TEK FAZLI VE İKİ FAZLI ASENKRON MOTORLAR İÇİN YENİ BİR DİREKT AA-AA ÇEVİRİCİ TASARIMI

Abstract

Tek fazlı asenkron motorlar; düşük güçlü endüstriyel makinalarda ev uygulamalarında ve tek fazlı şebekenin olduğu birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Sincap kafesli asenkron motor yüksek kalkış momenti elde etmek için yardımcı stator sargısına, kalkış kapasitörüne ve merkezkaç anahtarına ihtiyaç duyar. Yüksek moment ihtiyacı olan uygulamalarda, yüksek kalkış ve yüksek sürekli çalışma momenti üretmek için kalkış ve daimi kapasitörler birlikte kullanılırlar. Tek fazlı asenkron motorlar sabit genlikli ve frekanslı gerilim kaynağına bağlandıklarında sabit hızda çalışırlar. AA motorunun hızı çıkışında değişken genlikli/frekansa sahip gerilim kaynaklı bir evirici ile kontrol edilebilir. Ancak, bu yapı büyük DA- bara kondansatörü ve ekstra hacim ile kontrolsüz doğrultucuya ihtiyaç duyması gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Ek olarak, şebekenin güç kalitesi kontrolsüz doğrultucunun yapısından dolayı önemli ölçüde bozulur. Bu dezavantajlar bir AA-AA matris çevirici yapısı kullanılarak giderilebilir. Bu tezde, AA şebekesi kullanılarak iki fazlı ayarlanabilir çıkış gerilimi elde etmek için iki fazlı AA-AA matris çevirici tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan çevirici bir R-L yükü ve iki faz sargısına sahip standart tek fazlı bir asenkron motor için test edilmiştir. Çevirici, 90 derece faz farkına sahip iki fazlı çıkış gerilimi üretebilir. Böylece, motorun düzgün çalışması için kalkış/daimi kapasitör ve merkezkaç anahtarı gibi gereksinimlere ihtiyaç duymaz. Çıkış gerilimleri ve yük akımları farklı çıkış frekansları için benzetim ve deneysel sonuçlar ile analiz edilmiştir. Motorun hız performansı çeşitli frekans değerleri için analiz edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Tek Fazlı Matris Çevirici, Tek Fazlı Asenkron Motor, Benzetim

The single-phase asynchronous motors are widely used in low power industrial machines, home applications and many applications where single-phase grid is used. The squirrel-cage rotor type induction motor requires auxiliary stator windings, starting capacitor and centrifuge switch in order to have high starting torque. In applications where high torques are required starting and running capacitors are used together in transient and steady-state. The single-phase asynchronous motor operates at a constant speed when connected to a fixed amplitude and frequency voltage source. Speed of an AC motor can be controlled by a voltage source inverter with variable amplitude/frequency. However, this structure has some disadvantages such as requiring a bulky DC-link capacitor and uncontrolled rectifier circuit. In addition, the power quality of the grid significantly decreases due to the uncontrolled rectifier nature. These disadvantages can be eliminated by using an AC-AC matrix converter structure. In this thesis, a two-phase AC-AC matrix converter has been designed and performed to obtain two-phase adjustable output voltage. The converter has been tested with an R-L load and a standard single-phase asynchronous motor with two-phase winding. The converter can generate two-phase output voltages with 90 degree phase-shift. As a result, the motor does not need any starting/running capacitors and a centrifuge switch. Simulation and experimental results of the output voltages and load currents have been given for various output frequency. The performance of the motor has been also demonstrated for various output frequencies. Keywords: Single-phase matrix converter, Single-phase asynchronous motor, Simulation