DevreleriBiz akımı kontrol ediyoruz ancak motora voltaj uygulamaktayız, id_cont ve iq_cont kontrol sinyalleri elde edildikten sonra Vqs_r ve Vds_r değerlerinin hesaplanması bu iki devreye göre yapılmaktadır. Burada;

Vqs_r: Rotor eksenindeki stator Vq voltajı
Vds_r: Rotor eksenindeki stator Vd voltajı
wr: Rotor elektriksel hızın
Rs: Stator direnci
Ld: d ekseni endüktansı
Lq: q ekseni endüktansı
Ke: Back Emf katsayıdır

Rotoru mıknatıslı motorlar için Ke makina jeneratör modunda çalıştırılarak elde edilebilir veya N(Stator tur sayısı), B ve A değerleri  biliniyorsa N * B * A çarpımından bulunabilir.

Inverse Park Transform

Park dönüşümünün tersidir ve kontol işlemi ardından motora uygun voltajın sağlanabilmesi  için tekrar stator referans eksenine geçilirken kullanılır, DC büyükler AC büyüklere dönüşür. Denklemleri aşağıdaki gibidir;

Valfa = Vds_r * cos(te_r) – Vqs_r * sin(te_r)
Vbeta = Vds_r * sin(te_r) + Vqs_r * cos(te_r)

SwItchIng TechnIque

Ağırlıklı olarak kullanılan 3 tane anahtarlama tekniği bulunmakta. Bunlar;

  • Space Vector PWM
  • Sinüs PWM
  • Histerisiz Akım Kontrolü

SVPWM: Harmonik bozunumu düşük ve yüksek frekanslarda olduğu için filtrelemesi kolaydır. DC bara geriliminden SPWM’e göre daha fazla yararlanılır. Fazla matematiksel işlem gerektirmesinden dolayı işlemcide en çok zamanı tüketen bölüm oluşu dezavantajlarından biri olarak sayılabilir.

SPWM: İşlemciye yük getirmeyen basit bir look-up tablo yapısıyla uygulanabilen bir tekniktir. Look-up yapısını kullanmasından dolayı örnek sayısına bağlı olarak bellekte diğer tekniklere göre daha fazla yer kaplaması ve DC bara geriliminden daha az yararlanılıyor olunması dezavantajlarıdır.

Histerisiz Akım Kontrolü: Sinüzoidal akımın bellirli bir bant aralığında kalması sağlanmaya çalışılır. Basit birkaç if, else bloğuyla işlemcilerde koşturulabilir.

PI kontrol bloklarının tasarımının nasıl yapılacağını simülasyon çalışması yazısına dahil edeceğim için burada değinmedim.

Konuyla ilgili Krishan ve Bose’un kaynaklarını takip edebilirsiniz. Ayrıca Texas firmasının da güzel uygulama notları bulunmakta.

Reklamlar

Vektör Kontrol Giriş” için bir yorum

  1. Geri bildirim: Space Vector PWM |

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s