Theses supervised by Doç. Dr. İres İskender
11 theses · Gazi University
Hava araçları trim servo eyleyici test düzeneğinin tasarım ve uygulaması
Bu çalışmada hava araçları üzerinde kullanılan trim servo eyleyicilerin test düzeneğinin tasarım ve uygulama çalışmaları yapılmıştır. Test düzeneği üzerinde DA motoru, tork sensörü ve açı sensörü bulunmaktadır. Test düzeneği üzerinde bulunan DA motoruna 36 voltluk bir DA kaynağı ile darbe genişlik modülasyonu yöntemi kullanılarak pozitif ve negatif yönde gerilim uygulanmaktadır. DA motora uygulanan gerilim; motor her iki yönde dönecek şekilde, sıfır volt değerinden 36 volt değerine sonra sıfır volt değerine getirilmektedir. Bu işlem yaklaşık 300 sn sürmektedir. Bu süre içerisinde gerilim değişimine bağlı olarak motorun üretip eyleyiciye uyguladığı tork değişmektedir. Uygulanan tork karşılığı eyleyicinin dönme açıları ölçülmekte ve kaydedilmektedir. Elde edilen sonuçlar eyleyici üretici firmasının verdiği test şablonun alt ve üst sınırları ile karşılaştırılmaktadır. Geliştirilen elektronik devre ile sonuçlar anlık olarak değerlendirilip test işlemi sonucu hakkında karar verilmektedir. Test sonucu bir LCD yardımıyla gösterilmektedir. Bu çalışmada simulasyon programı olarak Matlab/Simulink ve Proteus programları kullanılmıştır.
Yükselten dönüştürücüde güç katsayısı düzeltilmesinde oransal integral denetim katsayılarının sezgisel optimizasyon yöntemleri ile elde edilmesi
Bu çalışmada güç katsayısı düzeltmede oransal intagral denetim katsayılarının sezgisel optimizasyon yöntemleri ile elde edilmesi gerçekleştirilmiştir. Devre topolojisi olarak yükselten tip dönüştürücü kullanılmıştır. İncelenen sezgisel optimizasyon teknikleri genetik algoritma, parçacık sürü optimizasyonu ve diferansiyel gelişim algoritmalarıdır. MATLAB / Simulink programı ile devrenin şematik tasarımı gerçekleştirilmiştir. Yine MATLAB programında, belirtilen algoritmalar için kaynak kodlar hazırlanmış ve bu kaynak kod dosyalarından MATLAB / Simulink programı kullanılarak tasarlanan devre çalıştırılarak iterasyonlar boyunca çalışma gözlenmiştir. Sonuç olarak güç katsayısı artmış ve toplam harmonik bozulma azalmıştır. İncelenen yöntemler içinde en iyi sonuçlar diferansiyel gelişim algoritması kullanılarak elde edilmiştir.
Güç katsayısı düzeltmeli da/da yükseltici tip önregülatör devreleri benzetimleri
EN-61000-3-2 ve IEEE 519-1992 gibi uluslararası kuruluşlar tarafından getirilen standardları karşılamak için bir çok güç katsayısı düzeltme devresi tasarlanmıştır. Günümüzde yarıiletken elemanların ve buna bağlı olarak güç elektroniği cihazlarının kullanılmasının artmasıyla birlikte harmonik akımların şebekeye etkileri yadsınamaz hale gelmiştir. Şebekeden çekilen enerjinin kalitesizleşmesine neden olan bu akımların azaltılması ve akımın şekillendirilmesi üzerine çalışmalar yaparak güç faktörü değerinin uygun seviyelere çekilmesi bir gereksinim olmuştur. Bu çalışmada, doğrusal olmayan yüklerin ve çeviricilerin, giriş güç faktörü ve toplam harmonik bozulma üzerindeki etkileri incelenmiş ve aa sistemlerin güç kalitesini iyileştirmede, güç faktörü düzeltme tekniklerinin kullanımı araştırılmıştır. Tezde klasik bir fazlı köprü doğrultucu, DA/DA yükseltici dönüştürücü, tek hücreli ve iki hücreli (sarmaşık yapılı) güç faktörü düzeltmeli yükselten önregülatör devreleri oransal-integral , ortalama kayan kip ve öngörmeli akım kip metodlarına göre tasarlanmış ve yapılan benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır. Benzetim devreleri için MATLAB/SIMULINK bilgisayar yazılımı kullanılmıştır.
