BRUSHLESS DC MOTOR (BLDC) SPEED CONTROL WITH HARMONIC INJECTION METHOD

Yıl 2019, Cilt: 14 Sayı: 1, 27 - 36, 31.01.2019

Meltem Tetik

Öz

Nowadays, brushless direct current motors (BLDC) are
often preferred (used) in home appliances, computer systems, medical
electronics, space technology, military applications, robotics systems, etc.
BLDC motors are frequently used in applications since they have features such
as high momentum, efficiency, long lifetime, and precise speed control. BLDC
motors working principle is similar with brushed DC motors working characteristic.
Since the permanent magnets in the rotor of the BLDC motors provide excitation,
there is no need for brush and collector assemblies. Besides to these positive
features, an additional power electronic circuit is necessary to control motor;
and in order to get the position information to maintain commutation an
additional position sensor is required. It is known that the fluctuation in the
torque is excessive due to the current ripple when the speed control of the
BLDC motor is performed. In this study, it is aimed to perform speed control of
BLDC motor with harmonic injection method in order to reduce torque ripple. The
mathematical model of the BLDC engine has been created in MATLAB/Simulink in
order to make the simulation of control.

Anahtar Kelimeler

Brushless DC Motor(BLDC), Harmonic Injection, Speed Control, S-Curve, MATLAB/Simulink

HARMONİK EKLEME YÖNTEMİ İLE FIRÇASIZ DC MOTORUN (BLDC) HIZ DENETİMİ

Öz

Günümüzde, ev aletlerinde,
bilgisayar sistemlerinde, tıp elektroniğinde, uzay teknolojilerinde, askeri
alanlarda, robotik sistemlerde v.b. çoğunlukla fırçasız doğru akım motorları(BLDC) 
 tercih edilmektedir. BLDC motorlar;
yüksek maksimum momente ve verime, uzun ömre ve hassas bir şekilde hız kontrol
edilebilirliğine sahip olduklarından uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır.
BLDC motorların çalışması; fırçalı DC motorların çalışma karakteristiğine
benzemektedir. BLDC motorların rotorunda bulunan sabit mıknatıslar uyartımı
sağladığından fırça ve kollektör düzeneklerine gerek yoktur. Bu olumlu
özelliklerinin yanında, motoru kontrol etmek için harici bir güç elektroniği
devresine ve komütasyonu sağlamak için ise gerekli konum bilgisini elde etmek harici
bir pozisyon sensörüne ihtiyaç duyulmaktadır. BLDC motorun hız denetimi
yapılırken akımda oluşan dalgalanmadan dolayı üretilen torktaki dalgalanmanın
fazla olduğu bilinmektedir. Bu çalışma ile moment dalgalanmasını azaltmak için
harmonik ekleme yöntemi ile BLDC motorun hız denetimi yapılması amaçlanmıştır.
BLDC motorun matematiksel modeli MATLAB/Simulink’de oluşturularak, kontrolün
simülasyonu yapılacaktır.

Anahtar Kelimeler

Fırçasız Doğru Akım Motoru, Harmonik Ekleme, Hız Denetimi, MATLAB/Simulink, MATLAB/Simulink

Kaynakça

• [1] Nasar, S.A., Boldea, I., and Unnewhr, L.E., (1993). Permanent Magnet, Reluctance and Self-Synchronous Motors. CRC Press, USA, 107-215.
• [2] Song, X., Han, B., Zheng, S., and Fang, J., (2018). High Precision Sensorless Drive for High-Speed BLDC Motors Based on the Virtual Third Harmonic Back-EMF, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol:33, pp:1528-1540.
• [3] Gipper, P.D., (1988). Accurate torque-speed performance predic-tion for brushless DC motors. in Proc. NAECON, pp:1092-1097.
• [4] Aydoğdu, Ö., (2006). Fırçasız Doğru Akım Motorlarının Genetik Tabanlı Bulanık Denetleyici İle Sensörsüz Kontrolü. Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendsiliği.
• [5] Kameswara Rao, R., Srinivas, P., and Suresh Kumar, M.V.,(2014). Design and Analysis of Various Inverters Using Different Pwm Technıques. The International Journal of Engineering and Science (IJES), pp:41-51.
• [6] ThinhQuach, N., Sang Heon, C., Seungmin, L., and Ho-Chan, K., (2016). Analyzing Modulation Techniques for the Modular Multilevel Converter. International Journal of Computer and Electrical Engineering, Vol:4, No:4.
• [7] Abbas, K.K. and Obed, A., (2018). Speed and Current Limiting Control Strategies for BLDC Motor Drive System: A Comparative Study. International Journal of Advanced Engineering Research and Science (IJAERS), Vol:5, Issue:2.