AKI VE KAYMA FREKANSI KESTİRİMİ İLE ASENKRON MOTORUN ALGILAYICISIZ SKALER HIZ DENETİMİ

Abstract

Bu çalışma, asenkron motorun hız kontrolü için algılayıcısız bir skaler denetim algoritması ortaya koymaktadır. İlk olarak, motor gerilimleri ve akımları ölçülerek stator akısı tahmin edilmiş ardından asenkron motorun matematiksel modeline göre kayma frekansı hesaplanmış ve uygulanması gereken gerilim değeri kayma frekansının değerine göre yeniden hesaplanmıştır. Stator direncinin üzerindeki düşen gerilimi kompanze etmek için otomatik gerilim yükseltme kontrolörü tasarlanmıştır. Kontrolör parametreleri doğadan ilham alan optimizasyon algoritmalarından olan genetik algoritma ile hesaplanmıştır. Son olarak, önerilen kontrol algoritmasının başarımını irdelemek için, 18 kW'lık bir asenkron motorda geniş bir hız aralığında benzetim sonuçları verilmiştir.

Keywords

• Akı Kestirimi
• Kayma Frekansı Kestirimi
• Skaler Hız Denetimi
• Algılayıcısız Hız Denetimi
• Asenkron Motor

SENSORLESS SCALAR SPEED CONTROL OF INDUCTION MOTOR WITH FLUX AND SLIP FREQUENCY ESTIMATION

Abstract

This study presents a sensorless scalar control algorithm for speed control of induction motor. Firstly, the stator flux was estimated by measuring the motor voltages and currents, then the slip frequency was calculated according to the mathematical model of the induction motor and the voltage value to be applied was recalculated according to the value of the slip frequency. An auto-voltage boost controller is designed to compensate for the dropping voltage on the stator resistor. Controller parameters were calculated with a genetic algorithm, which is one of the nature-inspired optimization algorithms. Finally, simulation results over a wide speed range are given for an 18 kW induction motor to examine the performance of the proposed control algorithm.

Keywords

• Flux Estimation
• Slip Frequency Estimation
• Scaler Control
• Sensorless Speed Control
• Induction Motor

References

1. Adiuku, C. O., Beig, A. R., Kanukollu, S. (2015). Sensorless closed loop V/f control of medium-voltage high-power induction motor with synchronized space vector PWM. 2015 IEEE 8th GCC Conference & Exhibition.
2. Aydeniz, M. G. (2005). Asenkron motorların hız algılayıcısız kontrolünde yeni bir algoritmanın geliştirilmesi ve uygulaması. Doktora Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
3. Bakan, A.F. (2002). Asenkron motorda doğrudan moment kontrolünün incelenmesi. Doktora Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
4. Batık, Z., Kaçar, S., Çavuşoğlu, Ü., Akgül, A., & Sevin, A. (2014). Kontrolör Tasarımı için GA Kullanıldığı MATLAB ve. NET Tabanlı Bir Windows Uygulaması. Academic Platform Journal of Engineering and Science, 2(1), 24-34.
5. Bingöl, O. Üç-Seviyeli Evirici ile Bir Asenkron Motorun Bulanık Mantık Tabanlı Vektör Kontrolü. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(3), 452-459.
6. Bonanno C. J., Zhen L., Xu L. (1995). A direct field oriented induction machine drive with robust flux estimator for position sensorless control. IEEE-IAS Annu. Meeting, 1995.
7. Burns, R.S. (2001). Advanced Control Engineering, Butteroworth-Heinemann, USA.
8. Chen B., Yao W., Lu Z., Lee K. (2014). A novel stator flux oriented V/f control method in sensorless induction motor drives for accuracy improvement and oscillation suppression. 2014 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition.

9. Çakır A., Çalış H., Ayrılmış A., Kızıl A. (2009). Üç fazlı asenkron motorun sabit oranlı kapalı döngü hız denetimi. 5. Uluslar Arası Teknoloji Sempozyumu.
10. Çukur, R. (2015). Vektör Denetim Yönteminde İki Farklı Hız Gözlemcisinin Karşılaştırılması Ve Motor Parametrelerindeki Değişimlerin Denetim Performansına Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
11. Dere, H.K. (2012). Asenkron motorlarda stator direnç kestirimi ile sensörsüz hız kontrolü. Yüksek Lisans Tezi. Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
12. Diaz, A., Saltares, R., Rodriguez, C., Nunez, R. F., Ortiz-Rivera, E. I., & Gonzalez-Llorente, J. (2009, May). Induction motor equivalent circuit for dynamic simulation. In 2009 IEEE International Electric Machines and Drives Conference (pp. 858-863). IEEE.
13. Dokur, E., Yüzgeç, U., Kurban M. (2021). Performance Comparison of Hybrid Neuro-Fuzzy Models Using Meta-Heuristic Algorithms for Short-Term Wind Speed Forecasting
14. Gülbahçe, M.O, Nak, H., Kocabaş, D.A. (2013). Design of a mechanical load simulator having an excitation current controlled eddy current brake. 3rd International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems, 1-5, IEEE.
15. Küllaç Ö. (2011). Asenkron motorlarda yapay zeka teknikleri kullanılarak hız kontrol tekniklerinin modellenmesi ve optimizasyonu. Yüksek Lisans Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi.
16. Otkun, Özcan (2020). Scalar speed control of induction motors with difference frequency. Politeknik Dergisi.
17. Okta S. (2009). Ac motorların gözlemleyici ile vektör denetimi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
18. Peng F. Z., Fukao T. (1994). Robust speed identification for speed-sensorless vector control of induction motors. IEEE Trans. Ind. Applicat., 1994.
19. Schauder C. (1992). Adaptive speed identification for vector control of iduction motors without rotational transducers. IEEE Trans. Ind. Applicat., 1992.
20. Sun, D., Xue, H. (2014). Speed sensorless control system of induction motor. Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics Vol. 2.
21. Vatansever, F., Deniz, S. (2013) Genetik Algoritma Tabanlı PID Kontrolör Simülatörü Tasarımı. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 18(2), 7-18.
22. Wang, C. C., Fang, C. H. (2003). Sensorless scalar-controlled induction motor drives with modified flux observer. IEEE Transactions on Energy Conversion 2003.
23. Zerdali E. (2016). Asenkron motor kontrolü için yapay zeka tabanlı algoritmaların geliştirilmesi ve gerçek zamanlı uygulamaları. Doktora Tezi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
24. Zhang, Z., Bazzi, A.M. (2019). Robust sensorless scalar control of induction motor drives with torque capability enhancement at low speeds. 2019 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) (pp. 1760-170).
25. Zorlu, S., Mergen, F. (2000) Elektrik Makineleri 2 Asenkron Makineler, Birsen Yayınevi.