Kuru tip transformatörlerin sargı sıcaklık davranışının yapay sinir ağları kullanarak modellenmesi
Transformatör, büyük maliyeti ve yatırımı açısından enerji taşıma ve dağıtım sistemleri içerisinde en önemli elemanlardan biridir. Transformatörlerde çekirdek ve sargılarda oluşan kayıplar önemli ısı artışlarına neden olur. Transformatör izolasyonunun sıcaklığı transformatörün faydalı ömrünü etkilediğinden izolasyonun hızlı yaşlanmasına neden olan transformatör izolasyon sıcaklığının bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada kuru tip transformatörlerin sargı sıcaklık davranışını modellemek için yapay sinir ağ modelleri sunulmuştur. Yapay sinir ağlarının kullanılmasındaki amaç, kompleks ve lineer olmayan yapıların öğrenebilme yeteneğidir. Transformatörlerin sargı sıcaklığı davranışı dinamik olduğu için geri beslemeli yapay sinir ağ modelleri kullanılmıştır. Aynı ağ yapısı ve eğitim algoritması 5 KVA ve 3KVA `lık transformatörlerden alınan iki farklı deney seti verileri için uygulanmıştır. Performans belirleyici faktörü kullanarak yapılan değerlendirmeler sonucunda Bayesian Regulation eğitim algoritması ile eğitilen NARX yapay sinir ağ modelinin sistemimiz için en uygun yapı olduğu belirlenmiştir.
Kırsal bir evin enerji ihtiyacını karşılayacak yenilenebilir üretim yöntemlerinin tasarımı ve karşılaştırılması
Günümüzde ihtiyaç duyulan enerjinin büyük bir çoğunluğu fosil ve nükleer yakıtlardan elde edilmektedir. Bu yakıtların gerek çevreye verdikleri zararlar ve gerekse birikimlerinin sınırlı oluşu, alternatif enerji kaynakları arayışına sebep olmuştur. Çevrenin korunması, gelecekte insan yaşamı ve çevre dengeleri üzerinde oluşabilecek tehditlerin önlenmesi, ulusal kaynaklardan en üst düzeyde yararlanılarak ülkelerin enerji kaynakları arz güvenliğinin sağlanması, alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesini ve kullanılmasını gerekli hale getirmektedir. Başta Avrupa Birliği olmak üzere, ülkeler yenilenebilir enerji kullanımına ve bu alanda geliştirilecek teknolojilere çok büyük önem vermektedirler.Bu çalışmanın amacı gün geçtikçe üretim maliyetleri azalan ve verimi artan temiz enerji kaynaklar olan rüzgâr ve güneş enerjisi üretim tekniklerinin kırsal alanda uygulanabilirliğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla öncelikle bir evin enerji ihtiyacının belirlenmesi gerekmektedir. Kırsal bir evde kullanılan elektrik tüketen cihazların tüketim miktarları farklı firmaların teknik verilerinden elde edilmiştir. Yapılan analizlerde üç farklı tüketim senaryosu kullanılmıştır.Farklı ortalama rüzgâr hızı ve güneşlenme miktarına sahip bölgelerde, tek tip güneş ve rüzgar enerjisi üretimi uygulanabilir değildir. Çalışmanın sonunda, Türkiye' de farklı bölgeler için en uygun güneş- rüzgâr kombinasyonları belirlenmiştir.
Tek diyot modeline dayanarak gölgelenmenin güneş pillerinin çalışma performansı üzerindeki etkisinin analizi
Güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren temiz ve çevre dostu olan fotovoltaik (FV) teknolojileri, son yıllarda önemli bir şekilde gelişmiş ve şu anda genellikle enerji talebi, kirlilik, çevre koruması ve güvenliği gibi küresel ölçüdeki sorunlar için alternatif çözüm olarak bilinir.Fotovoltaik (FV) modül ve örgülerin verimi sıcaklık, güneş ışınımı, gölgelenme ve örgü konfigürasyonu gibi etmenlere bağlıdır. Çoğu kez, güneş pili örgüsü geçen bulutlardan, civardaki binalardan, tamamen ya da kısmen gölgelenmektedir. Fotovoltaik modülün kısmen gölgelenmesi, gölgelenen hücrenin fazla ısınmasının ve modülün enerji verimliliğinin azalmasının ana sebeplerinden biridir, bu yüzden örgüden mümkün olan maksimum gücü elde etmek için bu etkileri iyi anlamak ve tahmin etmek çök önemlidir.Fotovoltaik modül üreticileri i-v denklemini oluşturan parametreler yerine STC koşullarında elektriksel ve termal özelliklerle ilişkin çok az deneysel bilgi sağlamaktadırlar. Güneş Pili modülünün ya da sisteminin elektrik performansını tahmin etmek için bu parametrelerin bulunması ve STC'den (Standart