Değişken yol şartlarında elektrikli araçların anlık moment ihtiyaçlarının Lyapunov tipi bir gözlemleyici ile tespiti ve kontrolü

Abstract

Elektrikli araçlarda asenkron motorlar kullanılmaktadır ve elektrikli araçlarda kullanılan bu motorları kontrol edebilmek için çeşitli kontrol yöntemleri mevcuttur. Bunlar Skaler Kontrol (V/f Kontrol), Vektörel Kontrol (Dolaylı Moment Kontrolü) ve Doğrudan Moment Kontrolü (DMK)'dür. Elektrikli araçlarda kullanılan asenkron motorların kontrolü için tercih edilen yöntemlerin başında doğrudan moment kontrolü gelmektedir. Doğrudan moment kontrolü basit ve hızlı oluşuyla diğer yöntemlerin önüne geçmektedir. Aynı zamanda Doğrudan Moment Kontrol yöntemi güçlü bir yapıya sahiptir, akı ve moment ayrı olarak kontrol edilebilmektedir. Elektrikli araçlarda kullanılan asenkron motorlarda, yolun düz veya eğimli olmasına göre değişiklik gösteren yük momenti değerleri, motor kontrolünde kararsızlıklara yol açmakta ve akımda dalgalanmalara neden olmaktadır. Doğrudan moment kontrolü yapısına uzay vektör modülasyonu (UVM) eklenmesiyle akımdaki dalgalanmalar minimuma indirilebilmektedir. Elektrikli araçlarda yol boyunca, yolun düz veya eğimli olması gibi durumlar nedeniyle anahtarlama sürelerinde değişiklikler gözlemlenebilmekte ve bu durum motor kontrolünde kararsızlıklara yol açmaktadır. Uzay Vektör Modülasyonu uygulanan Doğrudan Moment Kontrolü yapısına Lyapunov tabanlı bir Akı Gözlemleyicisi ve yine Lyapunov tabanlı bir zamanlayıcı eklenerek motor kontrolünde yaşanan karasızlıklar ve akım dalgalanmaları ortadan kaldırılmış, yokuş aşağı ve yokuş yukarı durumlarda daha rahat bir sürüş sağlanmaya çalışılmıştır. Tez çalışması sonucunda akı çemberinin daireye benzerlik yüzdesi %92'den %96'ya yükselmiş, akımdaki toplam harmonik bozulmada %23'lük, akıdaki toplam harmonik bozulmada %2,5'lik, torktaki toplam harmonik bozulmada ise yaklaşık %4'lük bir iyileşme kaydedilmiştir. Elektrikli aracın dinamik analizleri, aracın ve motorun matematiksel modellemeleri, Lyapunov Akı Gözlemleyicisi ve zamanlayıcısının matematiksel denklemleri ve sisteme uygulanması için gereken hesaplamalar yapılmıştır. Sistemin getirdiği sonuçların doğruluğu MATLAB/Simulink üzerinden yapılan simülasyonlar kanıtlanmıştır.