1,835
Archived Theses
3
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Şebekeden bağımsız hibrit rüzgâr-güneş enerji üretim sisteminin bulanık mantık ile enerji akışı kontrolü
Bu tez çalışmasında, farklı yükler karşısında hibrit rüzgar-güneş enerji üretim sisteminin Arduino tabanlı bulanık mantık kontrolör ile enerji akış kontrolü yapılmaktadır. Tasarlanan enerji üretim sistemi Kastamonu Üniversitesi Cide Rıfat Ilgaz Meslek Yüksekokulu bahçesine kurulmuştur. Sistemde 300 W'lık rüzgâr türbini ve 3 adet 80 W'lık güneş panelleri kullanılmıştır. Buna ek olarak 12 V 130 Ah'lik bir jel akü kullanılmıştır. Sistemdeki akü, tüketicinin ihtiyacı olmayan gücü depolamak ve güç üretim sisteminin yetersiz kaldığı durumlarda devreye girerek sistemin sürekliliğini sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Sistemde rüzgâr türbini ve fotovoltaik panellerin ürettikleri gücün denetimi ve etkililiğinin araştırılması amaçlanmıştır. Tasarlanan kontrol sisteminin verimliliğini mukayese etmek amacıyla sistem hem klasik hibrit güç üretim sistemi olarak hem de Arduino tabanlı bulanık mantık kontrolör olarak tasarlanmıştır. Dokuz aylık bir süreçte sistemin ürettiği enerji miktarları kaydedilmiş, her iki sistemin avantaj ve dezavantajları ortaya konulmuştur. Bulanık mantık kontrolörün kural tabloları sayesinde sistemin üretim parametreleri rahatlıkla değişebilmektedir. Matlab Simulink programı ile tasarlanan modellemede sisteme gelen enerji displayler aracılığıyla sürekli izlenmiş ve kayıt edilmiştir. Sistemin enerji girdilerini bilgisayara iletmek ve bulanık mantığın çıkışını yapmak amacıyla Arduino Mega ve akım-gerilim sensörleri kullanılmıştır. Bulanık mantığın gelen akım gerilim değerlerine göre karar vermesi sonucunda Arduino'nun pinleri aktif edilmiş ve röle kartı ile sistemin kontrolü sağlanmıştır. Tasarlanan sistem sayesinde tüketicinin talep ettiği gücün öncelikle yenilenebilir enerji kaynakları ile karşılanması, üretilen enerjinin yükü karşılamadığı durumlarda ise akü veya şebekenin devreye girmesi sağlanmaktadır. Tasarlanan Arduino tabanlı bulanık mantık kontrolörün klasik sistemlere göre, üretilen enerjiyi aküyü şarj etmeden yükü beslediği görülmüş ve akülerin ekonomik ömürlerini koruduğu sonucuna varılmıştır. Bulanık mantık kontrol sistemi ile kullanılan akünün 9 aylık süreçte 140 defa dolup boşalması engellenmiş ve akü ömrüne %4'lük bir katkı sağlanmıştır. Bulanık mantık kontrol sistemi ile enerji üretim sistemi enerji üretemediği durumlarda şebeke devreye girebilmekte ancak klasik sistemde bu mümkün olmamaktadır. Dolayısıyla Arduino tabanlı bulanık mantık kontrol siteminin performansının klasik sisteme göre daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır. Sistemde bulanık mantığın kural tablolarının gerçek zamanlı olarak kullanılması ayrıca önemlidir. Yapay zekâ yöntemlerinden biri olan bulanık mantığın aktif ve fonksiyonelliği enerji üretim sistemlerini de aktif ve fonksiyonel hale getirmektedir. Çalışmanın birinci bölümünde enerjinin önemine değinilmiş, tezin amacı ve kapsamı hakkında kısaca bilgi verildikten sonra hibrit güç sistemleri ile daha önceden yapılmış olan çalışmalara ait özet bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde; dünyada ve Türkiye'de yenilenebilir enerji kaynaklarının durumuna değinilerek, güneş ve rüzgâr enerjisi hakkında genel bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde; hibrit güç üretim sistemi bileşenlerinin özellikleri ve fonksiyonları anlatılmıştır. Sistem ile ilgili çizimler ve şekiller paylaşılmıştır. Dördüncü bölümde bulgular ve bunlara etki eden parametreler verilmiştir. Beşinci bölümde ise elde edilen sonuçlar değerlendirmiştir.
IQ-Math sayı standartlarında FPGA-tabanlı kaotik osilatörün tasarımı ve gerçeklenmesi
Kaos veya kaotik sistemlerin periyodik olmayan karakteristikleri, başlangıç şartlarına ve sistem parametrelerine oldukça hassas bağımlı olmaları, durum uzayında periyodik olmayan özellikler taşımaları ve gürültü benzeri özelliklerinden dolayı son yıllarda mühendisliğin; kriptoloji, güvenli haberleşme, endüstriyel kontrol, yapay sinir ağları, rasgele sayı üreteçleri ve görüntü işleme gibi alanlarında kaotik osilatör tasarımı oldukça büyük öneme sahiptir. Sunulan bu tez çalışmasında gerçek zamanlı ve yüksek çalışma frekansına sahip FPGA tabanlı farklı IQ-Math sabit noktalı sayı standartlarında kaotik osilatörler tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Tezin ilk aşamasında, SEA kaotik sistemi Matlab tabanlı Euler, Heun, dördüncü dereceden Runge Kutta, beşinci dereceden Runge Kutta Butcher ve Dormand-Prince (DP) nümerik algoritmaları kullanılarak modellenmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar kullanılarak SEA kaotik sistemin kaos analizleri yapılmıştır. Modelleme sonucu kaotik osilatörün her bir nümerik algoritmaya ait zaman serileri ve faz portreleri incelenmiştir. SEA kaotik sisteminin DP-tabanlı nümerik modelinden diğer nümerik algoritmalara göre daha hassas çözümler elde edilmiştir. Tezin ikinci aşamasında, SEA kaotik sistemi 32-bit IEEE 754-1985 kayan noktalı sayı standardında DP nümerik algoritması kullanılarak FPGA çipi üzerinde VHDL dili ile kodlanmıştır. Yapılan tasarım Xilinx ISE 14.7 benzetim programı kullanılarak sentezlenmiş ve test edilmiştir. Ardından DP-tabanlı SEA kaotik osilatörü Xilinx Virtex-6 ailesi XC6VLX240T-1FF1156 FPGA çipi üzerinde gerçeklenmiştir. Tasarımdan elde edilen çip istatistikleri ve çalışma frekansı sunulmuştur. Tezin üçüncü aşamasında, SEA kaotik sistemi 32-bit (16I-16Q), 28-bit (14I-14Q), 24-bit (12I-12Q), 20-bit (10I-10), ve 16-bit (8I-8Q) IQ-Math sabit noktalı sayı standartlarına uygun biçimde DP nümerik algoritması kullanılarak FPGA çipi üzerinde VHDL dilinde kodlanmıştır. Yapılan tasarım Xilinx Virtex-6 ailesi XC6VLX240T-1FF1156 FPGA çipi üzerinde Xilinx ISE 14.7 benzetim programı kullanılarak sentezlenmiş ve test edilmiştir. Tasarımı yapılan beş farklı sabit noktalı sayı standardındaki SEA kaotik osilatörlerinin çip istatistikleri ve çalışma frekansları sunulmuştur. Tezin son aşamasında ise beş farklı IQ-Math sabit noktalı sayı formatındaki ve 32-bit IEEE 754-1985 kayan noktalı sayı formatındaki SEA kaotik osilatörlerin çip istatistikleri, çalışma frekansları karşılaştırılmıştır. Ayrıca FPGA üzerinde gerçeklenmesinden elde edilen sonuçlar kullanılarak RMSE ile MSE hata analizleri yapılmış ve çalışmalardan elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.
