Asansörlerde doğrudan moment kontrollu asenkron motor sürücüleri

Abstract

Günümüzde vektör kontrolün alternatif akım makinelerinin kontrolünde sağladığı kolaylık ve faydaların tartışılması gereksizdir. Önemli olan vektör kontrolü yapılan alternatif akım makinesine hangi vektör kontrol yönteminin uygulanacağının belirlenmesidir. Son on yıldır uygulamaları hızla artan sürücü uygulamalarında vektör kontrol yöntemleri kullanılmaktadır. Son uygulamalarda alan yönlendirmeli kontrolda motorda doğrudan moment kontrolü yapılmaktadır. Alternatif akım makine sürücülerindeki gelişme bu tür makinelerin kontrol yöntemlerinin de hızla gelişmesini sağlamıştır. Başlangıçta çok karmaşık gözükse de vektör kontrol yöntemleri asenkron makinenin kontrolunda büyük kolaylıklar sağlamıştır. Özellikle;. Değişken hız uygulamalarında. Düşük hız bölgesindeki uygulamalarda motordan sıfır hızda bile moment beklentisinin olduğu durumlarda Doğrudan Moment Kontrolü (Direct Torque Control) en yeni alternatif akım motor kontrol yöntemidir. Bu yöntemde sürücü anahtarlarının ateşleme frekansları doğrudan motor magnetik alanının konumuna bağlıdır. Uygun ateşleme süreleri her kontrol dilimi için 25 mikro saniye mertebesindedir. DTC ile diğer ac sürücü kontrol yöntemleri arasındaki fark; DTC için ayrı bir gerilim ve frekans kontrollü PWM modülüne gerek yoktur. Sürücü anahtarların konumu hesaplanmış stator akısı ve üretilen moment kullanılarak belirlenir. Hesaplanmış stator akısının zamanla değişimi, oluşturulan motor modeline, ölçülen motor giriş akımı ve besleme gerilimine bağlıdır. Bu yöntemde motor hızının gözlenmesine gerek yoktur. Kontrol diyagramında referans moment hız kontrolörünün çıkışından elde edilebileceği gibi doğrudan bir dış kaynaktan da elde edilebilir. Referans moment, ara devre gerilimi, motor momenti ve evirici akımım gerekli sınırlar içerisinde tutmak için düzenlenir. XIIDoğrudan Moment Kontrolü üstün bir dinamik performans sağlar; sayısal işaret işlemci (Digital Signal Processor) ve ASIC teknolojileri kullanılarak düşük frekanslarda sıfır hızda da momentin üretir. İlk üç bölümde sırasıyla; genel anlamda DTC yönteminin mantığı, uzay vektörlerinin tanımı ve asenkron makinenin matematiksel modeli incelenmiştir. Dördüncü bölümde ise DTC yöntemi ayrıntılı olarak incelenmiştir. İnceleme esnasında sadece gerilim kaynaklı bir eviriciden beslenen asenkron makinede stator akısı kontrol edilerek momentteki hızlı değişim gözlenmeye çalışılmıştır. Beşinci bölüm tezin asıl konusu olup bu bölümde DTC yönteminin asansörlerde uygun olup olmadığı anlatılmıştır. DTC yönteminin anlaşılmasını kolaylaştırmak için iki farklı simulasyon çalışması yapılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki DTC yöntemi asansörlerde kullanılan asenkron motor sürücülerinde kullanıldığında sistemin çalışmasını kolaylaştırmakta ve güvenilirliğini arttırmaktadır.

It's useless to discuss the benefits and the convinience the controls of vector controlled induction motors. The important point is the choice of the vector control method to be applied to the induction machine. During the last decade the vector control method is increasingly used in drive applications. In the latest applications direct torque control is achieved via field oriented control. The progress in AC machine drives also helped the progression of their control methods. Seemed complex at first times, the vector control methods offered big benefits on the control of AC machines. Especially:. Variable speed applications. Low speed areas, where torque is need even if the speed is zero. Direct Torque Control (DTC) is the latest control method for AC motors. In this method the firing frequency of the drive switches depend on the position of the magnetic field of the motor. The suitable firing time is approximately 25 us for each control section. The difference between DTC and other drive control methods is that for DTC there is no need for a separate voltage and frequency controlled PWM module. The position of the drive switches is obtained by using the calculated change of stator flux in time and the produced torque. The calculated change of stator flux in time is dependent on the motor model, the measured motor input currect and the network voltage. In this method supervision of voltage is not necessary. The reference torque can be obtained from the output of the speed controller as well directly from an external source. The reference torque is used to keep the intermediate circuit voltage, motor torque and inverter current in the necessary limits. The Direct Torque Control provides a superior dynamic performance; using digital signal processing and ASIC technologies, it produces torque even at very low frequencies. XIVIn the following first three sections: the logic of DTC method in general terms, definition of space vectors and the mathematical model of induction machines are studied. In the fourth section the DTC method is studied in detail. The control of the stator flux of an induction motor fed by an only voltage sourced inverter is studied. In the fifth section - the main subject of the thesis - the suitability of the DTC for elevator systems is studied. Two simulations are performed in order to improve the comprehensiveness of the method. The results have shown that DTC is improving the function and reliability of systems when used in induction motors of elevators.