Test Koşulu) alınan elektrik performansının dış mekan koşullarına dönüşümü gereklidir.Bu çalışmanın amacı, kısmi gölgelenmenin modülün performans üzerinde yarattığı zararlı etkilerini araştırmak ve farklı bağlantılara sahip güneş pillerinin verimlerini karşılaştırmaktır. Güneş pil modelinin elektriksel parametrelerini hesaplamak için Tek-diyot devre modeli kullanılmıştır, gereken bilgiler de modülün veri sayfasından elde edilmiştir. Hücrenin seri ve paralel direncini hesaba katarak, model MATLAB ortamında gerçekleştirilmiştir. Yapılan araştırmanın hedefleri aşağıda sırasıyla belirtilmiştir.İlk olarak, modeli oluşturmak için akım-gerilim denklemini oluşturan tek diyot devre modelinin parametreleri bulunur. Daha sonra, farklı sıcaklık ve ışık şiddeti koşullarında elde edilen simülasyon sonuçlarını ile katalogdaki verilerle karşılaştırılmaktadır. Son olarak, fotovoltaik (FV) örgünün performansını tahmin edip çıkış gücünü optimize etmek için homojen olmayan güneş ışınım dağılımının (kısmi gölgelenme) farklı bağlantılı fotovoltaik modüllerin üzerinde olan etkisi incelenmiştir. Ek olarak değişik gölgelenme çalışma koşullarında maksimum çıkış gücü vermeyi sağlayan optimal düzeni araştırılıp gerçekleştirilmiştir.Model üç adet 75 W tek kristalli silisyum modül ölçüleri ile deneysel olarak doğruluğu kanıtlanmıştır. Bu araştırma etkili ve basit bir şekilde örgünün üzerinde gölgelenme etkisini modelleyip simüle etmek isteyen güç elektroniği tasarımcıları ve araştırmacıları için önemli bir araçtır.
Köprüsüz güç katsayısı düzeltme devresi tasarım ve kontrolünde yeni bir yaklaşım
Teknolojinin hızla gelişmesi ve değişmesi sonucunda ortaya çıkan yeni devre ve kontrol teknikleri nedeniyle istenmeyen harmonik akım ve gerilimlerin oluşması kaçınılmaz hale gelmiştir. Doğrusal olmayan yükler tarafından üretilen şebeke akım harmoniklerini azaltmak için güç katsayısı düzeltim devreleri geliştirilmiştir. Lineer olmayan yükler tarafından üretilen düşük güç katsayısı giriş gerilimini bozmakta ve aynı kaynağa bağlı diğer elemanları etkilemektedir. Klasik güç katsayısı düzeltim devrelerinde kontrol işlemi, giriş akımının giriş gerilimini takip etmesi ilkesine dayanarak gerçekleştirilmektedir. Giriş geriliminin sinüs formunda olmaması ve farklı harmonikler içermesi durumunda giriş akımı da sinüs formunda olmayacak ve giriş gerilimi ile aynı harmonikleri içerecektir. Bu durum, özellikle klasik güç katsayısı düzeltim devreleri bozuk giriş gerilimi ile beslendiklerinde önemli bir dezavantajdır. Önerilen kontrol yaklaşımında klasik yöntemlerde olduğu gibi giriş gerilimi doğrudan referans olarak kullanılmamaktadır. Bunun nedeni, şebeke geriliminin her zaman saf sinüs dalgalı bir sinyal olmamasıdır. Bu yöntemde, örnek alınan şebeke geriliminin sadece sıfır geçiş noktaları DSP mikroişlemcisi yardımıyla tespit edilerek ideal sinüs dalgası üretilmektedir. Böylece şebeke ile aynı faz ve frekansta sinüzoidal dalga üretilerek referans giriş gerilimi elde edilmiş olunmaktadır. Bu durumda bozuk şebeke geriliminin etkisiyle meydana gelen akım harmoniklerinin sisteme yansıması önlenmektedir. Güç katsayısı düzeltim devrelerinde kullanılan köprü doğrultucu ve yarıiletken malzemeler iletim kayıplarını artırmaktadır. Bu çalışmada kullanılan dönüştürücü, köprüsüz güç katsayısı düzeltim devresidir. Kullanılan dönüştürücünün diğer benzeri dönüştürücülerden önemli bir üstünlüğü yarıiletken iletim yolunda oluşan kayıpların az olmasıdır. Köprüsüz güç katsayısı düzeltim devresinde köprü doğrultucu ortadan kalkmakta ve iki adet tek fazlı yükseltici tip dönüştürücü kullanılmaktadır. Sistem, IEC 61000?3?2 akım harmonikleri standart koşullarını başarıyla sağlamaktadır. Tasarımı, denetimi ve anahtarlama teknikleri MATLAB ortamında Simulink blokları kullanılarak yapılmıştır. Köprüsüz güç katsayısı düzeltim devresine önerilen kontrol tekniği uygulanmış ve deneysel çalışmaları tamamlanmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar ile teorik sonuçlar birbirini desteklemektedir.