Röle koordinasyonu ve kesici seçimi: İhsaniye örneği
Bu tez araĢtırmasında, röle koordinasyonunun sadece arıza gelen noktadan bu arızanın kaynağında son bulmasını sağlayarak diğer bölgelerde lüzumsuz enerji kesintilerinin önlenmesi ve enerji satan Ģirketin daha az zarar görmesi üzerinde durulmuĢtur. Yapılan hesaplamalarda bu uygulamayla ne kadar kar edilebileceği ve gereksiz yere ne kadarlık bir yükün beslenemediği hakkında fikir sahibi olunabilir. Bu uygulamayla enerjisi gitmeyecekken enerjisi gidip gelen insanların elektrikle çalıĢan malzemelerinin daha az zarar görmesi ve enerji satan Ģirketin de daha az zarar etmesi amaçlanmıĢtır. Aynı zamanda yapılan koordinasyonla oluĢabilecek faz-faz ve faz-toprak arızalarında hattın daha iyi korunması amaçlanmıĢtır. Anahtar Kelimeler: Röle, Röle Koordinasyonu, Kesici
Segway için yük hücresi ile adaptif kontrol algoritmasının uygulanması ve simülasyonu
Bu çalışmada yük hücresi temelli Segway'in matematiksel modellenmesi, simülasyonu ve uygulaması yapılmıştır. Segway üzerine yerleştirilen dört adet yük hücresi, sistemin kontrolünü sağlamaktadır. Yük hücresinden gelen kütle bilgilerine ait analog sinyaller 24 bit çözünürlüklü HX711 tümleşik entegre ile sayısala dönüştürülmüştür. Sayısal dönüştürülen veriler senkron seri haberleşme protokolü üzerinden mikro denetleyici ile çözümlenerek ölçülmüştür. Ölçülen kütle bilgisine göre sistemin dinamik modeli anlık olarak güncellenebilmektedir. Bu işlem maksimum yunuslama açısını değiştirerek Segway kontrolünün kolaylaşmasını sağlamakta ve kullanıcının araç üzerinden düşmesini engellemektedir. Sistemin simülasyonun yapılabilmesi için gerekli olan Fırçasız Doğru Akım Motor (FDAM) parametreleri ise Maxwell program paketi ile çıkartılmıştır. Bu parametreler kullanılarak yük hücresi temelli Segway'in simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Sistemin gerçek zamanlı uygulaması ARM mimariye sahip STM32103C8T6 mikro denetleyicisi ile çalışılarak yapılmıştır. Aracın gerçek zamanlı uygulaması sırasında FDAM akımları ve motor dönüş hız bilgileri eş zamanlı olarak SD kart üzerine kaydedilmektedir. Gerçek zamanlı uygulamadan alınan veriler işlenerek yapılan simülasyon ile karşılaştırılması yapılmıştır. Simülasyon sonucunda belirlenen faz akımları uygulama sonuçları ile kıyaslanmıştır. Ayrıca yük hücrelerinin tekrarlama testi yapılmış olup sol ön yük hücresinde 0,99, sağ ön yük hücresinde 0,99, sol arka yük hücresinde 0,99 ve sağ arka yük hücresinde 0,99 korelasyon bulunmuştur. Yapılan çalışma sonucunda sistemin gerçek uygulaması ile simülasyonunun uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan sistemin daha kararlı halde çalışabilmesi için çeşitli önerilerde bulunulmuştur. Bu önerilerin ilerleyen çalışmalara katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Güneş enerjisi üretim sistemleri için DC/DC VE DC/AC güç dönüştürücülerinin tasarımı ve Fuzzy-PI ile kontrolü
Gerek bireylerin yaşamlarını sürdürebilmeleri açısından insan hayatının vazgeçilmez bir parçası olması gerekse de ülkelerin sosyo-ekonomik düzeyini, gelişmişlik seviyesini, sanayi, bilim, teknoloji, güvenlik vb. gibi alanlarda konumlarını belirlemesi bakımından enerji son derece önemli bir yere sahiptir. Gelişen teknoloji ve artan nüfus ile birlikte enerjiye duyulan bu ihtiyacın büyük bir kısmı günümüzde yaygın olarak fosil kökenli dediğimiz petrol, kömür ve doğalgaz gibi yakıtlar tarafından karşılanmaktadır. Fakat fosil kökenli yakıtların kullanımı sonucunda çevreye verdikleri zararlar, artan kullanımla birlikte tükenme noktalarına gelmeleri ve bunun bir sonucu olarak da fiyatlarının giderek artması neticesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına olan ilginin artmasına neden olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynaklarının temelini oluşturan ve en çok kullanılan alternatif enerjilerin başında ise güneş enerjisi gelmektedir. Güneş enerjisi, ulaşılabilirliği ve potansiyeli gibi avantajları da göz önüne alındığında bu enerji kaynağının diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre önemini ortaya koymaktadır. Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan fotovoltaik paneller yapıları gereği güneş ışığındaki foton enerjisini doğrudan DA olarak elektrik enerjisine dönüştüren yapılardır. Fakat paneller tarafından üretilen bu gerilimin değeri hem genlik hem de dalga formu bakımından tüketicilerin yaygın olarak ihtiyaç duyduğu AA enerji şeklinden farklıdır. Bu sebeple paneller tarafından üretilen enerjinin etkin olarak kullanılabilmesi için bir takım güç dönüştürücülerine ihtiyaç vardır. Bu dönüştürücüler güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan DA/DA ve DA/AA dönüştürücülerdir. Bu tez çalışmasında güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan bu güç dönüştürücülerin tasarımının yapılması ve kontrol tekniği olarak da bulanık mantık ve PI kontrol tekniklerinin birlikte kullanılmasıyla paneller tarafından üretilen enerjinin tüketiciler tarafından kullanılabilmesi amaçlanmıştır. Aynı zamanda güneş panelleri tarafından üretilen enerjinin akü grubu tarafından depo edilerek enerji üretiminin yapılamadığı zamanlarda yükleri beslemek üzere kullanılması sağlanmaktadır. Ayrıca güneş panellerinden elde edilen enerjinin en verimli şekilde üretilebilmesini sağlamak açısından da maksimum güç noktası takip sistemi kullanılarak sistem veriminin artması sağlanmıştır.
FPGA üzerinde görüntü işleme algoritmalarının gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmesi
Son yıllarda yoğun çalışma yapılan alanlardan birisi olan görüntü işleme, birçok mühendislik alanında başarıyla kullanılmaktadır. Görüntü işleme, girişleri ve çıkışları görüntüler olan işlemleri ve ayrıca bu görüntülerden öznitelikleri çıkartan süreçleri kapsamaktadır. Bu süreçlere, bölütleme, morfolojik işlemler, kenar bulma, köşe bulma ve filtreleme gibi işlemler örnek olarak verilebilir. Bu işlemler için kullanılan Resim veya görüntüler piksellerden oluşmaktadır. Bir VGA (Video Graphics Array (Video Grafik Dizisi)) aracılığı ile aktarılan 640x480 piksel boyutundaki bir görüntü üzerinde işlem yapılabilmesi için 307,200 adet verinin hesaplanması gerekmektedir. Görüntü kalitesi veya boyutu arttığında işlem hacmi de büyümektedir. Bu işlemlerin gerçek zamanlı yapılabilmesi için yüksek hızlı ve paralel işlem yapabilen sayısal platformlara ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan bu çalışmada, köşe algılama algoritmalarından FAST (Features from Accelerated Segment Test (Hızlandırılmış Segment Testinden Özellikler)) ve Harris köşe algılama algoritmaları, kenar bulma algoritmalarından Sobel kenar bulma algoritması, morfolojik işlem algoritmalarından yayma ile aşındırma yöntemleri ve renk değiştirme algoritması FPGA (Field Programmable Gate Array (Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri)) çipleri üzerinde çalışmak üzere gerçek zamanlı olarak tasarlanmıştır. Tasarlanan gerçek zamanlı görüntü işleme algoritmalarında Xilinx Vivado Design Suite HLx kullanılmıştır. Gerçek zamanlı görüntüler HDMI (High Defination Multimedia Interface (Yüksek Çözünürlüklü Çoklu- Ortam Arayüzü)) aracığıyla kameradan alınmıştır. Alınan gerçek zamanlı görüntü verilerinin FPGA üzerinde işlenebilmesi için VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (Çok Yüksek Hızlı Tümleşik Devre Donanımı Tanımlama Dili)) kullanılmıştır. Yapılan tüm tasarımlar Xilinx Zybo Z7-20 kartı üzerinde gerçeklenmiştir. FPGA-tabanlı tasarımların sonuçlarından elde edilen görüntü verileri HDMI aracılığıyla monitöre aktarılmıştır. Xilinx Zybo Z7-20 FPGA kartı üzerinde çalışmak üzere tasarımı yapılan gerçek zamanlı görüntü işleme algoritmalarından elde edilen sonuçlar sunulmuştur.
Design and analysis of multi-protocol label switching networks
Service providers must consider lots of factors while designing their backbone such as ensuring high performance, scalability, robustness, coping with new age technologies. MPLS is a preferred technology by most of the service providers because of the advantages in these topics. In addition, as using MPLS, different services which service providers want to offer, e.g. voice over IP, video and TV applications, internet access, point to point services, layer 3 and layer 2 vpn services can be provided in same network. MPLS reduces networking costs and improves speed and sorts of the services. MPLS enables carrying IP over ATM. MPLS is also convenient technology for the service providers having ATM backbones. OSPF or IS-IS can be used as an interior gateway routing protocol in an MPLS network. Interior gateway routing protocols are used to distribute the IP forwarding routes to all the routers in the network. BGP is used to communicate between the AS of the service provider and the different ASs. LDP distributes the label information to the all routers in the network. LDP learns the network information from OSPF or IS-IS.
On the design of switch mode power supply
In this thesis, switch mode power supplies, differences between linear power supplies and switch mode power supply types are discussed. Widely used types of DC-DC converters depending on the input-output wave forms and circuit simulations using Pspice and B2 Spice are notably examined. Each type of DC-DC converter has DC input signal, switch, energy storage and filter elements. Filter elements smooth the ripple of the output. Without using filter elements, the output will be more unregulated. This is discussed by simulation of a basic type of converters. Every converter can be simulated by using a switch that is controlled by pulses. Although using filter elements, controlling the switch by pulses will comprise an unregulated output. There occur some losses because of the switching and components used in converters. To obtain more regulated output, some control circuits should be used. Pulse Width Modulation is the most important type. Some types of DC-DC converters are simulated by adding PWM control circuits. Diodes that are used in switch mode power supplies are reverse or forward biased depending on the condition of the switch. If a forward biased diode is suddenly switched to reverse bias, the conduction will continue in the reverse direction for a short interval called the reverse recovery time. Therefore, they should be selected with minimal recovery times. Ideal diode should have no reverse recovery time, but practically this can not be possible. The aim of choosing proper diode is to minimize this reverse recovery time.
Interactive medical volume visulization for surgical operations
In this thesis, "A Surgeon Assistance System", which can be used in surgery, surgical planning, and education, has been designed. The main idea lying in this approach is to equip the surgeon with a Head Mounted Display (HMD), a camera, and a powerful computer system, and overlay all information, which may required during the operation, on the real-time video signal acquired from operation area. The system processes pre-scanned two and three-dimensional MRI (Magnetic Resonance Imaging) and CT (Computed Tomography) data and other real-time vital signs of the patients. The processing phase consists of pre-processing routines such as noise cancellation and thresholding. Processing stage consists of segmentation for tissue classification for MRI; triangulation in order to create three dimensional surfaces for both MRI and CT, and finally, three dimensional visualization routines by using OpenGL library. Also, one and two-dimensional information can be displayed instead of three-dimensional views. By the help of this approach, it is expected that, the success rate of the surgery can be increased, concentration of the surgeon may be save during all operation, the operation time may be decreased, and more efficient surgery planning possibilities can obtained. This work is also the first step for telemedicine system, which includes remote actions in medicine.
Antenna design for microwave digital communications
ABSTRACT In this thesis a suitable antenna design to operate in a microwave digital communication system is aimed. Microwave digital communications is widely used in land mobile satellite communications which becomes a good area of operation for us. In order to achieve this aim aperture coupled microstrip phased array antenna is chosen. Antenna is controlled with two DC voltage sources. Antenna beam is to be directed in 90 degrees range for tracking all visible satellites. Aperture coupling will give us plenty of space to place phase shifting circuitry.
