Araç Şarj Sisteminin Modellenmesi Ve Alternatör Kontrolü

Abstract

Bu tezde, araçlardaki elektrik şarj sistemi ve sistemin temel bileşeni olan alternatör incelenmiştir. Alternatör türleri, Lundell tipi alternatör ve şarj sistemi, araçtaki elektriksel yükler detaylarıyla birlikte anlatılmış ve açıklanmıştır. Literatürde bulunan ve konunun gelecekteki önemini anlatan birçok makale ve bilimsel çalışma araştırılmıştır. Araçlarda elektrik enerjisi üretiminde kullanılan elektrik makineleri karşılaştırmıştır. Lundell tipi alternatör; stator, pençe kutup rotor ve uyartım akımının kontrolörü ile oluşan bir üç fazlı senkron makinedir. Makinenin temel yapısı, bu bileşenler üzerinden incelenmiş ve makine parametreleri çıkartılmıştır. Alternatörün matematiksel modeli çıkarılmış ve bu model şarj sistemi simulasyonunun oluşturulmasında kullanılmıştır. Stator ve rotor eşdeğer devreleri elde edilmiş ve makine parametreleri çıkarılmıştır. Sistemin kayıp bileşenleri açıklanmış ve model oluşturulurken bu bileşenlere de yer verilmiştir. Makine parametrelerini hesaplayabilmek için bir test düzeneği hazırlanmıştır. Buna ek olarak; endüktans, fırça-bilezik temas dirençleri, sargı direncleri gibi makinenin yapısal özellikleri ölçülmüştür. Son olarak, derlenen bütün veriler ışığında MATLAB® Simulink modeli oluşturulmuştur ve tüm kontrol sistemi bu model üzerinden koşturulmuştur. Modelin sonuçlar ve sistemin yanıtları, tezin sonunda gösterilerek anlatılmıştır.

This thesis investigates the alternator component and the vehicle electrical charging system. Alternator types, Lundell type of alternators and the charging system are investigated together with the electrical loads. The literature was reviewed to proof the rising importance of this topic in the future. The comparisons of electrical machines which are used as electrical power generation are presented. The Lundell type of alternator is a three phase synchronous machine that consists of a stator, claw pole rotor and the excitation current controller. The construction was overviewed and machine parameters are derived and explained. Mathematical model of the alternator was established to create a vehicle electrical charging simulation and control. Equivalent circuits of the stator and the rotor are derived and explained in terms of machine parameters. The system losses are also obtained and considered. A test set up was prepared to calculate machine parameters. In addition, inductances, slip ring-brush resistances were measured in different speeds and excitation current states. Finally, a MATLAB® Simulink model is established to run the whole control system model which is out lined in the thesis. The results and the system responses are criticized at the end of the thesis.