Theses supervised by Prof. Dr. M. Cengiz Taplamacıoğlu
13 theses · Gazi University
Monokristal güneş pili sistemlerinde elektrik enerji analizi
Fosil kaynakların hızlı bir şekilde tükenmesi güneş, rüzgâr, dalga, biokütle, jeotermal, hidrolik ve hidrojen enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına öncülük yapmıştır. Güneş enerjisi kullanarak enerji üretilmesi, yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarından en popüler olanlarından birisidir. Güneş kollektörleri, fotovoltaik hücreler ve güneş bacası uygulamaları, kaynağı güneş olan enerji üretme yöntemlerindendir.Bu tez çalışmasında, özellikle elektrik enerjisi sorunu olan ülkeler için güneş pili panelinden elde edilen düşük DC gerilimi inverter ile entegre ederek yüksek gerilimli ve şebeke frekansında kaynak haline getirilerek kullanıma sunulmaktadır. Bu tür uygulamalar özellikle küçük aletleri çalıştırmak amaçlı olarak sıkça kullanılmaktadır. Mevcut çalışmada güneş paneli kullanılarak elde edilen DC 12 Volt düşük gerilim, 220 Volt 50 Hz'lik şebeke gerilimine çevirerek bir ev aleti çalıştıracak bir sistem oluşturulup çalışma parametreleri ortaya koyulmuş ve detaylıca analiz edilmiştir.Anahtar Kelimeler : Yenilenebilir enerji, güneş pili, invertör
Yapay zekâ hesaplama teknikleri kullanılarak eşzamanlı jeneratörün en uygun duruma getirilmiş parametre kontrolörü
Bu çalışmada güç sistemi (PS) geçici gerilim tepki artırımları, araştırılmış ve incelenmiştir. Senkron Jeneratörün (SG) komple ve modifiye modeli oluşturulmuş ve bu model ile SG'nin geçici gerilim tepkisi kapsamlı olarak analiz edilmiştir. Senkron Jeneratör Gerilimi kontrolörüne yönelik yeni bir teknik (Parçacık Sürü Optimizasyonu) modifiye yaklaşım ile geçici gerilim tepkisinin düzelebileceği gösterilmiştir. Bu çalışmada, geçici gerilim tepkisini yükseltmek için Otomatik Gerilim Regülâtörüyle (AVR) birlikte konvansiyonel kontrolörleri (PID kontrolörleri) bir yardımcı gerilim kontrolörü olarak kullanmak yerine, PID kontrolörünün parametre değerlerini optimize etmek amacıyla ?Parçacık Sürü Optimizasyonu? kullanılarak yeni bir yaklaşım önerilmektedir (PSO-PIDC).Elde edilen sonuçlar, terminal gerilim tepkisinde dikkate değer artırımlar sağlamaktadır. SG modelinin ikinci derecesine ait İntegral Karesel Hataya (ISE) yönelik olarak elde edilen sonuçlardan görüleceği gibi (terminal gerilim geçici tepki artırımları için ölçümler olarak değerlendirilmiştir) önerilen yeni kontrolör (PSO-PIDC) sayesinde Integrel Karesel Hata değeri 22,25'ten (kontrolörsüz) 1,109'a düşürülmüştür. Modelleri tasarlamak için Matlab Simulink kullanılmış, programların tamamı MATLAB-programında yazılmıştır.