Robot uygulamaları için 3B'lu cisimlerin tanınması ve konumlandırılması
ÖZET Bu tez çalışmasında, üç-yüzlü cisimlerin tanınması ve altı serbestlikle konumlandırılması için, cisim görüntülerindeki parlaklık değişimlerinin algılanması ile yorumlanan 3B ' lu bir görme sistemi sunulmaktadır. Bilindiği gibi üç-yüzlü cisimlerin yapısındaki ana özellikler, üç seviyeli hiyerarşiden oluşur; köse, kenar, ve yüz. Görüntü düzlemine projeksiyon yapıldığı için, tüm bu özellikler aynı topolojik unsurları taşırlar ve resim yorumlamaya yarayan bağlantılı bir çizgi çizimi oluşturur. Bu bilgiler ışığında ilk olarak, köse, kenar, ve çizgi çizimi gibi özellikler görüntüdeki parlaklık değişimlerinden elde edilir. Daha sonra bu bilgilerden biri olan köşe noktalarının sınırladığı yüzey alanları arasındaki farklı parlaklık değerlerini de kullanarak alanlama güdümü gerçekleştirilebilir. Bu iki tür bilginin karışımı sayesinde, üç boyutlu şekilleri türetebilir ve bu yüzden tanıma amacıyla cisim tanımaları kurulabilir. Bu tanıma işleminde etkin bir yorumlama ağaç araştırma algoritması bulunur. Bu algoritma ile daha önceden data bellekte var olan cisim nitelikleri, elde edilen nitelik değerleriyle karşılaştırılması sonucunda tanıma işlemi gerçekleştirilmektedir. ( VI
Uydu-gezgin iletişim yayılımının modellenmesi ve benzetimi
Uydu-Gezgin İletişim Sistemi (U-GtS) hücresel gibi yer sel sistemlere nazaran daha ekonomik bir gezgin iletişim servisi sunmaktadır. Ancak sistemin gerçekleştirilmesinde en önemli sorun, ağaç gölgelemesi ve çok yollu yayılımdan ö- tUrti btiyttk bayılma derinliği (F) 'dir. Sistem gtiç-sınırlı olduğu için F link tasarımında btjyUk önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, bayılma derinliğini belirleyebilmek için uydu-gezgin yayılımı modellenmiştir. Modelde gölgelemesiz ortamlarda doğrudan dalga ve çok yollu bileşenlerin top lamı rician, ağaçlıklı ortamlarda gölgelenmiş doğrudan dalga ile çok yollu bileşenlerin toplamı gölgeli rician İle modellenmiştir. Çok yollu yayılım ise rayleigh olasılık dağılımı ile modellenmiştir. Toplam modelde bu ayrık modeller bölge katsayıları ile birleştirilmiştir. Model parametrelerini belirlemek amacıyla L-band yayılım ölçümleri gerçekleştirilmiştir, ölçümler bölgede bulunan 14 değişik ağaç türü üzerinde 6 ay boyunca devam etmiş ve ortalama ağaç zayıflatması 11 dB, bölge için rician ve rayleigh yayı lım faktörleri 15 dB olarak bulunmuştur. Belirlenen paramet relerle model Doğu Karadeniz Bölgesine uygulanmış bölge için F=26 dB olarak belirlenmiştir. Bölge için U-GiS link tasarımı yapılmış ve sistem başa rımı incelenmiştir. Doğu Karadeniz Bölgesi U-GİS açısından gerek ağaç yoğunluğu gerekse gittikçe artan kentleşme yoğun luğunun büyük olması nedeniyle Türkiye 'nin en büyük bayılma derinliğine sahip bölgesi olarak alınabilir. Anahtar Kelimeler: Uydu-Gezgin İletişim Sistemi, uydu link tasarımı, ağaç zayıflatması, çok yollu yayılım, bayıl ma, bayılma derinliği, yayılım ölçümleri, yayılım modeli. VI
FZP Uydu alıcı antenleri
Mikrodalga frekanslarında yapılan uydu haberleşmesinde açıklık antenleri kullanılır. Parabolik yansıtıcılar yaygın olarak kullanılan açıklık antenleridir. Bununla birlikte, parabolik yansıtıcı antenlerin, yapım zorluğu, yağmur ve kar etkisiyle başarımının düşmesi gibi, bazı olumsuz yanları vardır. Sözkonusu bu olumsuzluklar, düzlemsel açıklık antenlerin önemini artırmaktadır. Son yıllarda, yüksek güçlü uyduların devreye girmesiyle, bu antenler üzerine yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Bu tez çalışmasında, dielektrik bir taban malzeme üzerine Presnel bölgeleri işlenerek gerçeklenen ve kısaca FZP(Fresnel Zone Plate) olarak adlandırılan düzlemsel antenler incelenmiştir. 10.95-11.7 GHz bandında başarım karakteristiklerine ilişkin bağıntılar elde edilmiştir. Deneysel PZP yansıtıcı antenler gerçekleştirilerek test edilmiştir. PZP antenler frekansa bağımlıdırlar. Band genişlikleri tasarım frekansının %15-20'si kadardır. 3-dB huzme genişlikleri parabolik yansıtıcı antenler inkine yakın, yan kulak ve geçiş (kros) polarizasyon seviyeleri ise daha yüksektir. Verimleri parabolik antenlerden düşüktür. PZP antenlerin verimi yapılarına bağlı olarak %8-70 arasında değişir. Verim yükseldikçe yapımları zorlaşır. En basit şekilde gerçekleştirilebilecek PZP antenlerin verimi %8-30 arasındadır. Bu verim aralığında deneysel olarak gerçekleştirilen PZP antenlerle, el yapımı olmalarına rağmen, uydulardan izlenebilir kalitede TV yayını alınmıştır. Yüksek kazancın gerekmediği durumlarda, PZP antenler kolayca gerçekleştirilip kullanılabilir. Anahtar Kelimeler s PZP, kırınım, antenler, yansıtıcı antenler, uydu yayın alışı. VI
Video sinyallerinin düşük veri iletim hızlarında kodlanması için blok karşılaştırmaya dayalı yeni bir hareket kestirim yöntemi
İletim kanallarının ve depolama ortamlarının ekonomik kullanımı veya video telefon, video konferans amaçlı haberleşmeler için video sinyallerinde etkili veri hızı azaltma teknikleri kullanılması gereklidir. Video görüntülerinin düşük veri iletim hızlarında kodlanması uzamsal ve zamansal eksende anıklığın yok edilmesini gerektirir. Veri hızı azaltımı, cisimlerin hareketlerinin bir işlevi olarak tanımlanabilen görüntü çerçeveleri arasındaki artıklığın azaltılmasıyla yapılabilir. Bu çalışmada, sayısal video sinyallerinde çeşitli veri hızı azaltma teknikleri incelenmekte ve video telefon sinyallerinin kodlanmasında yeni bir hareket kestirim yöntemi sunulmaktadır. Bu yöntem, önceden tanımlanmış değişik şekillere girebilen blokların ardışıl iki görüntü çerçevesi arasında karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Hareket kestirme biriminde, en az veri hızını sağlayan blok şekli uyarlamalı olarak seçilmektedir. Elde edilen veriler, ayrık kosinüs dönüşümü ve istatistiksel kodlama teknikleriyle biraz daha azaltılmaktadır. Önerilen yöntemde, karşılaştırma ölçütü olarak, performansı ortalama kare hata ölçütününkine çok yakın olan ve daha az işlem gerektiren ortalama mutlak hata ölçütü kullanılmıştır. Hareket yönlerinin hızlı olarak saptanmasında basitliği nedeniyle üç adımlı yönlü arama tekniği kullanılmıştır. Önerilen yöntemin performansı, sentetik olarak üretilmiş ve gerçek video görüntüleri için ayrı ayrı test edilerek diğer yöntemlerinkiyle karşılaştırmıştır. Sonuçlardan, teknik yazında yakın zamana kadar belirtilenlerden daha iyi video kalitesi elde edildiği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Video kodlama, Video telefon, Veri hızı azaltma, Hareket kestirme. V
Hücresel hareketli yer haberleşmesi sisteminin doğu karadeniz bölgesinde (Trabzon) uygulamasının incelenmesi
Bu tez çalışmasında Hücresel Hareketli Yer Haberleşmesi Sisteminin Doğu Karadeniz Bölgesinde (Trabzon) uygulanması incelenmiştir. Çalışmalar araç telefonu ile Trabzon'da şehir içinde ve Beşikdüzü'nden Of a kadar olan devlet karayolunda deneysel ve bilgisayar destekli olmak üzere iki kısımda gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda araç-içi ve araç-dışı kullanıla bilen bir araç telefonu ve araca yüklenen diğer deney düzeneği ile servis alma seviyeleri dBm cinsinden ölçülmüştür. Elektromagnetik dalganın yayılım özellikleri ve hareket liden-sabite, sabitten-hareketliye ve hareketliden- hareketliye olmak üzere 3 şekilde gerçekleştirilen deneylere ait işaret seviyesi değişimleri ve diğer özellikler 5. kısımda verilmiştir. Bilgisayar destekli çalışmalarda ise "Yer Analiz Pake ti" (Terrain Analysis Package) adlı program yardımıyla anten ışıma diyagramları ve yol geometrisi diyagramları çizilmiş, sınır değerler ve mesafe-koordinat hesapları yapılmıştır. Elde edilen bulgular ve sistemin kapsama alanında haberleşmeyi gerçekleştirmedeki başarımının incelenmesi ve çalışmadan çıkarılan sonuçlar verilirken daha ileri yapılabilecek çalışmalar İçin teklifler bu tezin öneriler kısmında sunulmuştur. Anahtar Kelimeleri Hücresel Hareketli Yer Haberleşmesi, Hareketli Radyo Yayılımı. VI
Elektrik güç sistemlerinde reaktif gücün bulanık mantık denetimli statik VAR istemlerinden karşılanması
Elektrik güç sistemlerinde tüketici yükler genellikle motor türünde ve endüktif karakterde olduklarından şebekeden yararlı aktif gücün yanında reaktif güç de çekerler. Motorlarda döner alanın, transformatörlerde magnetik alanın oluşturulabilmesi için her ne kadar bir miktar reaktif güç gerekliyse de, iletim ve dağıtım sistemlerinden daha fazla aktif güç iletebilmek için reaktif güç miktarım en az düzeyde tutmak gerekmektedir. Bu nedenle, büyük güç harcayan işletmelerde, reaktif güç ihtiyacı giriş terminallerine bağlanan kompanzatör sistemlerinden sağlanır. Enerji sistemlerinde güvenilirliği, verimliliği ve değişik çalışma koşullarında sistemin kararlılığını sağlayabilmek için sürekli olarak yeni kontrol teknikleri geliştirilmektedir Bu çalışmada reaktif güç kompanzasyonu, bulanık mantık denetimli Sabit Kapasitör ve Tristör Kontrollü Reaktör tipi kompanzatörle yapılmıştır. Böylece güç faktörü düzeltimi, dinamik gerilim kontrolü sağlanmakta, iletim hatlarının güç taşıma kapasitelerinin yükseltilmesi ve reaktif güç akışının neden olduğu kayıplar en alt düzeye indirilmektedir. Sabit Kapasitör (SK) ve Tristör Kontrollü Reaktör (TKR) tipi kompanzatörde kompanzasyon işlemi, reaktörü sisteme bağlayan tristörlerin tetikleme açılarının kontrolü ile sağlanmaktadır. Bununla birlikte bu kompanzatör sisteminin lineer olmaması, matematiksel olarak modellenmelerini güçleştirdiğinden sistem gerektiği gibi tanıtılamamaktadır. Bulanık mantık teorisine dayalı kontrol sistemlerinin kullanılması ile klasik kontrol sistemleriyle denetimin güçleştiği, matematiksel modelleri oluşturulamayan sistemlerde denetimde büyük kolaylıklar sağlanmıştır. Bu çalışmada sistemin matematiksel bir modeline gerek duymadan, sistem çıkışı ile girişi arasındaki etkin ilişkiyi kullanarak sonuca giden bulanık mantık esaslarına dayalı bir kontrol işlemi gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Reaktif güç kompanzasyonu, bulanık mantık, sabit kapasitörler, tristör kontrollü reaktörler, kontrol sistemleri.
