Asenkron motorun dsPIC tabanlı kesirli PI hız kontrolü

Abstract

Endüstride değişken hızlı tahrik sistemlerinde doğru akım makinaları yerine maliyetlerinin düşük olmaları, olumsuz ortam koşullarına dayanıklı olmaları, bakım gerektirmemeleri, fırça ve kollektör bulundurmamaları sonucu az arıza yapmalarından dolayı asenkron makinalar son yıllarda sıkça tercih edilmektedir. Asenkron makinaların bu üstün özelliklerine rağmen kontrolü oldukça karmaşık bir yapıdadır. Asenkron makinalarda hız kontrolünde kutup sayısının, stator gerilimi veya frekansının değiştirilmesi yöntemleri kullanılmaktadır. Frekans değiştirilerek yapılan hız kontrolünde motorun maksimum moment değerinde sabit kalması sağlanır. Bu nedenle gerilim / frekans (V/f) oranı (veya akı) yaklaşık olarak sabit tutulur. Bu tezde asenkron motorun hızı stator frekansının değiştirilmesi ile kontrol edilmiştir. Bunun için şebeke gerilimi öncelikle tasarlanan bir fazlı doğrultucu ile doğru gerilime dönüştürülmüş, daha sonra bu doğru gerilimden IGBT yarı iletken elemanlarla tasarlanan evirici (inverter) devresi kullanılarak 3 fazlı değişken frekanslı gerilim elde edilmiştir. Değişken frekansın elde edilmesi ve hız kontrolünün gerçekleştirilebilmesi için dsPIC30F4011 mikrodenetleyicisi kontrolör olarak kullanılmıştır. Sürücü devresi tamamlandıktan sonra hız kontrolünde klasik PI ve kesirli PI kontrol algoritmaları uygulanmış ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Kesirli PI kontrolör sonuçlarının klasik PI kontrolöre göre daha iyi olduğu görülmüştür.

In recent years, induction machines are preferred in variable speed drive systems instead of direct current machines because of their low-cost, working well at bad environmental conditions, maintenance free, making less fault due to not containing brush and collector. Although induction machines have a lot of advantages, their control system is quite complex. Number of poles, stator voltage or frequency changing methods have been used for speed control of induction machines. It is maintained stable of the torque value of induction motor at maximum value in the speed control by changing frequency. Therefore, voltage / frequency (V/f) ratio (or the flux) is kept approximately constant. In this thesis, the speed of the induction motor have been controlled by changing the stator frequency. First of all ac line voltage is converted to dc voltage by single-phase rectifier, then 3-phase variable frequency voltage has been obtained from this direct voltage by using inverter circuit designed with the usage of IGBT semi-conductor devices. dsPIC30F4011 microcontroller has been used as a control unit. In order to obtain variable frequency and control the speed, after completion of the inverter drive circuit, integer order PI and fractional order PI control algorithms have been applied and the results have been compared in the speed control. It has been seen that the fractional order PI controller results have better compared to the integer order PI controller.