MATRİS ÇEVİRİCİDEN BESLENEN TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN PSPİCE BENZETİMİ VE TASARIMI

Abstract

Yüksek Lisans Tezi ÜÇ FAZ GİRİŞ İKİ FAZ ÇIKIŞLI MATRİS ÇEVİRİCİDEN BESLENEN TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN PSPICE MODELLEMESİ Şermin ALTAŞ Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı 2002, Sayfa:97 Bu tezde, R-L yükünü ve tek fazlı asenkron motoru besleyen üç faz giriş iki faz çıkışlı Matris çeviricinin Pspice modellemesi ve simülasyonu yapılmıştır. Tek fazlı asenkron motorlar evlerde ve endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek fazlı asenkron motorlarda hız kontrolü için değişken gerilim ve/veya frekansa ihtiyaç vardır. Bu, de link inverterlerle yapılabildiği gibi frekans çeviricilerle de gerçekleştirilebilinir. İnverterler de linklerinde sistemin üçte birini kaplayan büyük kapasitörlere ihtiyaç duyması yanında giriş akım dalga şekilleri sinüsoidalden uzaktır. Bu da giriş güç faktörlerinin düşük olmasına sebep olmaktadır. Matris çeviriciler; dört bölgeli çalışma, sinüsoidal giriş ve çıkış akımları, minimum pasif elemana ihtiyaç duyması, kontrol edilebilinir yer değiştirme faktörü avantajlarına sahiptir. Matris çeviricilerin bir dezavantajı maksimum çıkış geriliminin giriş geriliminin %86.6'sı olmasıdır. Matris çeviricinin çıkış geriliminin iyileştirilmesi için çıkış gerilim dalga şekillerine giriş ve çıkış gerilimlerinin üçüncü harmonikleri ilave edilir. Üç fazlı Matris çeviricilerde çeviriciyi besleyen üç fazlı kaynağın nötürü ile çeviricinin çıkışına bağlı yükün nötürü izoleli olduğu için bu üçüncü harmonikler yükte görülmezler. Fakat Matris çeviricinin tek fazlı bir yükü beslemesi durumunda yük tek fazlı çıkış ile giriş kaynağının nötürüne bağlı olduğundan, yükte üçüncü harmonik akımlarının akışı gözlemlenecektir. Bu da yükün motor olması durumunda perfonmansını etkileyecektir. Bu tezde yeni bir yaklaşım ile tek fazlı asenkron motor, Matris çeviricinin iki çıkış fazı arasına bağlanmıştır. Üçüncü harmonikler fazlar arası gerilimde görülmeyeceğinden motor akım ve gerilim dalga şekilleri sadece birinci harmonik ve anahtarlama harmoniklerine sahip olacaktır. Bu durum tezde Pspice benzetim sonuçlarıyla gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler : Matris çevirici, Pspice benzetimi, Tek fazlı asenkron motorII ABSTRACT Master Thesis PSPICE MODELLING OF THE SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR FED BY 3-TO-2 PHASE MATRIX CONVERTER Şermin ALTAŞ Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Electrical and Electronics Engineering 2002, Page :97 In this thesis, Pspice modelling and simulation of the three-to-two phase Matrix converter feeding an R-L load and single-phase induction motor has been performed. A single-phase induction motor (SPIM) is widely used in industrial and household applications. It is necessary to have varible voltage and frequency for using the SPIM at various speed applications. This can be provided using frequency converters such as dc link inverters. In this case, the inverter requiers a large capacitor in the dc link which occupies one-third of the system. The Matrix converter offers the advantages of four-quadrant operation, sinusoidal input and output waveforms, minimum energy storage components, controllable displacement factor. A disadvantage of the Matrix converter is the fact that the maximum output voltage is limited to 86.6 % of the input voltage. In order to increase the output voltage of the Matrix converter third harmonics of the input and output waveforms are added to the target output waveforms. These harmonics do not appear at the output because of the isolation between the neutral point of the input supply and the load. However, in the single phase Matrix converter since the load is connected between the single phase Matrix converter output and input supply neutral, third harmonic current flow in the load will be observed. This affects the performance of the system in case of the motor load. This thesis presents a novel circuit configuration in which the single phase motor is connected between two output phases of the Matrix converter. Since the third harmonics do not appear in the line-to-line output voltages the motor voltage and currents will have the main harmonic associated to the switching harmonics. This has been demonstrated with Pspice simulation results. Key Words: Matrix converter, Pspice simulation, Single-phase induction motor