Elektronik devrelerin kaotik davranışlarının incelenmesi
Kaotik sistemleri karakterize eden en önemli özellikler, başlangıç şartlarına duyarlılıkları ve dönemli olmayan karmaşık hareketleridir. Kaotik sistemlerin bu özelliklerini incelemek ve birbirlerine senkronlanabilme olanaklarını araştırmak amacıyla bu çalışmada, Rössler ve Lorenz kaotik sistemleri elektronik elemanlarla gerçekleştirilip kaotik hareketleri incelendi. Böylece Rössler sisteminde, kontrol parametresi değiştiğinde bir denge noktasının nasıl etkilendiği gözlendi. Eğer iki bağımsız kaotik sistem aynı başlangıç şartlarıyla çalışmaya başlarsa, bu şartlardaki küçük bir fark zamanda üstel olarak büyüyecektir. Biraz sonra iki sistem ilişkisiz hale gelir. Fakat, Pecora ve Caroll iki kaotik sistemin senkronizasyonunun mümkün olduğunu gösterdi. Uygun şartlar altında zamanın akışıyla kaotik vericinin değişkenleri asimptotik olarak alıcının değişkenlerine yaklaşacaktır ve kaotik vericinin değişkenlerini adım adım takip edecektir. Bu davranışı görmek için iki Lorenz sisteminin senkronizasyonu ve kaotik veri iletimi, sürme amacıyla tek değişken kullanılarak gerçekleştirildi. Ayrıca bu çalışmada, iki değişken kullanılarak senkronizasyonun ve kaotik veri iletiminin mümkün olduğu 5 boyutlu bir sistemde gösterildi ve bilgisayar benzetimleri yapıldı. Böylece, sadece bir senkron kaotik sistemin, iki değişken kullanılarak bilgi taşıyan iki işaretin gönderilmesi için yeterli olduğu gösterildi.Anahtar Kelimeler : Kaos, Dallanma, Senkronizasyon, Kaotik Bilgi İletimi
Üç fazlı asenkron makinanın bulanık mantık kullanarak kontrolu
Alternatif akım (AA) makinaları mekanik olarak basit bir yapıya sahip olmalarına rağmen, doğrusal olmayan (non-lineer) ve birbirini etkileyebilen çok değişkenli bir kontrol yapısı vardır. Asenkron makinalar kalkış anında ve moment kumanda değeri değişimlerinde yavaş bir tepke gösterirler. Bu problemlerin üstesinden gelebilmek için bulanık mantık " moment vektör kontrol yöntemi " ile birleştirilebilir. Bulanık mantık kontrolör, bulanık değişkenler kümesine dayanarak optimum anahtarlama durumunu seçmektedir. Bulanık kurallar makina hız tepkesine dayanılarak akım ve akı vektörlerinin gözlenmesi ile oluşturulmuştur. Sürekli durum çalışmada verimlilik optimizasyonu da hesaba katılmıştır. Moment kumanda değeri ile uygun olarak, akı genliği kontrol altında tutulmak suretiyle optimum verimlilik sağlanmıştır. Benzetim çalışmalarından elde edilen sonuçlar, uygulanan yöntemle, kalkış anındaki akı ve moment tepkelerinin, moment kumanda değişimlerindeki tepkelerin, geleneksel kontrol yöntemlerinden daha başarılı bir şekilde elde edildiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler : Bulanık mantık, Vektör kontrol, Asenkron makina. VI
Elektrik güç sistemlerinde bulanık mantık tabanlı yük-frekans denetimi ve bir sayısal mesafe rölesi
Senkron generatörlerin kararlı çalışabilmeleri için, güç sistemlerinde yük-frekans denetimi önemli bir yer tutar. Yük değişimlerinin sebep olduğu küçük osilasyonlar sistemin endüktansı ve mekanik eylemsizliği ile kendi içinde giderilebilse de, arıza veya büyük yük değişimlerinin meydana getirdiği büyük osilasyonlar, sistem kararlılığını kaybetmeden önce giderilmek zorundadır. Elektrik iletim hatlarında bir anza meydana geldiğinde, sistemin kararlı çalışabilmesi için, arızanın koruma röleleri tarafından zamanında algılanması gerekmektedir. Laboratuvar imkanlarında kurulabilen deney seti esas alınarak sistemin dinamik simülasyon modeli geliştirilmiştir. Bu modelde türbinin yerini alan bir doğru akım motoru 3 fazlı senkron generatörü sürmektedir. Senkron generator uçlarında ise 3 fazlı ayarlabilir direnç yükü bulunmaktadır. Bu çalışmanın ilk kısmında şebekeden ayrı, tek basma bir yükü besleyen bir senkron generatörün çıkış frekansı, bulanık mantık tabanlı bir denetleyici ile kontrol edilmektedir. İstek gücünde meydana gelen herhangi bir değişiklikte, denetleyici, senkron generatöre verilen mekanik giriş gücünü kararlılık sınırları dahilinde ayarlayarak sistem hızının dolayısıyla frekansın sabit kalmasını sağlar. Koruma röleleri analog ya da sayısal olabilirler. Ancak mikroişlemcilerin gelişmesinden sonra sayısal röleler, doğrulukları, bakımları ve düşük maliyetleri nedeniyle daha çok tercih edilmeye başlanmışlardır. Dolayısıyla bu çalışmanın ikinci kısmında bir sayısal mesafe rölesinin performansı incelenmektedir. Yukarıda tanımlanan aynı güç sistemi dinamik modeli kullanılarak, 3 fazlı direnç yükü ile temsil edilen iletim hattı modelindeki arızaların algılanması için sayısal rölenin çalışması simülasyonla incelenmektedir. Anahtar Kelimeler: Enerji sistemleri, senkron generator, bulanık mantık kontrol, yük- frekans kontrolü, sayısal mesafe rölesi, enerji sistemlerinin korunması.
Doğrusal zamanla değişmyen sürekli dizgelerde parametre kestirimi
ÖZET Doğrusal, zamanla değişmeyen, sürekli dizgelerde parametre kestirimi; ekonomi, elektrik, robotik ve kimya gibi birçok farklı dallarda uygulama alanı bulmaktadır. Bu uygulamalarda kestirimin performansı; dizge tanısı, denetimi ve kontrolü için çok önemli olmaktadır. Bu tezde; doğrusal, zamanla değişmeyen, sürekli dizgelerde parametre kestirimi konusu incelendi. Bilinen giriş değerleri ve ölçülen gürültülü çıkış değerlerinden yararlanarak dizgelerin durum uzayı parametrelerinin kestirimi için yeni bir yöntem incelendi. Kestirim için kurulan model, ölçülen giriş-çıkış verileri ve doğrusal olmayan parametrelere bağlı bir çıkış vektörü ile tanımlandı. Kestirilen model verileri ile ölçülen veriler arasındaki yanılgı olarak tanımlanan amaç fonksiyonu, En Küçük Kareler yöntemi ile ifade edildi ve Marquardt-Levenberg, Gradient, Hessian-Gradient ve PART AN algoritmaları ile minimum yapıldı. Önerilen yöntemin performansı, farklı gürültü düzeyleri, farklı sayıda örnek değerleri, farklı giriş işaretleri ve farklı başlangıç değerleri için incelendi. Elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemin doğruluğunu ve geçerliliğini açıkça göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Doğrusal zamanla değişmeyen dizge, Durum modeli, Parametre kestirimi, En Küçük Kareler yöntemi, Marquardt-Levenberg algoritması, Gradient algoritması, Hessian-Gradient algoritması, PART AN algoritması. VI
Doğrusal hareketli asenkron motorun bulanık mantık ile kontrolü
ÖZET Doğrusal Hareketli Asenkron Motorların (DHAM) günümüzde çok geniş uygulama alanları bulunmaktadır. Bunların en önemlisi ise yüksek hızlı trenlerdir. DHAM'lerin dönen motorlara oranla kayıpları ve uç etkileri oldukça fazla olduğundan verimleri de düşüktür. Hem küçük hızlı hem de yüksek hızlı uygulamaları için hız kontrolü önemli bir işlemdir. Hız arttıkça kontrolün de hızlı olması istenmektedir. Bunun için de kontrolde "Bulanık Mantık" yöntemine başvurma kaçınılmazdır. Bulanık Mantık ile kontrol son zamanlarda hız gerektiren sistemlerde de kullanılmaya başlanmıştır. Çalışmamızda DHAM'nin Bulanık Kontrol ile hız kontrolü yapılmaktadır. Bulanık Kontrolör, Bulanı Değişkenler kümesine dayanarak optimum anahtarlama durumunu seçmektedir. Bulanık Kontrolör makine hız tepkesine dayanılarak akım ve akı vektörlerinin ve dolayısıyla gerilim ve frekansın gözlenmesi ile oluşturulmuştur. Elde edilen sonuçlar, uygulanan yöntemle, kalkış anındaki akı, kuvvet ve hız tepkelerinin, kuvvet kontrol değişimlerindeki tepkelerin, geleneksel kontrol yöntemlerinden daha iyi bir şekilde elde edildiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Bulanık Mantık ve Kontrolör, Doğrusal Hareketli Asenkron Makina.
