Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması
Yıl: 2019 Cilt: 7 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 802 - 817 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/gujsc.581524 İndeks Tarihi: 13-04-2020
Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması
Öz: Döngüde donanımsal benzetim (DDB), gerçek zamanlı benzetime imkân veren ve son yıllarda hem araştırmada hem de endüstriyel ürün geliştirmede yaygın bir şekilde kullanılan bir tekniktir. Bu yöntemde kullanılan benzeticiler gerçek zamanlı benzetim gerçekleştirebilen platformlardır. Platformun seçimi, modelleme esnekliği ile yüksek doğruluk oranlı sistem gerçek zaman davranışını elde etme yönlerinden önemlidir. Bu çalışmada, elektrik sürme sistemlerinin benzetiminde kullanılan DDB yapıları tanıtılmış, gerçek zamanlı DDB’yi gerçekleştirebilen benzetim platformları karşılaştırılmalı incelenmiş ve elektrikli sürme sistemleri uygulama alanlarına göre uygun platform önerilerinde bulunulmuştur. Durum çalışmasında, örnek bir vektör kontrollü kalıcı mıknatıslı senkron motor (KMSM) sürücüsünün gerçek zamanlı benzetimi 3.0 GHz’de çalışan Intel işlemci çekirdeği ve bir SPARTAN-3 kullanıcı programlamalı kapı dizisi (FPGA) içeren, paralel işleme izin veren karma bir platformda gerçekleştirilmiş ve gerçek zamanlı benzetimde karşılaşılan meseleler tartışılmıştır. Sonuçlar, vektör kontrollü bir KMSM sürücüsünün gerçek zamanlı DDB’sinin çok çekirdekli işlemci ve FPGA içeren benzetici ile gerçekleştirilebileceğini göstermiştir. Sonuçlar doğrultusunda, daha yoğun hesaplama içeren ve daha yüksek frekanslı anahtarlamalı elemanlara sahip kontrol sistemlerinin DDB’si için uygun gerçek zamanlı benzetici platform önerilerinde bulunulmuştur.
Anahtar Kelime: Konular:
Real-Time Hardware-In-The-Loop Simulation of Electric Drive Systems: An Implementation of Permanent Magnet Synchronous Machine Drive
Öz: Real-time hardware-in-the-loop (HIL) simulation has recently become convenient method in both research and industrial product development. The simulators used in HIL simulation includes hardware platforms that enables a real-time simulation. The choice of suitable platform is important in terms of providing modeling flexibility and mimicking real-time behavior with higher accuracy. In this study, HIL structures used in real-time simulation of electric drive systems are presented, hardware-assisted real-time simulators are comparatively assessed, and suitable platforms are suggested with respect to the applications of electric drive systems. In the case study, a real-time simulation of vector controlled permanent magnet synchronous machine (PMSM) drive system is performed on a hybrid parallel hardware platform with an Intel core at 3.0 GHz and a field programmable gate array (FPGA), and the issues associated with the realtime simulation are discussed. It is shown that the real-time HIL simulation of a vector controlled PMSM drive can be realized on a multi-core and FPGA based hybrid platform. In line with the results, suitable real-time HIL simulation platforms are suggested for the control systems with more computationally intensive and higher switching frequency components.
Anahtar Kelime: Konular:
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
0
0
0
- [1] E. Yaylacı, İ. Yazıcı, Otonom bir Rüzgâr Enerji Sistemi için Örnek Test Düzeneğinin Gerçeklenmesi, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7 (1), 175-183, 2019.
- [2] M.D.O. Faruque, v.d., Real-time simulation technologies for power systems design, testing, and analysis, IEEE Power and Energy Technology Systems Journal 2(2), 63-73, 2015.
- [3] Z. Doğru, Döngüde Donanımsal Benzetim ve Gerçek Zamanlı Gömülü Sistemler, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2012.
- [4] W. Ren, v.d., Interfacing Issues in Real-Time Digital Simulators, IEEE Trans. on Power Delivery, 26(2), 1221-1230, 2011.
- [5] A. Sarikan ve M. T. Aydemir, Gerçek Zamanli Benzetim ve Kapali Döngü İçerisinde Donanim Desteği: Uygulamalar ve Sinirlamalar, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 24(3), 517-524, 2009.
- [6] S. Mojlish, N. Erdogan, D. Levine, and A. Davoudi, Review of Hardware Platforms for Real-Time Simulation of Electric Machines, IEEE Trans. on Transportation Electrification, 3(1), 130-146, 2017.
- [7] S. Tezcan, Rüzgâr Santrallerinin Modellenmesi ve Rüzgâr Santrallerinin İletim Sistemi Üzerindeki Etkilerinin Incelenmesi, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 5 (3), 197-212, 2017.
- [8] R. Champagne, L. A. Dessaint, H. Fortin-Blanchette, and G. Sybille, Analysis and validation of a realtime AC drive simulator, IEEE Trans. on Power Electronics, 19(2), 336-345, 2004.
- [9] LF. Pak and V. Dinavahi, Real-time simulation of a wind energy system based on the doubly-fed induction generator, IEEE Trans. on Power Systems 24(3), 1301-1309, 2009.
- [10] N.R. Tavana and V. Dinavahi, A general framework for FPGA-based real-time emulation of electrical machines for HIL applications, IEEE Trans. on Industrial Electronics 62(4), 2041-2053, 2015.
- [11] M. Peker, O. Özkaraca, Büyük ölçekli veri setleri için GPU hızlandırmalı melez bir GA-SVM: CuGA-SVM, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6 (3), 581-591, 2018.
