CONTROL AND ANALYSIS OF A THREE PHASE INDUCTION MOTOR BY USING STM32

Abstract

Üç fazlı asenkron motorlar, yüksek verim, yüksek güvenilirlik, yüksek güçlü ve sağlam yapının ihtiyaç duyulduğu uygulamalar için en uygun makinelerdir. Asenkron motorun hızının kontrol edilmesi, uygulamaların çoğu için en önemli amaçlardan biridir. Orta ve yüksek güçlü uygulamalarda, asenkron makinenin hızını kontrol etmek için, motorun çalışması sırasındaki geçici durum veya yükteki ani değişiklikler sırasında motorun hasar görmesini önlemek için akımın anlık olarak kontrol edilmesi gerekir. Bu çalışmada, üç fazlı asenkron makinelerin hızını kontrol etmek için indirek vektör kontrol (IFOC) yaklaşımı kullanılmaktadır. Bu yöntemde motorun hızını sabit tutmak ve güvenli çalışmasını sağlamak için akımlar ve gerilimler anlık olarak kontrol edildi. Bu tezde ilkin 0.25 kw üç fazlı bir asenkron motor IFOC çalışması için MATLAB / SIMULINK modeli gerçekleştirildi ve teorik sonuçlar alındı. Modeli gerçekleştirilen asenkron motorun, güç ve sürücü kartı gerçekleştirilerek açık ve kapalı çevrim kontrolü yapılarak deneysel sonuçlar alındı. Kontrol için ihtiyaç duyulan tetikleme sinyalleri STM32 kullanıldı, kontrol kodları C programlama dili ile yazıldı. Güç ve tetikleme devreleri Protues platformu kullanılarak tasarlandı ve fiziksel üretimleri gerçekleştirildi. Güç devresinde üç fazlı bir köprü doğrultucu, IGBT'den oluşan evirici ve tetikleme sinyal üreticisinden oluşmaktadır. Tetikleme sinyallerini üretmek için STM32F103C8 mikro kontrolör ve ayrıca motor konum bilgisi almak için bir enkoder kullanıldı. Deneysel çalışmalar 0.25 kw gücünde bir üç fazlı asenkron motor kullanılarak, açık ve kapalı çevrim kontrollerinin doğru çalışıp çalışmadığı deneysel olarak test edildi. Elde edilen sonuçlar ile teorik ve deneysel çalışmaların doğruluğu gösterildi.

Three-phase induction motors are the essential machines for high power applications where high efficiency, high reliability, and robust construction are required. Controlling the speed of the induction motor is one of the most important targets for most applications, especially in electric cars. However, in medium and high power applications, to control the speed of the induction machine, the current must be controlled instantaneously to prevent the motor from damage during the transient condition while the motor starts up or the sudden changes of the load. Therefore, the IFOC approach is recently used to control the speed of three-phase induction machines. In this method, the currents and the voltages are controlled instantaneously to keep the speed of the motor constant and provide safe operations. In this thesis, 0.25 kW three-phase induction motor modeled by MATLAB / SIMULINK and simulated in Direct-On-Line (DOL) condition after that for applying Indirect Field Orienteion Control (IFOC) method a three PI controller needed for current, flux and speed loop also they designed a cording to a motor's parameter that found them in Laboratory and calculated by hand after that the motor controlled by IFOC with adding some extra point to increasing the performance of system like lookup table for more protecting the motor from high voltage and also filed weakening designed. In the practical part inverter, rectifier, and sensor boards designed using proteus platform then the open-loop test is done by using 0.25 kW three-phase IM, Rectifier board, Inverter board, STM32F103C8 microcontroller and tested them using the Space Vecor Pulse Width Modulation (SVPWM) signals that designed by the microcontroller. Then for closed-loop control is done using 0.25 kW three-phase IM , Rectifier board , Inverter board ,sensor board, STM32F103C8 microcontroller) and IFOC method implemented.