Journals / Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2022 / Cilt: 12 - Sayı: 4
Investigation of the effect of stator resistance on direct torque control and application of permanent magnet synchronous motor
- Pages
- 1102–1119
- DOI
- —
Abstract
Permanent magnet synchronous motors are a type of motor that is becoming more and more popular due to some superior features together with the technological developments in power electronics. The fact that these motors can produce maximum torque even at zero speed, low maintenance costs and high power/weight ratio has increased their use. In this study, the direct torque control method from vector control methods was used. This method has been investigated by considering the change in the stator winding resistance caused by the temperature increase depending on the operation of the motor and has been applied to a permanent magnet synchronous motor by using a voltage-sourced voltage-controlled inverter circuit. The modeling of the electric motor has done with the d-q model and this model has used in the simulation study. In order to realize the direct torque control of the motor, torque and flux calculations have been made using the current and voltage data applied to the motor. The obtained flux and torque errors have been applied as input to the hysteresis comparator. The switching strategies in the pulse width modulation method used in the inverter control have realized the torque and speed control of the permanent magnet synchronous motor by using the data obtained from the hysteresis output. The variation of winding resistance with temperature and its effect on different speeds and torque control of the motor has been investigated by keeping all other motor parameters constant. The effect of the stator winding resistance on the speed and torque control of the motor has been shown in simulation studies.
Özet
Sürekli mıknatıslı senkron motorlar güç elektroniğindeki teknolojik gelişmelerle birlikte bazı üstün özellikleri sebebiyle kullanımı gittikçe yaygınlaşan bir motor türüdür. Bu motorların sıfır hızda bile maksimum moment üretebilmeleri, bakım maliyetlerinin düşük, güç/ağırlık oranının yüksek olması kullanımını artırmıştır. Bu çalışmada vektör kontrol yöntemlerinden doğrudan moment kontrol yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem motorun çalışmasına bağlı olarak sıcaklık artışı sonucunda meydana gelen stator sargı direncinin değişimi göz önünde bulundurularak incelenmiş ve gerilim kaynaklı gerilim kontrollü bir everici devresi kullanılarak sürekli mıknatıslı senkron motora uygulanmıştır. Motorun modellenmesi d-q modeli ile yapılmış ve benzetim çalışmasında bu model kullanılmıştır. Motorun doğrudan moment kontrolünü gerçekleştirmek için motora uygulanan akım ve gerilim bilgileri kullanılarak moment ve akı hesaplamaları yapılmıştır. Elde edilen akı ve moment hataları histerezis karşılaştırıcıya giriş olarak uygulanmıştır. Evirici kontrolünde kullanılan darbe genişlik modülasyon yöntemindeki anahtarlama stratejileri histerezis çıkıştan elde edilen veriler kullanılarak sürekli mıknatıslı senkron motorun moment ve hız kontrolünü gerçekleştirmiştir. Sargı direncinin sıcaklıkla değişimi, motorun farklı hız ve moment kontrolü üzerindeki etkisi diğer tüm motor parametreleri sabit tutularak incelenmiştir. Benzetim çalışmaları ile stator sargı direncinin motorun hız ve moment kontrolü üzerindeki etkisi gösterilmiştir.