Fırçasız doğru akım motorunun programlanabilir lojik kontrolörle denetimi
Gelişen teknolojide çeşitli uygulamalar için klasik elektrik motorları yerine geliştirilimiş yeni tip motorlar kullanılmaktadır. Fırçasız Doğru Akım Motoru (FDAM) da bu yeni tip motorlardan biridir. Bu motorun rotor kutuplan sürekli mıknatıstan yapılmaktadır. Mıknatıs malzemelerinde ve mıknatıslama teknolojisindeki gelişme, FDAM'un gelişimini desteklemiştir. Böylece küçük hacimli, yüksek hız ve performanslı FDAM'ları yapılabilmektedir. Bu motorların en büyük zorluğu, sargı akımlarını anahtarlamaktır. Bu amaçla optik veya hail etkili konum algılayıcıları kullanılmaktadır. Bu algılayıcılarla, anahtarlama tranzistörleri veya kod çözücüler beslenmektedir. Konum algılamadan uygun anahtarlama yapılabilmesi, bu motorları çok daha üstün duruma getirecektir. Bu amaçla, motorun konum algılamadan PLC ile kontrolü yapılmıştır. Bu çalışmada, ayrık zamanlı ve çakışık zamanlı anahtarlamaya göre motorun davranışı incelenmiştir. Programlanabilir lojik kontrolör (PLC) ile anahtarlama yapılarak FDAM'u çalıştırılabilmektedir. Anahtarlama hızına bağlı olarak motorun hızı da değiştirilebilmektedir. Anahtar Kelimeler : PLC, Hall etkili eleman, sürekli mıknatıs, ayrık zamanlı anahtarlama, çakışık zamanlı anahtarlama. VI
Kaosun sayısal haberleşme sistemlerine uygulamaları
Bazı kaotik sistemlerin kendi kendini senkronize edebilme özelliği bilinmektedir. Benzer yapıdaki iki kaotik sistem uygun şartlar altında, biri diğerini sürecek olursa, bu iki sistem ayni davranışı gösterecektir. Kaotik davranışın önceden tahmin edilemeyen ve gürültüye benzer yapısından dolayı, senkronizasyon özelliği kullanılarak gizli haberleşme yapılmasında geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Bu tezde, kaotik sistemlerin senkronizasyon özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiş ve kaosun sayısal haberleşme sistemlerine uygulanması için bazı yöntemler sunulmuştur. Bu yöntemlerin genel teorileri geniş bir biçimde verilmiştir. Bu yeni yöntemlerle birlikte karşılaştırma yapmak için mevcut kaotik sayısal haberleşme uygulamalarından bazıları da bilgisayar benzetimiyle incelenmiştir. Çalışmalar yaygın olarak bilinen kaotik Lorenz sistemi esas alınarak yapılmıştır. Fakat oluşturulan yapılar Lorenz sistemiyle sınırlı değildir. Ayrıca bu çalışmada, yöntemler bilgisayar simulasyonuyla farklı gürültü seviyelerinde karşılaştırılmıştır. Sonuçta öne sürülen yöntemlerin mevcut yöntemlerden teorik olarak daha iyi performans gösterdiği anlaşılmıştır.Anahtar Kelimeler: Kaos, Senkronizasyon, Kaydırmalı Anahtarlama, Modülasyon.
Bir fazlı asenkron generatörlerin doymalı davranışının incelenmesi
Bu tez bir fazlı asenkron generatörlerin modellenmesi ve kondansatörlerin makinanın çalışması üzerine etkisi ile ilgilidir. Bu tezde geliştirilen model ;gerek ana sargı gerekse yardımcı sargıdaki doyma etkisini gözönüne almaktadır. Kuramsal sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırıldı ve her ikisininde uyum içerisinde olduğu görüldü. Elde edilenler tartışıldı ve sonuçlar çıkarıldı.Anahtar Kelimeler: Bir Fazlı Asenkron Generatör,Doyum,Kendi-kendini Uyarma, Matematiksel Model,Sayısal Çözümleme
Anahtarlama açılarının kapasitör tip tek fazlı asenkron motorların dinamik davranışı üzerine etkisi
ÖZET Elektrodinamik aygıtlarda üretilen momentteki tekrarlanmayan tepe değerleri, göz önüne alınması gereken önemli etkenlerdir. Momentteki tekrarlanmayan tepe değerlerinin pozitif olanları motor milini darbelerken, negatif olanları ters yönde moment uygulayarak mili, özellikle yük altındayken, kırılmaya ya da burulmaya zorladığı için, motorda tehlikeli bir durum meydana getirirler. Bu yüzden bunlar, önceden kestirilmeli ve kontrol edilmelidir. Motora uygulanan gerilimin uygulandığı andaki değeri, onun dinamik davranışı üzerine etki eden faktörlerden biridir. Bu yüzden, tekrarlanmayan tepe değerleri daha önce ifade edildi. Bu tepe değerlerini kontrol altında tutmak için gerilimin uygulanma anındaki değeri kontrol edilmelidir. Bu nedenle, A.C. faz kontrolöründen çalışma ve yapısal olarak tamamıyla farklı bir aygıt olan Anahtarlama Açı Seçicisinin kullanılması gerekir. Bu çalışmada; -Gerilimin uygulanma anındaki değerinin momentteki tekrarlanmayan tepe değerleri üzerine etkisini incelemek için, kapasitör tip tek fazlı asenkron motor kullanıldı. -Bir Anahtarlama Açı Seçicisi tasarlandı ve gerçekleştirildi. -Motorun momentindeki tekrarlanmayan tepe değerlerinin kestirimi ve dinamik davranışının teorik olarak incelenmesi için d-q eksen sistemi kullanıldı. -Bir moment ölçme devresi gerçekleştirildi. -Teorik ve deneysel sonuçlar karşılaştırıldı. Sonuç olarak bu çalışmada, teorik ve deneysel sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu gözlendi. Anahtar Kelimeler: Anahtarlama açı seçicisi, kapasitör tip tek fazlı asenkron motor.
Konutsal yüklerin parametre ve güç tüketimi tahmini
Enerji dağıtım sistemleri, müşterilerinin cihazlarının çalışması için gerekli elektrik enerjisini ulaştırmak amacıyla kurulan sistemdir. Bu dağıtım sisteminin son noktasında ise bir ve birden fazla cihazlardan oluşan yük topluluğu bulunmaktadır. Yüklerin gerilim değerlerine duyarlılık gösterdiği bilinmektedir ve bu duyarlılığın önemi değerlendirilmelidir. Bu nedenle, yüklerin davranışını bilmek çok önemlidir. Bu sorunun ideal çözümü olarak, doğru bir yük modellemesi elde etmektir. Gelişen teknoloji sayesinde elektrikli cihazların performansı da değişmiştir. Bu değişimle birlikte cihazların yük modellerinin incelenmesi ve güncellenmesi gerekmektedir. Bu çalışma ile, evlerde kullanılan elektriksel cihazlar üzerinde polinomal ve üstel yük modellerinin uygunluğu incelenmiştir ve yük modellerine ait katsayılar yapılan deneyler sonucunda elde edilmiştir. Gerilim, akım, güç ve güç faktörü parametreleri PZEM-004T modülü kullanılarak ölçülmüştür. Bu modül kullanımı hem kolay ve hem de ekonomik olduğu için tercih edilmiştir. Bu modül ile ölçülen parametreler Arduino Uno ile bilgisayara aktarılıp MATLAB'de bu iki yük modellerinin katsayıları hesaplanmıştır. Polinomal ve üstel yük modeli katsayıları En Küçük Kareler yöntemi ve iç nokta yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Polinomal yük modeli katsayıları ile tahmini güç tüketimi hesaplanmıştır. Şebeke geriliminde çalıştırılan tüm cihazların gerilim ve güç verilerinden elde edilen polinomal yük modeli katsayıları varyak yardımıyla gerilim azaltılarak tüm cihazların tüketeceği tahmini güç değerleri hesaplanmıştır. İlk olarak bu cihazların bireysel kullanımındaki durumları ve daha sonrasında birlikte kullanım durumları incelenmiştir. Bireysel kullanımını durumunda; akkor lamba ve elektrikli süpürge için her iki yük modeli gerçek ölçüm sonuçlarına çok yakın olduğu görülmüştür. LED lamba için her iki yük modeli nominal gerilim çevresinde gerçek güç değerlerine yakın sonuç vermektedir. Bireysel kullanımda polinomal yük modeli katsayılarına dayalı tahmini güç tüketiminde ise akkor lamba için aktif ve reaktif tahmini güç tüketimi ölçüm sonuçlarına yakın; LED lambada aktif ve reaktif tahmini güç tüketimi ölçüm sonuçlarının yakın olmakla birlikte hafif üzerinde; LCD monitörde çoğunlukla ölçüm sonuçlarının yakın olmakta birlikte üzerinde ve elektrikli süpürgede ise tahmini güç tüketiminin ölçüm sonuçlarına yakın olduğu gözlemlenmiştir. İkinci olarak cihazların birlikte kullanımı yani paralel bağlanması durumu incelenmiştir. Buna göre birinci durum olarak akkor lamba ve LED lamba birlikte çalıştığında polinomal yük modelinin üstel modele göre ölçüm sonuçlarına daha yakın olduğu; ikinci durum olarak akkor lamba, LED lamba ve LCD monitör birlikte çalıştığında birinci duruma benzer sonuçlar verdiği; üçüncü durum olarak tüm cihazların birlikte çalıştığında her iki modelin gerçek sonuçlara yakın olduğu tespit edilmiştir. Birlikte kullanımdaki polinomal yük modeli katsayılarına dayalı tahmini güç tüketiminde ise aktif güç için gerçek sonuçlara yakın sonuçlar bulunmuştur.