- [12] Z. Zhou and V. Dinavahi, Parallel massive-thread electromagnetic transient simulation on GPU, IEEE Trans. on Power Delivery 29(3), 1045-1053, 2014.
- [13] M. Yeşilbudak, S. Ermiş, R. Bayındır, Farklı Baralara Sahip Güç Sistemlerinde Yük Akışı Analiz Metotlarının Karşılaştırılması, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 5 (3), 237-246, 2017.
- [14] S. Usenmez, R. A. Dilan, M. Dolen, & A.B. Koku, Real-time hardware-in-the-loop simulation of electrical machine systems using FPGAs, In IEEE International Conference on Electrical Machines and Systems, pp. 1-6, November, 2009.
- [15] N. Erdogan, T. Assaf, R. Grisel, & M. Aubourg, An accurate 3-phase induction machine model including skin effect and saturations for transient studies, In IEEE Sixth International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). Vol. 2, 646-649, 2003.
- [16] İ. Çelik, C. Yıldız, M. Şekkeli, Rüzgâr Enerji Santrali kurulumunda rüzgâr türbinlerinin mikro yerleşimi için bir optimizasyon modeli, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6 (4), 898-908, 2018.
- [17] E. Duman, E. Akın, EEBM Eğitiminde Döngüde Donanımsal Benzetim Tekniğinin Kullanımı, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendislikleri Eğitimi 2. Ulusal Sempozyumu, Samsun, 1-5, 2005.
- [18] X. Guillaud v.d., Applications of real-time simulation technologies in power and energy systems, IEEE Power and Energy Technology Systems Journal 2(3), 103-115, 2015.
- [19] V. Jalili-Marandi, L. F. Pak, & V. Dinavahi, Real-time simulation of grid-connected wind farms using physical aggregation, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 57(9), 3010-3021, 2010.
- [20] S. Abourida, C. Dufour, and J. Bélanger, Real-Time and Hardware-In-The-Loop Simulation of Electric Drives and Power Electronics: Process, problems and solutions, In Proceedings of the International Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2005), Niigata, Japan. 2005.
- [21] S. Abourida, v.d. Hardware-in-the-loop simulation of finite-element based motor drives with RT-LAB and JMAG, in IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Vol. 3, 2006.
- [22] P. G. McLaren, R. Kuffel, R. Wierckx, J. Giesbrecht, & L. Arendt, A real time digital simulator for testing relays, IEEE Trans. on Power Delivery, 7(1), 207-213, 1992.
- [23] RTDS Tech. Inc. Real time digital power system simulation. https://www.rtds.com. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019. [24] OPAL-RT Inc. RT-LAB: Distributed Real-Time platform v11.2.2.108. https://www.opal-rt.com. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [25] OPAL-RT Inc. Hypersim real-time simulation. https://www.opal-rt.com/systems-hypersim. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [26] Speedgoat GmbH, Real-time simulation and testing, https://www.speedgoat.com/ 2019. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [27] dSPACE GmbH. dSPACE manual. https://www.dspace.com/en. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [28] Typhoon HIL Inc. Typhoon HIL real-time simulator. https://www.typhoon-hil.com. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [29] MathWorks Inc. xPC Target for use with real-time workshop. https://www.mathworks.com/tagteam/37937_xpc_target_selecting_hardware_guide.pdf. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [30] ADI Applied Dynamics International. ADI rTX. https://www.adi.com. Erişim tarihi Eylül, 21, 2019.
- [31] A.A. Adam, K. Gulez, & N. Erdogan, Minimum torque ripple algorithm with fuzzy logic controller for DTC of PMSM, In International Conference on Intelligent Computing, pp. 511-521, 2007.
- [32] D. Uygun, Y. Çetinceviz, Yüzey Yerleştirmeli Kalıcı Mıknatıslı Senkron Generatörlerin Tutma Torkunun Azaltılması İçin Stator Yapılandırması, Gazi Üniv. Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6 (3), 605-620, 2018.
| APA | ERDOĞAN N (2019). Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. , 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| Chicago | ERDOĞAN Nuh Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. (2019): 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| MLA | ERDOĞAN Nuh Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. , 2019, ss.802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| AMA | ERDOĞAN N Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. . 2019; 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| Vancouver | ERDOĞAN N Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. . 2019; 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| IEEE | ERDOĞAN N "Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması." , ss.802 - 817, 2019. 10.29109/gujsc.581524 |
| ISNAD | ERDOĞAN, Nuh. "Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması". (2019), 802-817. https://doi.org/10.29109/gujsc.581524 |
| APA | ERDOĞAN N (2019). Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7(4), 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| Chicago | ERDOĞAN Nuh Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 7, no.4 (2019): 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| MLA | ERDOĞAN Nuh Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.7, no.4, 2019, ss.802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| AMA | ERDOĞAN N Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2019; 7(4): 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| Vancouver | ERDOĞAN N Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2019; 7(4): 802 - 817. 10.29109/gujsc.581524 |
| IEEE | ERDOĞAN N "Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7, ss.802 - 817, 2019. 10.29109/gujsc.581524 |
| ISNAD | ERDOĞAN, Nuh. "Elektrikli Sürme Sistemlerinin Gerçek Zamanlı Döngüde Donanımsal Benzetimi ve Kalıcı Mıknatıslı Bir Senkron Motor Sürücü Uygulaması". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 7/4 (2019), 802-817. https://doi.org/10.29109/gujsc.581524 |
