TEK FAZLI ASENKRON MOTORLAR İÇİN DEĞİŞKEN HIZLI BİR SÜRÜCÜ SİSTEMİ TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Abstract

Tek fazlı asenkron motorlar küçük güç gerektiren ev aletleri ve üç fazın olmadığı endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Değişken hız gerektiren uygulamalarda bu motorların hızlarının kontrol edilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada tek fazlı asenkron motorların yapıları dikkate alınarak hızlarının ne şekilde ve hangi yöntemlerle değiştirilebileceği incelenmiştir. Tek fazlı motor sürücülerinde kullanılan evirici yapıları ve bunlarda kullanılan modülasyon yöntemleri incelenmiştir. Değişken hızlı tek fazlı asenkron motor sürücü sistemi için aşırı öğrenme makinesi tabanlı seçilen harmoniklerin eliminasyonu darbe genişlik modülasyonu önerilmiştir. Aşırı öğrenme makinesi tek gizli katmanlı ileri beslemeli sinir ağları için önerilen çok hızlı bir öğrenme algoritmasıdır. Aşırı öğrenme makinesine giriş olarak modülasyon indeksi uygulanmıştır. Çıkış ise bu modülasyon indeksine karşılık gelen anahtarlama açılarıdır. Aşırı öğrenme makinesinin çıkış sayısı elimine edilecek harmonik sayısına bağlıdır. Önerilen sistemin benzetimi yapılarak kapsamlı testler gerçekleştirilmiştir. Yapılan tüm benzetimlerde seçilen düşük dereceli harmonikler başarıyla elimine edilmiştir. Benzetim sonuçları deneysel sonuçlarla teyit edilmiştir. Son olarak, önerilen aşırı öğrenme makinesi tabanlı seçilen harmoniklerin eliminasyonu darbe genişlik modülasyonu ile, tek fazlı asenkron motorun gerçek zamanlı açık çevrim V/f hız kontrolü yapılıp, performansı incelenerek sonuçlara yer verilmiştir. Motor herhangi bir hızla döner iken devir yönü değişikliği de dahil olmak üzere, değişik referans hızlar için alınan sonuçlardan, aşırı öğrenme makinesi tabanlı seçilen harmonik eliminasyonlu V/f kontrollü tek fazlı motorun verilen referans hızı iyi bir şekilde takip ettiği görülmüştür. Geliştirilen sistem ile hem tek fazlı motorların hız kontrolü yapılmış hem de tüm çalışma bölgelerinde düşük dereceli harmonikler yok edilmiştir.

Single-phase induction motors are widely used in low power industrial and domestic applications where three phase is unavailable. It is required to control the speed of the motor when the application need variable speed. In this study, how the speed of a single phase induction motor is examined and the methods for speed change is given by considering its structure. Inverter topologies used in a single-phase motor drives and the modulation methods have been examined. For a variable-speed induction motor drive system, extreme learning machine based selective harmonic elimination pulse width modulation has been proposed. Extreme learning machine is a very fast learning algorithm developed for single hidden layer feed forward neural networks. The modulation index is used as an input to the extreme learning machine. The outputs of the extreme learning machine are the switching angles corresponding to this modulation index. The number of the outputs of the extreme learning machine depends on the number of harmonics to be eliminated. The proposed system has been simulated and and extensive tests have been made. In all cases selected low-order harmonics have been successfully eliminated. Simulation results were confirmed by experimental results. Finally, real time open loop V/f speed control of single-phase induction motor with the proposed extreme learning machine based selective harmonic elimination pulse width modulation was implemented and the performance was investigated and results were presented. A good speed tracking performance has been obtained for different reference speeds including change of direction of rotation at any speed. With the proposed system, both the speed control and the harmonic elimination were made for all speed range of single phase induction motor.