Dünyada ve Türkiye'de rüzgar enerji santrallerinde yaşam sonu stratejilerinin değerlendirilmesi
Tüm dünyada yenilenebilir enerji üzerine olan yatırımlar her geçen gün hızla artmaktadır ve genel olarak yenilenebilir kaynakların kullanımı günümüzde pek çok ülkede yaygın hale gelmiştir. Özellikle bu yenilenebilir enerji sistemlerinden rüzgâr enerjisi üzerine olan girişimler ve projeler, Türkiye'nin de arasında yer aldığı gelişmekte olan ülkeler ve gelişmiş ülkelerin yenilenebilir enerji yatırımlarında oldukça ciddi bir pay sahibi olmuştur. Zira güncel verilere dayanarak Dünyadaki elektrik üretimlerinin yaklaşık %7-8'i rüzgâr enerjisinden sağlanmaktadır ki bu değer her geçen yıl daha da artmaktadır. İlk olarak 1990'lı yıllarda Danimarka, Almanya ve ABD'nin proje ve yatırımlarına başladığı rüzgâr enerjisine olan yatırımlar diğer ülkelerde de zamanla ciddi bir şekilde yapılmaktadır. Ancak ilk kurulumundan uzun süreler sonra türbinlerin verimlerinde meydana gelen düşüşlerden veya bazı idari ve proje kaynaklı sorunlardan dolayı santral ömürleri sonlarına gelmektedir. Zira bu süre standart olarak bir rüzgâr santralinin teknik faydalı ömrü olan 20-25 yıldır. Dolayısıyla bir santralin faydalı ömrünün sonuna gelindiğinde yatırımcıların bundan sonra işleyecekleri politikalar oldukça önem arz etmektedir. Literatürde bu aşamada meydana gelebilecek birden fazla yaşam sonu değerlendirme uygulaması vardır ve küresel tecrübelere bakıldığında yaşam sonu değerlendirmelerinden yeniden güçlendirme çalışmaları en yaygın olan yöntemler olarak dikkat çekmektedir. Dünyada en çok uygulanmış olması dolayısıyla bu çalışmada yaşam sonu stratejilerinden yeniden güçlendirme üzerine daha çok durulmuştur. Literatürde "Repowering on Wind Farms; Rüzgâr Santralinde Yeniden Güçlendirme" olarak tanımlanan bu kavram bütünü, bir rüzgâr enerji santralinde mevcut rüzgâr türbinlerinin demonte edilmesi ve bu demonte edilen eski türbinlerin yerlerine veya yakınlarına yeni nesil büyük güçte türbinlerin kurulması anlamına gelmektedir. Dünyada bu alanda yapılan çalışmalar ilk olarak rüzgâr enerjisinde öncü olan Danimarka ve Almanya'da başlamışken gün geçtikçe eskiyen rüzgâr santrallerinin sayısının artmasıyla yeniden güçlendirme pek çok ülkede uygulamalarına başlanan bir yöntem haline gelmektedir. Türkiye açısından da standart ömrünün sonuna gelen rüzgâr enerji santrallerinin yavaş yavaş artacak olmasıyla bu alanda yakın gelecekte çalışmalara başlanacağı öngörülmektedir. Şimdiye dek yapılan işlerden ve uygulamalardan elde edilen verilere göre yeniden güçlendirme yönteminin oldukça fazla olumlu yanı vardır. Yine de bazı proje sahipleri ve yatırımcılar yeniden güçlendirme ile ortaya çıkacak bu pozitif etkilerin fazla olabilme durumuna rağmen farklı yaşam sonu değerlendirme yöntemlerini uygulamaktadırlar veya yeni santral kurma teşebbüsünde bulunmaktadırlar. Ancak sektör tecrübelerine göre belli koşullar altında proje sahiplerinin yeni santral kurmak yerine mevcut sahalarında bir yaşam sonu değerlendirmesiyle yeniden güçlendirme yapmaları daha tercih edilebilir konumdadır. Bu çalışmaların her ne kadar çok fazla artıları olsa da elbette ki bazı dezavantajları veya olumsuz etkileri de bulunmaktadır. Bu çalışmada rüzgâr enerjisi sistemlerinde yeniden güçlendirmenin ve diğer yaşam sonu senaryolarının nasıl yöntemler oldukları, uygulamalarında dikkat edilmesi gereken kriterlerin, bu çalışmalara etkiyen unsurların ve bu çalışmaların ortaya çıkaracakları etki ve sonuçların neler olduğu açıklanmaktadır. Buna ilaveten, tüm dünyada bu alanda yapılan çalışmaların incelenmesi yanı sıra aynı zamanda Türkiye'nin potansiyel yeniden güçlendirme ve diğer yaşam sonu stratejilerinin değerlendirilmesi yapılmaktadır. Bu bağlamda Türkiye'de yer alan örnek bir saha üzerinden olası bir yeniden güçlendirmenin oluşturabileceği potansiyel sonuçlar irdelenmektedir. Temel olarak bu çalışma sonunda ortaya çıkan sonuçlar umumiyetle pozitif çıksa da bu hususta değerlendirilecek pek çok unsurun olduğu vurgulanmış ve analizleri yapılmıştır. Bu tez çalışması sonucunda yeniden güçlendirme ve diğer yaşam sonu senaryolarına etki eden en önemli teknik ve idari unsurlar belirlenmiştir. Bunlar; sahanın mevcut durumu, eski türbinlerin servis ve bakım sözleşmesinin kalan geçerlilik süresi, mevcut türbinlerin her birinin kapasite faktöründeki yıllara göre değişim oranı, devletin bu uygulamalara yönelik çıkaracağı mevzuat ve yönetmelikler, yine devletin yatırımcıya uygulayacağı teşvik mekanizmasının durumu ve ek sübvansiyonların olup olmayacağı vb. olmak üzere ifade edilmektedir. Ek olarak bu çalışmada en belirleyici mali etkenlerin ise mevcut türbinlerin satılması veya geri dönüştürülmesi hususu için piyasa pazarının durumu, yeni türbinlerin maliyetleri, elektrik piyasa fiyatlarının seviyesi, yeniden güçlendirme için yatırım maliyetleri ve ömür uzatma için işletme maliyetleri olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın çıktısı olarak, büyük güçte yeni nesil örnek türbin modelleri kullanımıyla beraber, santral kurulu gücü korunsa dahi tam yeniden güçlendirmeyle birlikte elektrik üretiminde ciddi miktarlarda artış söz konusu olmaktadır. Bununla beraber elbette yıllık finansal getirinin de oldukça arttığını söylemek mümkün olmuştur. Son olarak bu tez çalışmasında gelecek çalışmalara da önerilerde bulunulmuştur. Ayrıca bu tez henüz Türkiye'de bu alanda herhangi bir çalışmanın yürütülmemiş olmasından dolayı gelecekte Türkiye'de yapılacak çalışmalara öncü olacak niteliktedir.
Hidroelektrik santrallerinde yıllık enerji üretiminin emisyon salınımı farklılıkları açısından biyoenerji ile karşılaştırılması ve küresel ısınmaya olan etkileri
Dünyada enerji ihtiyacı ve tüketimi her geçen gün geçtikçe artmaktadır. Türkiye' nin toplam elektrik talebi, ekonomik ve endüstriyel gelişimle birlikte hızla artmaktadır. 1980-2020 yılları arasında elektrik üretiminin toplam kurulu gücü 5118,7 MW' tan 95890.6 MW' a yükselmiştir. Aynı dönemde brüt talep 24616.6 GWh'den 306703,1 GWh'ye yükselmiştir. Türkiye'de kurulu güç 4.11.2022 tarihi itibariyle 103235,25 MW olarak bildirilmiştir. Bu rakam 2021 yılında ise 99819.6 MW idi. Kurulu gücün %3,42 oranında arttığı görülmüştür. 2005-2020 yılları arasında toplam kurulu güç içindeki yenilenebilir payı %33,4'ten %51,3'e, buna paralel olarak toplam üretim içindeki payı da %24,6'dan %42,3'e yükselmiştir. Toplam kurulu güç ve toplam üretimde sırasıyla %146,9 ve %89,2 artış olmasına rağmen, bu artışlar yenilenebilirde %279,8 ve %225,4 olmuştur. Böylece hem kurulu güçte hem de toplam üretimde yenilenebilir paylarında artışlar sağlanmıştır. Hidroelektrik santrallerdeki üretim, kaynak faktörü sebebiyle değişkenlik göstermesi nedeniyle toplam yenilenebilir üretim ve payında da dalgalanmalar görülmektedir. Kurulu güç artmasına rağmen enerji talebi de arttığından Türkiye'de sadece yenilenebilir enerji kaynağı ile üretimin yetersiz kalması sebebiyle fosil yakıt kullanımları da aktif devam etmektedir. Ayrıca fosil yakıtlarda dışa bağlılığın ülkeye maliyetinin yüksek olduğu bilinmektedir. Sera gazı etkisi fosil yakıtların bilinçsiz kullanımıyla artmaktadır. Sera gazı emisyonu sonuçlarından biri olan küresel iklim değişikliğinin insanlık üzerindeki etkileri farklı yaklaşımlarla öne çıkmaktadır. İklim değişikliğinin, olağanüstü meteorolojik olayların sıklığını artırdığı ve ülkelerin sosyo-ekonomik sorunlar yaşamasına neden olduğu görülmektedir. İklim değişikliğinin önüne geçmek ve atmosfere salınan karbonu kontrol altında tutmak için uluslararası camiada önce Kyoto Protokolü, ardından Paris İklim Anlaşması imzalanmıştır. Dışa bağımlılık ve küresel ısınmanın olumsuz sonuçları devam ettiği sürece yenilenebilir enerji kaynağı arayışı kaçınılmaz olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları (rüzgâr, hidrolik, jeotermal, biyokütle, dalga, güneş vb.); ülkelerin enerji politikalarında yerli kaynak olması, enerji arz güvenliğine katkı sağlaması, temiz olması, küresel ısınma ile mücadelede emisyonların azaltılmasına katkı sağlaması gibi ekonomik değer taşıyan özellikleri nedeniyle büyük önem taşımaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından kabul edilen biyoenerji ve hidroelektrik enerji üzerine çalışılmış ve değerlendirmelerde bulunulmuştur. Öncelikli olarak literatürdeki benzer çalışmalar detaylı incelenmiştir. Çalışmada Türkiye'de coğrafi özellikleri sebebiyle hidroelektrik santral kurulumuna oldukça müsait olan Doğu Karadeniz Bölgesi seçilmiştir. Biyoenerji santralleri için ise Türkiye'nin çeşitli yerlerinde üretim yapan santrallerden örneklem seçilmiştir. İki yenilenebilir enerji kaynağının karşılaştırılmasında, literatür çalışmalarında tespiti yapılan amorti durumları, kurulum maliyetleri, bakım maliyetleri, üretim kazançları, devlet teşvikleri, ham madde tedarik süreçleri, iletim hattı kayıpları, karbon salınımı gibi pek çok parametre sahadan yetkililer tarafından elde edilen veriler ışığında değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Literatürde hidroelektrik enerji ve biyoenerjinin kendi içinde santraller bazında karşılaştırılması yapılmışken, çalışmada iki enerji türü ortak olarak karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sırasında 19 adet hidroelektrik santral, 14 adet de biyoenerji santralinin verileri kullanılarak kapsamlı bir çalışma yapılmıştır. Çalışma saha çalışanlarından alınan bilgiler ışığında yapıldığından pratik bilgi açısından da özgünlük taşımaktadır. Sahadan elde edilen verilerin istatiksel çalışması Statistical Package for the Social Sciences(SPSS) programı aracılığıyla yapılmıştır. Bu değerlendirmeler sonucunda hidroelektrik santral ve biyoenerji santrallerinin avantaj ve dezavantajları ortaya koyulmuştur. Türkiye'nin topografik yapısı sebebiyle hidroelektrik santrallerin sayısının ve kurulu gücünün biyoenerji santrallere göre çok yüksek olduğu görülmüştür. Ayrıca hidroelektrik santrallerin kurulum maliyetleri, emisyon miktarı, bakım maliyetleri ve iletim hattı kayıplarının biyoenerjiye göre daha avantajlı olduğu, biyoenerji santrallerinin amorti süresi ise hidroelektrik santrallere göre avantajlıdır. Yağış rejiminin uygun olduğu ortamlarda hidroelektrik santral kurulumunun biyoenerji santrallerine göre uygun ve sürekliliği olduğu düşünülebilir. Yağış rejiminin düzenli olmadığı coğrafi bölgelerde ise tedariği uygun olan ham maddeye göre biyoenerji santrali kurulumunun avantajlı olacağı düşünülebilir. İki yenilenebilir enerji kaynağının fosil yakıtlara göre emisyon oranı çok düşük olduğundan küresel ısınmanın olumsuz etkilerini azaltacağı düşünülebilir. Fosil yakıtlarda dışa bağlılık ve sera gazı emisyonuna da sebep olması nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının yatırımlarına artan bir şekilde devam edilmesi gerektiği, ayrıca devlet teşviklerinin de bu yatırımları desteklemesi ve sürekliliğini sağlaması beklenmektedir.