En küçük kareler destek vektör makineleri ile Türkiye'nin uzun dönem elektrik tüketim tahmini ve modellemesi
Elektriksel enerji kaynaklarını yönetmek karmaşık bir görevdir. Enerji kaynak planlamasının en önemli parçası bölgesel ve ulusal hizmet alanlarında gelecekteki elektrik tüketiminin tahminidir. Doğru tüketim modelleri devletlere satın alma, elektrik güç üretimi ve altyapı geliştirme kararlarını içeren önemli kararlar almaya yardımcı olur. Bu çalışma çoklu lineer regresyon analizi(ÇLR), yapay sinir ağları(YSA) ve en küçük kareler destek vektör makineleri(EKK-DVM) metotları kullanılarak 2018 yılına kadar Türkiye'nin net elektrik tüketiminin tahmini ile ilgilidir. Kurulu güç, brüt elektrik üretimi, nüfus ve toplam abone sayısı bağımsız değişkenler olarak seçilmiştir. EKK-DVM ile bulunan sonuçlar, ÇLR ve YSA teknikleri sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bulunan sonuçlar EKK-DVM'nın elektrik enerjisi tüketiminde iyi bir tahmin aracı olduğunu göstermiştir.Anahtar Kelime : Elektrik Tüketimi, En Küçük Kare-Destek Vektör Makinaları, EKK-DVM, YSA
Yapay arı kolonisi algoritması tabanlı kararlı güç sistemi dengeleyicisi tasarımı
Bu tez çalışmasında tek makineli sonsuz güçlü baraya bağlı senkron jeneratörde oluşan salınımları sönümlemede kullanılan güç sistemi dengeleyicisinin parametrelerinin ayarlanması ile ilgili teknikler sunulmuştur. Güç sisteminin doğrusal olmayan modelinin belirli bir çalışma noktası için doğrusallaştırılması sağlanmıştır. Heffron-Phillips modeli temel alınarak güç sistemine eklenen güç sistemi dengeleyicisinin çeşitli girişler ile salınımları sönümlemede kullanılması gerçekleştirilmiştir. Son zamanlarda diferansiyel evrim ve parçacık sürüsü optimizasyonu gibi küresel optimizasyon teknikleri güç sistemi dengeleyicisi çalışmalarında uygulanmaya başlanmış olup mevcut çalışmada güç sistemi dengeleyicisi parametrelerinin en uygun seçimi için yeni bir öneri sunulmuştur. Temelde dayanıklı güç sistemi dengeleyicisi tasarımı çok değişkenli optimizasyon problemi gibi formülize edilip yapay arı koloni algoritması ile çözümü sağlanmıştır. Önerilen yapay arı kolonisi algoritması tabanlı güç sistemi dengeleyicisin geçerliliği çeşitli çalışma koşullarında tek makine güç sisteminde test edilmiş ve farklı bozucu girişlerle geçerliliği gösterilmiştir. Parametre ayarı kontrol sinyalinin bozunumlarında diferansiyel evrim, parçacık sürüsü optimizasyonu ve yapay arı koloni algoritması ile oturma zamanının ve aşım miktarının minimize edilmesi ile sağlanmıştır. Ayrıca aşım miktarının azalımı sönümlenin artmasına neden olmakla beraber sistemin hızlı cevap verme zamanı ile izin verilebilir aşım miktarı arasındaki durum optimize edilmiştir. Yapay arı kolonisi algoritma tabanlı güç sistemi dengeleyicisin sonsuz baraya bağlı senkron jeneratörün farklı çalışma koşulları altında iyi bir sönümleme gözlenmiştir. İlave olarak uygulanan yöntemin etkinliğini analiz etmek amacıyla DE ve PSO tabanlı güç sistemi dengeleyicileri ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin salınımları sönümlemede daha hızlı cevaplar ürettiği gözlenmiştir. Önerilen kontrolör durağan ve farklı çalışma bölgesinde değişmeyen parametre değerleri ile salınımları sönümlemede daha başarılı olduğu gösterilmiştir.
