Mathematical Modeling Of BLDC Motors, Simulation In Matlab/Sımulink Environment, And Dynamic Performance Analysis Under Voltage Sag Conditions
Abstract
In this study, the electrical and mechanical dynamics of a three-phase Brushless DC (BLDC) motor were mathematically modeled and successfully simulated in the MATLAB/Simulink environment. By applying the six-step commutation technique to the developed model, performance analyses were conducted under both nominal operating voltage (24 V) and undervoltage scenarios (22 V, 20 V, and 18 V). The simulation results revealed that a decrease in the input voltage led to reductions in motor speed, a weakening of the torque response, and an increase in the settling time. Particularly under low-voltage conditions, it was observed that the dynamic response of the system deteriorated and the motor reached steady-state more slowly. Accordingly, this study offers valuable insights into the behavior of BLDC motors under varying input voltage levels and provides original data to support performance optimization and reliability enhancement in motor drive design.
Keywords
BLDC motor
,
voltage sag
,
Motor modeling
,
MATLAB/Simulink
BLDC Motorlarının Matematiksel Modellemesi, Matlab/Simulink Ortamında Simülasyonu ve Gerilim Düşümü Altında Dinamik Performans Analizi
Öz
Bu çalışmada, üç fazlı fırçasız doğru akım (BLDC) motorunun elektriksel ve mekanik dinamikleri matematiksel olarak modellenmiş ve MATLAB/Simulink ortamında başarıyla simüle edilmiştir. Model üzerinde altı adım komütasyon tekniği uygulanarak, hem nominal çalışma gerilimi (24V) hem de düşük gerilim senaryoları (22V, 20V, 18V) altında motor performansı analiz edilmiştir. Simülasyon sonuçları, giriş geriliminin azalmasına bağlı olarak motor hızında düşüş, tork karakteristiğinde zayıflama ve kararlı duruma ulaşma süresinde uzama olduğunu ortaya koymuştur. Özellikle düşük gerilim koşullarında sistemin dinamik tepkisinin azaldığı ve kararlılığın geciktiği gözlemlenmiştir. Bu kapsamda çalışma, BLDC motorların farklı gerilim seviyeleri altındaki davranışlarını sistematik biçimde inceleyerek, sürücü tasarımlarında performans optimizasyonu ve güvenilirlik artırımı açısından önemli veriler sunmaktadır.
Anahtar Kelimeler
BLDC motor
,
gerilim düşümü
,
Motor modelleme
,
MATLAB/Simulink