Kuzeybatı Anadolu güç sisteminde yenilenebilir enerji kaynaklarının gerilim kararlılığına etkileri
Elektrik enerjisine olan ihtiyacın artmasına bağlı olarak güç sistemlerinin büyümesiyle kararlılık konusunun değerlendirilmesi önem kazanmıştır. Yük tarafındaki enerji talebi artışı ve sınırlı üretim kaynakları güç sisteminin gerilim kararlılığı açısından kritik değerlerini etkilemektedir. Yük talebi artışına bağlı olarak enerji talebini karşılamak için içerisinde yenilenebilir enerji kaynakları (YEK) ve çeşitli teknolojiler barındıran dağıtık üretim birimleri (DÜ) güç sistemine farklı konumlarda ve boyutlarda eklenmektedir. Bu birimler son yıllarda güç sistemlerinde elektrik enerjisi üretiminde önemli ölçekte pay sahibi haline gelmiştir. Dağıtık üretimlerin sisteme eklenmesi, güç sisteminin üretim kapasitesini arttırırken ayrıntılı araştırma yapılmadan kapasite ve yerleşim yeri seçimi durumunda sistemde güç kayıplarını arttırdığı gibi sistem kararlılığını da olumsuz etkileyebilmektedir. Bu nedenle ortaya çıkabilecek olumsuzlukları engellemek için, dağıtık üretim birimlerinin sisteme en uygun yer ve güç değerinde seçilmesi gerekmektedir. Ayrıca enerji sistemlerinde gerilim çökmelerinden kaçınmak için gerilim kararlılığını değerlendirmek bir gereklilik olmuş ve gerilim kararlılığı indeksleri önerilmiştir. İndeksler gerilim kararlılığı değerlendirilmesi yapılacak bara hakkında bilgi vermektedir. Bu çalışmada, Türkiye enerji iletim sisteminin önemli bölgelerinden olan Kuzeybatı Anadolu (KBA) 114 baralı güç sistemi örnek alınmış ve bu sisteme eklenecek dağıtık üretim kaynaklarının yer ve güç değerlerinin belirlenmesi problemi, genetik algoritmalar (GA) optimizasyon yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Amaç fonksiyonu olarak aktif güç kayıplarının azaltılması, gerilim profilinin iyileştirilmesi ve gerilim kararlılık indeksinin maksimize edilmesi olmak üzere üç farklı fonksiyon kullanılmıştır. Yük tarafındaki enerji talebi artışı göz önüne alınarak mevcut Kuzeybatı Anadolu güç sisteminde yük artışı yapılmıştır. Yük artışı ve amaç fonksiyonlarına göre belirlenen 4 farklı senaryo oluşturulmuş, 114 baralı Kuzeybatı Anadolu güç sistemine uygulanmıştır. Örnek alınan 114 baralı Kuzeybatı Anadolu güç sistemine dağıtık üretim birimleri eklenmeden önce ve oluşturulan 4 senaryo ile dağıtık üretim birimleri eklendikten sonraki gerilim profili, aktif güç kayıpları ve gerilim kararlılığı indeks değerleri karşılaştırılmıştır. Önerilen yaklaşım ile güç sisteminin ağ topolojisini değiştirmeksizin belirlenen yer ve kapasitede dağıtık üretim kaynaklarının eklenmesi durumunda; aktif güç kayıplarının azaldığı, bara gerilim profilinin iyileştiği ve gerilim kararlılığı indeksinin arttığı gözlemlenmiştir.
Görüntü sınıflandırmada yineleyen derin ağ ve görü dönüştürücü modellerinin karşılaştırılması
Görüntü sınıflandırma, görüntülerde veya videolarda bulunan belli nesneleri algılayıp, görüntü işleme alanında kullanan bir teknoloji aracıdır. Bu işlem, aynı zamanda bir dizi sınıflandırma sürecinin bir parçasıdır. Makineler aracılığıyla yapılan bu sınıflandırma işlemlerinde uzun zamandır çeşitli teoriler ve yöntemler ortaya atılmış ve uygulanmıştır. Geometrik, bölgesel tabanlı, mantıksal nitelikli, dikkat tabanlı çok sayıda modelleme çeşitli uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. İhtiyaç ve gereksinimlere göre çeşitli modeller ortaya atılmaya devam etmektedir. Son yıllarda, sinir ağları ile görüntü sınıflandırma çalışmaları gitgide artmaktadır. Bu çalışmada yineleyen sinir ağları, pekiştirmeli öğrenme, görü dönüştürücü kullanılarak görüntü sınıflandırma işleminin gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. Çalışmada dikkat tabanlı iki model olan, yineleyen dikkat modeli ile görü dönüştürücü aracılığıyla görüntü sınıflandırma işleminin gerçekleştirilmesi ve her iki dikkat modelinin karşılaştırılması ana hedeftir. Sinir ağı, sunulan nesneleri önceki öğrendikleriyle karşılaştırarak aradaki ilişkiyi tespit edip, nesneleri sınıflandırmaktadır. Yineleyen dikkat modelleri, son dönemlerde farklı tanıma ve sınıflandırma çalışmalarında üstün başarı göstermiştir. Çalışmada, yineleyen görsel dikkat modeli sınırlı bir sensör vasıtasıyla görsel bir ortamla ilişkili, hedef odaklı bir araçtır. Model, pekiştirmeli öğrenme ile görsel bir çevreyle ilişkiye giren hedefe yönelik bir ajanın birbirini izleyen karar verme prosesidir. Yineleyen dikkat modelinin çalışma prensibi, görüntünün sadece ilgilenilen bölümüne odaklanmaya dayanmaktadır. Bu sayede zamandan tasarruf sağlanarak, ilgilenilen piksel sayısında düşüş oluşur. Pekiştirmeli öğrenmedeki ajan, eylemleri yürütüp, ortamın reel gidişatını da etkiliyebilir. Çevre sınırlı gözlemlenebildiğinden, ajanın nasıl bir yol izleyeceğini ve sensörünü en etkin bir biçimde nasıl yerleştireceğini tespit etmek için bilgiyi zamanla entegre etmesi gerekmektedir. Her adımda, ajan bir ödül almaktadır. Ajanın ana amacıda, ödüllerin maksimuma çıkarılmasıdır. Ödüllerin maksimum olduğu haller için derin ağ modeli oluşturulmuş olmaktadır. Karşılaştırmada kullanılan bir diğer dikkat tabanlı model ise görü dönüştürücüdür. Görü dönüştürücü, yineleyen dikkat modeline göre daha yeni ortaya çıkmış bir modeldir. Dönüştürücü sinir ağları, ilk olarak NLP adı verilen dil işleme çalışmalarında sıklıkla kullanılmıştır. Bu tip çalışmalarda otomatik çeviri ile insan çevirisi arasındaki değişikliğin ölçüldüğü BLEU puanı adı verilen sistem kullanılmaktadır ve başarılı sonuçlar elde edilmektedir. Bu çalışmaların sonrasında, görü dönüştürücüler çeşitli sınıflandırma uygulamalarında da kullanılmaya başlamış ve harcanan zaman ve doğruluk açısından iyi sonuçlar elde edilmiştir. Görü dönüştürücü modelinde önce giriş görüntüntüleri sabit boyutlu parçalara ayrılarak, düzleştirilip bir vektör elde edilir. Bu vektörlerden doğrusal gömme dizileri oluşturulur. Oluşturulan bu gömme dizileri transformatör kodlayıcıya giriş olur. Modelde, çok başlı öz dikkat katmanı, çok katmanlı algılayıcı ve norm katmanları bulunmaktadır. Modelde, kişisel dikkat katmanı görüntü bilgilerinin gömülmesi ve yeniden yapılandırma görevlerine sahiptir. Yineleyen sinir ağları önemli iki probleme sahiptir. Bunlar; zaman olarak eğitimin uzunluğu ve kaybolan gradyan problemidir. Eğitim süresinin uzunluğu, güçlü GPU ve CPU'lar ile çözüme kavuşturulabilir. Ancak kaybolan gradyan problemi daha önemli bir sorundur. Geçmişten gelen bilgileri kullanmada uzun vadede yineleyen sinir ağlarında sıkıntılar oluşmaktadır. Bu kısmen uzun kısa süreli bellek aracılığıyla çözülmeye çalışılsada optimum düzeyde performans sağlayamamaktadır. Uzun kısa süreli bellek geçmişten gelen bilginin kullanımında yineleyen ağlara göre çok daha başarılı davranabilmektedir. Dönüştürücü sinir ağları kullanıldığında, bilgiler gömülerek belirlenebilir. Görü dönüştürücü dikkat tabanlı bir model olmakla beraber, bu gömülü bilgiler saklanarak, değişik ağırlık değerleri ile öncelik sırası belirlenerek kullanılmaktadır. Sınıflandırma uygulamalarında, sunulan nesnenin üstün bir başarıyla tespiti için kullanılan veri seti belli aşamalardan geçmelidir. Çalışma, PyTorch üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu kütüphanenin erişim sağlayabildiği datasetlerinden Fashion-MNIST ve CIFAR-10 datasetleri her iki dikkat tabanlı modeller üzerinde test edilerek, çıkan sonuçlar