Tek kanallı toplamsal gürültülü konuşma sinyali iyileştirme
Bu tezde, tepe toplama algoritmasına dayalı analiz/sentez sistemine öncülük eden bir kısa süreli gürültü azaltma yönteminin performansı, değişik sinyal gürültü oranlarında (SNR) toplamsal beyaz Gauss gürültüsü ve farklı özelliklerde arka plan gürültüsü ile bozulmuş gürültülü konuşma sinyalleri üzerindeki etkileri açısından incelenmiştir. SNR'a bağlı bir görüngesel kazanca dayalı tek mikrofonlu konuşma iyileştirme yöntemlerinde karşılaşılan ve sistemin gürültü azaltma performansını sınırlayan yankı etkisi problemi, iki adımlı gürültü azaltma yöntemi (TSNR) ile çözülse de, gürültü görüngesel güç yoğunluğu (PSD) kestiriminde zorlukla karşılaşıldığında, bu yöntem iyileştirilmiş sinyalde bir miktar harmonik bozulmaya yol açar. Bu problemin üstesinden gelmek için, analiz/sentez sistemi öncesinde, harmonik geri oluşumlu gürültü azaltma yöntemi kullanılmıştır (HRNR). Mevcut çalışmada analiz/sentez sisteminin kullanılmasındaki amaç, tepe toplama algoritması ile yüksek enerjili kesimlerin temsil edilebilmesi, bu sayede konuşma sinyalinin daha az sayıda veri ile ifade edilebilmesi ve sonraki işleme sürecinin kolaylaştırılmasıdır. Bu çalışmada, değişik SNR değerlerinde toplamsal beyaz Gauss gürültüsü ve değişik özelliklerde arka plan gürültüsü ile bozulmuş konuşma sinyali önce TSNR yöntemi ile sonrasında HRNR yöntemi ile temizlenmiş ve sonuçların karşılaştırılması için objektif testler uygulanmıştır. Temizleme işleminin sonucunda, etkili bir gürültü kestirimi yapılmaması durumunda bazı gürültülerin temizlenemediği görülmüş ve bu aşamada temizlenemeyen gürültüler, analiz/sentez sisteminde uygulanan iyileştirme ile temizlenmiş ve sonuçları değerlendirilmiştir. Objektif test sonuçları, gürültülü sinyalde sağlanan iyileşmenin boyutunu ortaya koymuştur. Tüm bu uygulamalar MATLAB simülasyon programı kullanılarak yapılmıştır.
Monokristal, polikristal ve amorf-silisyum güneş panellerinin verimliliğinin incelenmesi ve aydınlatma sistemi uygulaması
Yenilenebilir enerji kaynakları arayışları yaşadığımız son yüzyıl içerisinde giderek artan bir şekilde sürmektedir. 1970 yıllarındaki enerji krizinin ardından OPEC baskısından kurtulmak isteyen ve çevresel faktörleri göz önünde bulunduran bilim adamları ve ülkelerin yenilenemeyen enerji kaynaklarına olan bağımlılıktan kurtulma yönünde çalışmaları sürat kazanmıştır.Sınırsız ve güçlü bir enerji olan güneş enerjisi de bu çalışmalar arasında yerini almıştır. Henüz verimlilik yönündeki çalışmalar sürekli ve kesintisiz kullanımına izin vermese de oldukça büyük bir potansiyele sahip olan güneş enerjisi, şu an birçok ülkede aktif olarak diğer yenilenebilir enerji sistemleri ile kullanılmaktadır.Bu tez çalışmasında, özellikle şebeke sorunu yaşayan bölgelerdeki aydınlatma sorununu çözümleyebilmek için üç farklı tip olan monokristal, polikristal ve amorf-silisyum güneş panellerinin Ocak ve Temmuz aylarında Ankara'da verimlilikleri incelenmiş ve aydınlatma sistemlerinde kullanımlarına yönelik birer uygulama yapılmıştır.Şebekeden bağımsız olarak çalışan aydınlatma sistemleri için üç farklı tip panel ile tasarım gerçekleştirilmiştir. Verimlilikleri deneysel olarak incelendikten sonra verim artışı için önerilerde bulunulmuştur.
Gerilim beslemeli ve akım beslemeli üç fazlı şönt aktif güç filtresinin karşılaştırması ve simülasyonu
Bu çalışmada üç fazlı alternatif akım şebekesinde doğrusal olmayan yükler tarafından üretilen akım harmoniklerinin yok edilmesi ve reaktif güç kompanzasyonun yapılması incelendi. Bu araştırmada kullanılan üç fazlı doğrusal olmayan yük denetimsiz bir doğrultucu tarafından beslenen paralel bir direnç ve indüktanstan oluşmaktadır. Akım harmoniklerini yok etmek ve yük tarafından çekilen reaktif güç kompanzasyonu için şebekeye bir gerilim beslemeli şönt aktif güç filtre ile bir akım beslemeli şönt aktif güç filtresi tasarlandı ve MATLAB-SİMÜLINK programı ile uygulandı ve her iki yöntem incelenip karşılaştırma yapıldı. Kontrol yöntemi olarak Anlık Reaktif Güç Kuramı uygulandı ve eviricideki anahtarların kontrolünde histeresis akım denetleyicisi kullanılmaktadır. Benzetim sonuçlarına göre gerilim beslemeli aktif güç filtresi daha verimli sonuçlar gösterdiği gözlemlenmiştir.