Yağli tip dağitim transformatörlerin doğrusal olmayan dinamik termal modellemesi
Transformatörler, enerji taşıma ve dağıtım sistemleri ile ilgili yatırımın en büyük bölümünü oluşturuyorlar ve onlarda meydana gelen problemler büyük ekonomik kayıplara yol açabilmektedirler. Bu gerçekler dikkate alınarak Elektrik Sistemlerini daha ekonomik ve güvenilir bir şekilde çalıştırmak gerekir. Buna göre, transformatörlerin izolasyon koşulları, faydalı çalışma ömürleri, ve yüklenebilme kapasiteleri iyice bilinmelidir. Transformatörlerin faydalı ömürlerindeki etken en önemli parametre izolasyonun hızlı yaşlanmasına neden olan izolasyonun sıcaklık seviyesidir. Yağlı tip transformatörlerde sıcaklığın değişimi bir üstel denklemle açıklanmıştır. Bu denklemde sistemin zaman sabiti esas alınarak, eşdeğer devrenin zaman sabiti, termal kapasitas ve termal direncin çarpımına eşittir. Bu çalışmada yağlı trafoların üst yağ sıcaklığına doğrusal olmayan dinamik bir model sunulmuştur. Bu model de transformatörde kullanılan iletken malzemenin termal özellikleri ve yağın doğrusal olmayan parametreleri dikkate alınmıştır. Model Yağlı tip transformatörlere deneysel çalışmalarla doğrulanmıştır.
Fırçasız doğru akım motorunun sayısal sinyal işlemci(DSP)ile kontrolü
Sayısal sinyal işlemcileri (DSP), gelişmiş kontrol sistemlerinde kullanılan performansları çok yüksek işlemcilerdir. DSP'lerin güç elektroniği ve elektrik makinaları sistemlerinde kullanılması; sistemin performansında artış, işlem gücü, güvenilirlik ve gelişmiş fonksiyonellik gibi avantajlar sağlar. Klasik kontrol sistemlerinin yerine ileri bu sistemlerin kullanılması ile kullanılan parça sayısında ve sistem maliyetinde düşme, daha az enerji kullanımı ile yüksek verim elde edilir. Bu çalışmada bir Fırçasız Doğru Akım Motorunun (FDAM) yapısı ve DSP ile nasıl kontrol edilebileceği açıklanmıştır. FDAM kontrol edecek örnek program yazılmış ve MCK2812'ye (TMS320F2812 DSP) uygulanmıştır. MCK2812, Technosoft firması tarafından geliştirilmiş, TMS320F2812 DSP, PM50 güç kartı ve Fırçasız Doğru Akım Motoruna sahip bir kittir. Bu çalışmada DSP'de PWM dalga üretimi, hall sensör konum bilgisine göre FDAM'ın sürülmesi, akım-hız denetim kodu yazılarak, sistemin davranışı incelenmiştir.
Ortalama akım yöntemiyle denetlenen da/da yükseltici dönüştürücü ile güç katsayısının düzeltilmesi
Bu çalışmada, doğrusal olmayan yüklerin ve çeviricilerin, giriş güç faktörü ve toplam harmonik bozulma üzerindeki etkileri incelenmiş ve aa sistemlerin güç kalitesini iyileştirmede, güç faktörü düzeltme tekniklerinin kullanımı araştırılmıştır. Bu araştırmada, 200 Wattlık yükü besleyen ve sürekli iletim kipinde çalışan akım kontrollü tek fazlı yükselten ön regülatör devresi kullanılmıştır. Önerilen denetleme yönteminin Matlab/Simulink programında benzetimi gerçekleştirilmiş, UC3854N ticari tümleşik devre kullanılarak 210 wattlık deneysel devresi yapılmıştır. Deneysel sonuçlar benzetim sonuçlarını doğrulamış ve önerilen devrenin giriş güç faktörü ve giriş akımının toplam harmonik bozulmasını nasıl iyileştirdiğini göstermiştir.
Yağlı dağıtım transformatörlerde kayıpların hesaplanması
Yapılan bu çalışmada, yağlı dağıtım transformatörlerin kayıpları üzerinde çalışma yapılmaktadır. Bu doğrultuda, üç farklı güçte olan (100kVA, 160kVA, 250 kVA) üç fazlı yağlı dağıtım transformatörlerin teorik ve pratik kayıpları incelenmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Teorik ve pratik sonuçların farkları ve bu farkların nedenleri üzerinde çalışma yapılmaktadır. Farkı oluşturan nedenlerden bir kısmı kaçak kayıplar ve transformatörlerin nüve ve iletkenlerinde harmoniklerden dolayı meydana gelen kayıplardır.