Verimli ve Sessiz Motor Sürücüleri Nasıl Tasarlanabilir?
Elektrikli sürücülerin benimsenmesinin en önemli faktörlerinden biri sağladıkları yüksek verimliliktir. Güç elektroniği ve dijital kontrol sayesinde, elektrikli sürücüler ayarlanabilir ve optimize edilebilir, bu da sürdürülebilirliği artırabilir ve mekanik hareketleri üretmek için gereken enerji tüketimini azaltabilir. Elektrikli araçlar veya diğer elektrikli taşıtlar için bu, aracın menziliyle doğrudan ilişkilidir.
Güç dönüştürücüsü ve kontrolü, elektrik motoru üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Bu bileşenler ayrı ayrı tasarlanırsa, ilk kez bağlandığında bazı hayal kırıklığı yaratan davranışlarla karşılaşabilirsiniz. Bu karmaşık etkileşimlerin detaylı şekilde anlaşılması, tüm performans gereksinimlerinin karşılandığından emin olmak için tasarım sürecinin erken aşamalarında sanal testlerle gerçekleşmelidir. Bu sadece motor sürücüsünün verimliliği için değil, aynı zamanda sıcaklık artışının ve olası gürültü sorunlarının gözlemlenmesi için de geçerlidir.
Simülasyon teknolojileri artık sürücünün her bir bileşenini ve bunların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini ayrıntılı olarak temsil eden bu tür değerlendirmeleri mümkün kılabiliyor. Bu, geç ve maliyetli yeniden tasarımlardan kaçınmak için sanal olarak çeşitli durumların test edilmesine olanak tanır. Motor sürücülerini simüle ederken, motor ve güç dönüştürücü gibi bileşenlerin yakınsaması ve makul çözümleme sürelerinin sağlanması için basitleştirilmiş bir şekilde temsil edildiği sıkça karşılaşılan bir durumdur. Bu, çoklu tasarım faktörlerinin detaylı analizi için ideal değildir. Altair çözümleri, güç dönüştürücüsü ve motorların en uyguna yakın modellerinin kullanılmasına olanak tanır ve ardından sistem performansı üzerinde çeşitli tasarım kararlarının etkilerini yakalar. Bu, otomotiv, havacılık ve ağır sanayi araçlarının elektrifikasyonunda kullanılan tüm motor sürücülerine genel olarak uygulanabilir.
Motor sürücüleri, güç elektroniği ve motor kontrol tasarımına özel bir araç olan Altair® PSIM™‘de simüle edilebilir. Tamamlayıcı olarak, Altair® Flux® ve Altair® FluxMotor® gibi sonlu eleman tabanlı araçlar, PSIM tarafından doğrudan kullanılabilen ve 1D‘de temsil edilen sistemin geri kalanına bağlanabilen elektrik makinelerinin indirgenmiş modellerini sağlayabilir. Hem motor hem de invertör için yüksek doğruluklu modeller kullanılabilir. Temel ilgi alanları, birleşik motor sürücüsünün verimliliği, motorun kontrol edilebilirliği ve torktaki uzamsal harmonik dalgalanma gürültü ve titreşime (NVH) katkıda bulunacak kadar büyük ve yeterince düşük frekansta olabileceğinden, geliştirilen tork özellikle ilgi çekicidir.
Elektrikli bir araçta kullanılan tipik bir çekiş makinesi (Daimi Mıknatıslı Senkron Makine) örneğini ele alalım. Tablolar Flux’tan çıkarılmış ve daha sonra PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) kontrolünü uyguladığımız PSIM‘de kullanılmıştır. Çalışma noktalarını değiştirmek için bazı komut dosyaları kullanma Şekil 2’de gösterildiği gibi motorun, invertörün ve tüm sürücünün verimlilik haritalarını elde etmek mümkündür.
PSIM simülasyonu ayrıca kullanıcıların PWM kontrolü ile ortaya çıkan harmonik içerikten kaynaklanan kayıpların kesin bir değerlendirmesini yapabilmek için Flux’a geri beslenebilecek akım şekillerini elde etmelerini sağlar. Şekil 3, saf sinüzoidal kaynakla karşılaştırıldığında artan daimi mıknatıs ve sargı kayıpları nedeniyle sıcaklıktaki artışı göstermektedir. Bunun, kuvvetleri çıkararak ve bir titreşim analizi gerçekleştirerek hesaplayabileceğimiz makinenin gürültüsü üzerinde de bir etkisi vardır.
Motor, invertör ve kontrol arasındaki güçlü etkileşimi anlamak, optimum bir motor sürücüsü tasarlamanın anahtarıdır. Yüksek doğruluklu modellere dayanan simülasyonlar çeşitli etkileri yakalayabilir ve erken tasarım kararlarına olanak tanır.
Bu konuda daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, güç elektroniği konulu Accelerate E-NNOVATION web semineri serisi kayıtlarını izleyebilirsiniz.
Soru ve taleplerinizi iletişim formunu kullanarak paylaşabilirsiniz