Filtreli dinamik kompanzasyon
Bu tezin amacı hızlı değişen yüklerde, reaktif güç ihtiyacını karşılayabilmek için kullanılan dinamik kompanzasyonu incelemek, faydalarını iki ayrı örnek sistem üzerinde açıklamak ve sonuçları bilgisayar ortamında kurulan model ile karşılaştırmaktır. Ayrıca bu tez ile harmoniklerin elektrik tesisleri üzerindeki zararlı etkileri irdelenecek ve bu etkilerin filtre yöntemiyle azaltılması açıklanacaktır. Enerji Piyasası Düzenleme Kurulunun yayımlamış olduğu 20.06.2007 tarih, 26558 sayılı Elektrik Piyasası Müşteri Hizmetleri Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmeliğin 1. Maddesi uyarınca, kurulu gücü 50 kVA ve üzerinde olan tesisler, çektikleri aktif enerji miktarının %20' sini aşan şekilde endüktif reaktif enerji tüketmeleri veya aktif enerji miktarının %15' ini aşan şekilde, sisteme kapasitif reaktif enerji vermeleri halinde, reaktif enerji bedeli ödemekle yükümlü tutulmuşlardır. İhtiyaç duyulan reaktif enerjinin izin verilen sınırlar içerisinde şebekeden sağlanması için kullanılan kompanzasyon sistemlerinde, çoğunlukla elektromekanik anahtarlama elemanları kullanılmaktadır. Statik kompanzasyon sistemleri olarak adlandırılan bu sistemler, anahtarlama elemanlarının, gerek tepki sürelerinin yavaş olması, gerekse anahtarlama sayılarının sınırlı olması nedeniyle, hızlı değişen yükler için yetersiz kalmaktadırlar. Bu sorunun çözümü için geliştirilen filtreli dinamik kompanzasyon sistemleri ile reaktif güç ihtiyacı gerçek zamanlı olarak belirlenerek, öngörülen sınırlar içerisinde, çok daha hızlı olarak karşılanmakta ve harmoniklerin sistem üzerindeki zararlı etkileri azaltılmaktadır.
Elektrostatik filtreler ve endüstriyel uygulamaları
Geleneksel elektrostatik toz tutucunun teorik ve teknik gelişmeleri, bu çalışmada modern tasarımı, fiziksel yapısı ve uygulamadaki performansı vurgulanarak gözden geçirilmiştir. Korona boşalması tekniğinin elektrostatik toz tutucuda kullanımı, korona boşalması parametrelerindeki ve mühendislikte modelleme prosedürlerindeki yeni gelişmelerin açıklanabilmesi amacıyla özetlenmiştir. Elektrostatik toz tutucu teknolojisinde, partikül yükünün ve partükül hızının toz tutucu performansı üzerinde güçlü etkilerinin olduğu bilinmektedir. Daha önceki araştırma çalışmaları da kullanılarak, partikül hızı ve yükünün kontrolü için, üç farklı geometrik şekilde elektrot kullanılmıştır. Her bir elektroda negatif dc gerilim uygulanarak toz tutma kapasiteleri incelenmiştir. Farklı geometrideki elektrostatik toz tutucuların mühendislik özellikleri, tutma mekanizmaları, uygulama performansları ve maliyetleri karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler : Elektrostatik Filtre, Korona Deşarjı
Aydınlatma mühendisliğinde ileri yöntemlerle çözüm teknikleri
Bütün çalısmalarda ve yasamın pek çok alanında ısıga ihtiyaç duyulmaktadır ve dogal ısıgın yetmedigi veya uygun biçimde kullanılmasının mümkün olmadıgı durumlarda yapay ısıgın kullanımı zorunludur. Dogal ısıgın degisken olması bu gereksinimi daha da arttırmaktadır. Aydınlatmanın temel amacı, ihtiyaca göre mümkün olan en iyi görme düzeyini saglayabilmektir. Rastgele bir armatür seçimi ve yerlesimiyle iyi bir aydınlatmanın saglanması mümkün olmayacagından, analiz ve ileri hesaplama yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Temel hesaplama yöntemleri; kullanılacak armatür, aydınlatılacak mekanın kullanım amacı ve yapısı gibi farklı kriterlere baglıdır. Tüm bu faktörlerin dikkate alınmasının yanı sıra elimine edilmesi gereken rahatsızlık verici ve istenmeyen etkenlerin de tasarım asamasında bertaraf edilmesi gerekmektedir. Bu çalısma iç mekanların yapay ısık kaynaklarıyla aydınlatılmasına iliskin kriterler, teknik bilgiler ve klasik hesaplama yöntemlerinin yanı sıra, bilgisayar yardımıyla hesaplamaların yapılması ile elde edilen aydınlatma durumunun görsel olarak simülasyonunu kapsamaktadır. Bu amaçla yazılan programda armatürlere, oda indekslerine ve mahallerin kullanım amaçlarına iliskin pek çok bilgiyi içeren genis bir veri tabanı kullanılmıstır. V Bu tez çalısmasında gerekli veriler toplanarak kullanımı kolay, hızlı çalısan, pratik bir yazılım olusturulmus ve elde edilen sonuçlar detaylı bir biçimde irdelenerek sunulmustur. Anahtar Kelimeler : Aydınlatma, Lamba, Armatür
Elektronik sayaçlarda kullanılmak üzere uzaktan gprs modül ile elektronik elektrik sayacı okuma uygulaması
Hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline gelen elektrik enerjisi hemen tüm modern ve teknik cihazların çalışmasında kullanılmaktadır. Elektrik enerjisi, üretici, iletimci ve dağıtımcısı ile farklı hizmet vericileri ile gerek yatırımı, gerekse kullanıcıya kadar sunulmasında oldukça maliyetli bir enerji şeklidir. Bu maliyetin ve artan talebin karşılanması, enerjinin kalitesinin sürekliliği açısından tüketiciden başlamak üzere kullanılan enerji miktarının ölçülmesi ve birim maliyeti dikkate alarak faturalandırma yapılması bir zorunluluk olmuştur. Tez çalışmasında elektronik-elektrik sayaçlarının çalışma prensiplerinin incelenmesine ilave olarak, GPRS haberleşme konusu da uzaktan sayaç okuyabilme amacına destek olan kısımları ile incelenmiş ve örnek bir uygulaması internet üzerinden gerçekleştirilmiştir. GPRS haberleşme sistemleri ile elektronik-elektrik sayaçlarının okunmasında performans testi için yeni bir modül devresi tasarlanmış ve haberleşmede kullanılan farklı ölçüm metodları ile elde edilen veriler birbirleriyle karşılaştırılarak irdelenmiştir. Anahtar Kelimeler :GPRS, Elektronik-Elektrik Sayaçları, GPRS sistemlerin elektrik enerjisini ölçme ve izlemek için kullanılması
Robot manipülatör denetimi
Robot manipülatörün eksen sayısının artmasıyla birlikte, robotun hareket yeteneği de artmaktadır, fakat bununla beraber robot manipülatörün denetimi de zorlaşmakta ve denetim algoritması daha karmaşık hale gelmektedir. Bu çalışmada endüstride kullanılan eksen-özgül ve kartezyen-özgül robot manipülatör denetim yöntemleri uygulanmıştır. Yapılan eksen-özgül çalışmada altı eksenli robot manipülatörün bir manevra kolu ile basit ve ekonomik olarak denetimi amaçlanmaktadır. Robot manipülatörün denetimi için tasarlanan sayısal devre, genel amaçlı FPGA (Alan programlanabilir kapı dizileri) tabanlı bir geliştirme kartı üzerinde Verilog donanım tanımlama dili kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sistem manevra kolundan alınan giriş sinyallerini yorumlayarak denetlenmek istenilen manipülatör eksenine ait motoru sürmek için gerekli PWM (Darbe genişlik modülasyonu) sinyalini üretir. Kartezyen-özgül çalışmada DSP (Sayısal işaret işleme) uygulamaları için geliştirilmiş bir FPGA kullanılarak üç eksenli robotun kartezyen denetimi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sistem manevra kolundan gelen sinyalleri yorumlar ve robotun hangi yönde hareket edeceğini, yeni x, y değerlerini bulur ve çözümlenmesi için kinematik bloğuna gönderir. Kinematik bloğunun içerisinde, robotun ucunun konumlanması istenilen x, y değerleri için gerekli olan eklem açıları robotun ters kinematik denklemlerinin çözülmesi ile elde edilir. Bulunan eklem açıları robotun düz kinematik denklemlerinde yerine koyularak elde edilen sonuçların robotun çalışma alanı içinde olup olmadığı denetlenir. Eğer elde edilen sonuçlar robotun çalışma alanı içinde ise robotun eklemlerinin istenilen koordinatlarda konumlanması için gerekli açılar bulunmuş olur. Bulunan açılar, açı-sinyal genişliği bloğuna gönderilir. Açı-sinyal genişliği bloğu girişindeki açı değerlerini okur ve robotun eklemlerinde yer alan servo motorların bu açılarda konumlanması için gerekli olan darbe genişliklerini hesaplar ve bu genişlik değerlerini ilgili eksen denetleyicilerine gönderir. Eksen denetleyicileri girişlerindeki sinyal genişlik değerlerini okurlar ve bu genişlik değerlerine sahip kare dalgaları çıkışlarında üretirler. Bu sinyaller robotun eklemlerinde yer alan motorların kontrol uçlarına gönderilir, robotun istenilen koordinatlarda konumlanması sağlanır ve sistemin çözümü doğru ve hızlı bir şekilde elde edilmiş olur. Anahtar Kelimeler : Robot manipülatör, FPGA, manevra kolu, denetim
Yüksek gerilim aparatlarında elektro - optik metodla akım ve gerilim ölçüleri
Göç sistemlerinde, yüksek gerilim ölçümleri elektromanyetik gerilim transformatörleri, yüksek akım ölçümleri ise akım transformatörleri ile yapılmaktadır. Son yıllarda elektrik enerjisindeki yüksek güç talebi bu cihazlarda yalıtım seviyesinin artması sonucunu ortaya çıkarmıştır. Bu nedenle gerilim ve akım transformatörlerinin boyutları da artmıştır. Klasik akım ve gerilim transformatörlerinin başlıca dezavantajları; yalıtım maliyetleri, boyutları, ağırlıkları, dar frekans aralıkları, şebekede istenilmeyen sinyal bozulmalarına neden olmaları, histerisis kayıpları, kısmi deşarjlar, arklara sebep olmaları ve manyetik doyuma çabuk ulaşmalarıdır. Bu nedenle, yeni geliştirilen teknolojilerde optik ölçüm teknikleri hızla kullanılmaya başlanmıştır. Optik malzemelerin dielektrik yapıları, küçük boyutları ve hafifliği, geniş frekans aralığında doğrusal tepki vermesi, elektromanyetik girişimlerden etkilenmemesi gibi avantajlarıyla belirtilen problemlerin çözümüne alternatif olmuşlardır. Elektro-optik alanda, gerilim ölçümlerinde en çok kullanılan teknikler Pockels ve Kerr ölçüm metodları, akım ölçümlerinde ise Faraday etkisi en yaygın11 kullanılan tekniktir. Bu çalışmada hissedici (sensor) olarak kullanılan BGO (Bizmut Germanyum Oksit) ve BSO (Bizmut Silikon Oksit) gibi kristallerin yanısıra, fiber optik elemanlarının gerek manyetik alan ve gerekse elektrik alan içinde gösterdikleri davranışlar, teorik ve deneysel çalışmalar örnek verilerek incelenmiştir. İnterferometrelerin hissedici sistemlerinde kullanılmaya başlanmasına örnek olması açısından, çalışmamızda interferometre kullanılarak AC ve DC küçük (kaçak) akımlarla ilgili test düzeneği hazırlanmış ve ölçümler gerçekleştirilmiştir. Bilim Kodu : 608.02.07 Anahtar Kelimeler : Optik akım hissedicileri, Akım ölçümü, Fiber optikler, İnterferometreler Sayfa Adedi : 121 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. M. Cengiz TAPLAMACIOĞLU