karşılaştırılmıştır. CIFAR-10 dataset çeşitli ulaşım araçları ve hayvanlar olmak üzere on farklı sınıftan oluşmaktadır. Görüntü boyutu 32x32'dir ve 60000 görüntüden oluşmaktadır. Fashion-MNIST dataseti ise on farklı giyim ürünü türünden oluşan ve 70000 görüntüye sahip bir datasettir. Deney kısmında, google colab'in kullanıcılarına sunduğu Tesla T4 GPU kullanılmıştır. İlk olarak Fashion-MNIST datasetinin yineleyen dikkat modeli üzerinde eğitimi gerçekleştirilmiştir. Modelin yüksek duyarlı olduğu patch boyutu, bakış sayısı, iterasyon sayısı, öğrenme oranı gibi parametreleri değiştirilerek tepkileri ölçülmüş ve birçok eğitim gerçekleştirilmiştir. Görüntü boyutları göz önüne alınarak patch boyutunun sekiz olması uygun görülmüştür. Bakış sayısı yükseltildiğinde nispeten ufak artışlar olmasına rağmen eğitim süresinin ciddi bir oranda arttığı gözlemlenmiştir. Bu nedenle altı olarak uygun görülmüştür. İterasyon sayısı 300 olarak alınsada yeterli gelişme görülmediğinden eğitim 256. iterasyonda sonlandırılmıştır. Öğrenme oranı zamanla azalan biçimdedir. Eğitim sonuç grafikleri incelendiğinde, eğitim ve test kayıp oranları azalırken; eğitim ve test doğruluk oranları ise artmaktadır. Daha sonrasında ise aynı işlemler CIFAR-10 dataseti üzerinde gerçekleştirilmiştir. Görüntü boyutuna göre patch boyutu on iki olarak alınmıştır. Bakış sayısı sekize yükseltilmiştir. Fashion-MNIST datasetindeki iterasyon ve öğrenme oranı ise sabit kalmıştır. Kayıp ve doğruluk oranları bir önceki datasetle benzer çizgidedir. Bir sonraki aşamada görü dönüştürücü modelinin Fashion-MNIST ve CIFAR-10 datasetleri üzerinde eğitimi gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, Fashion-MNIST datasetinde, görü dönüştürücü modelin duyarlı olduğu patch boyutu, derinlik, MLP boyutu gibi parametreleri değiştirirek çeşitli eğitimler gerçekleştirilmiştir ve sonuçlar incelenmiştir. Seçilen parametre değerleri tablo halinde verilmiştir. İterasyon sayısında kırk esas alınmıştır, çünkü bu değer sonrasında kaybın yükseldiği gözlemlenmiştir. Test ve eğitim kayıp oranları azalırken, doğruluk oranları ise artmaktadır. Daha sonrasında benzer işlemler CIFAR-10 dataset üzerinde de gerçekleştirilmiştir. Çeşitli denemelerden sonra optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Kayıp ve doğruluk oranları bir önceki datasetle benzer çizgidedir. Fashion-MNIST datasetinin yineleyen dikkat modeli üzerinde gerçekleştirilen eğitimi sonucu, eğitim ve test kayıp oranları azalırken; eğitim ve test doğruluk oranları ise artmıştır. Bu eğitim süreci 256. iterasyonda sonuçlanmıştır. Bunun akabinde, Fashion-MNIST datasetinin görü dönüştürücü modeli üzerinde eğitimi sonucunda, yine aynı şekilde eğitim ve test kayıp oranları azalırken; eğitim ve test doğruluk oranları ise artmıştır. Görü dönüştürücü modelinde kırk iterasyon gibi bir süreçte, yineleyen dikkat modeli ile gerçekleştirilen eğitim sonucunda ulaşılan değerlere yaklaşmıştır. Fashion-MNIST datasetinin yineleyen dikkat modeli ile görü dönüştürücü modeli arasında zamansal bir kıyaslama yapıldığında, görü dönüştürücü modelinin yineleyen dikkat modeline göre daha avantajlı olduğu görülmektedir. CIFAR-10 datasetinin yineleyen dikkat modeli üzerinde gerçekleştirilen eğitimi sonucu, eğitim ve test kayıp oranları azalırken; eğitim ve test doğruluk oranları ise artmıştır. Bu eğitim süreci 293. iterasyonda sonuçlanmıştır. Bunun akabinde, CIFAR-10 datasetinin görü dönüştürücü modeli üzerinde eğitimi sonucunda, yine aynı şekilde eğitim ve test kayıp oranları azalırken; eğitim ve test doğruluk oranları ise artmıştır. Görü dönüştürücü modelinde 200 iterasyon gibi bir süreçte, yineleyen dikkat modeli ile gerçekleştirilen eğitim sonucunda ulaşılan değerlerden çok daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. CIFAR-10 datasetinin yineleyen dikkat modeli ile görü dönüştürücü modeli arasında zamansal bir kıyaslama yapıldığında, görü dönüştürücü modelinin yineleyen dikkat modeline göre daha avantajlı olduğu görülmektedir. Sonuç olarak deney bölümünde, her iki dataset eğitim sonuçlarına ait grafik ve tablolar sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre görü dönüştürücü modeli, yineleyen dikkat modeline oranla eğitim süresi bakımından daha hızlı sonuçlanırken, elde edilen doğruluk ve kayıp oranlarında da daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Önceden eğitilmiş verisetleri kullanıldığında daha iyi sonuçlar elde edileceği öngörülmektedir.
Şebekeye bağlı güneş enerjisi santrallerinde üretilen güce etki eden faktörlerin incelenmesi
Bu çalışma kapsamında şebekeye bağlı güneş enerjisi santrallerinde üretilen güce etki eden faktörler incelenmiştir. Kurulu gücü 500 kW olan güneş enerjisi sistemi için gerekli panel ve evirici sayıları hesaplanmıştır. 1184 adet güneş paneli ve 10 adet eviriciyle kurulması planlanan güneş enerjisi sisteminin konumu Kocaeli Üniversitesi Umuttepe yerleşkesi olarak seçilmiştir. Güneş enerjisi sistemi için aylık, mevsimsel ve yıllık optimum panel açısı değerleri seçili konumun enlem değeri ve güneşin deklinasyon açıları dikkate alınarak hesaplanmıştır. 40,82° kuzey enleminde yer alan seçili konum için yıllık optimum panel açısı 31,88° olarak bulunmuştur. Güneş enerjisi sistemi PVsyst ve MATLAB/Simulink ortamında oluşturulmuştur. PVsyst'de yapılan uygulamanın kapsamında çift yüzlü güneş panellerinin ve albedo değerlerinin üretilen güce etkisi incelenmiştir. Albedo değerinin 0,3'ten 0,73'e çıkması durumunda üretilen yıllık enerji miktarında %10,22 artış elde edilmiştir. PVsyst'de zamanla oluşan verim kayıpları hesaba katılarak yıllık olarak üretilen güç değerleri incelenmiştir. Çift yüzlü panellerle kurulan sistem tek yüzlü panel sistemiyle karşılaştırılmış ve çift yüzlü panellerle elde edilen alan tasarrufu %6,78 olarak hesaplanmıştır. Deneysel olarak elde edilmiş ortam sıcaklığı ve güneş ışınımı değerleri kullanılarak MATLAB/Simulink'te akım, gerilim, güç grafikleri oluşturulmuştur. Simulink'te panel sıcaklığı değerleri kullanıldığından dolayı ortam sıcaklığı değerleri Lasnier yaklaşımıyla panel sıcaklığına dönüştürülmüştür. Simulink'te elde edilen panel akımı ve gerilimi değerleri kullanılarak panel sıcaklığı-panel gerilimi ve güneş ışınımı-panel akımı arasındaki bağıntılar elde edilmiş ve Python programlama diliyle regresyon grafikleri oluşturulmuştur. Aynı özelliklere sahip güneş enerjisi sistemi için PVsyst ve Simulink'te elde edilmiş yıllık üretilen enerji değerleri karşılaştırılmış ve PVsyst'de elde edilen değerin Simulink'e kıyasla daha az olduğu görülmüştür.
Demiryolu araçlarında kullanılan vakumlu tuvalet sistemleri için elektronik kontrolcü tasarımı
VTS'ler (Vakumlu tuvalet sistemleri), yolcu taşımacılığında kullanılan raylı sistem araçlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. VTS'nin yaygınlaşmasının ana nedenlerinden biri, raylı sistem araçlarının tuvalet kabinlerinde oluşabilecek ve aracın yolcu kullanım alanına yayılabilecek kötü kokuları engellemektir. Ayrıca bir diğer neden ise, gerekli olan hijyen şartlarını sağlayarak tuvalet atıklarından bulaşabilecek enfeksiyonları önlemektir. Bu nedenlere ilave olarak meydana gelebilecek olumsuz çevresel etkileri engellemek için, insan kaynaklı atıklar, atık tankı adı verilen depolarda toplanır ve bu sayede atıkların raylarda korozyon oluşturması engellenir, dolaylı olarak atıklar nedeniyle temiz su kaynaklarının kirletilmesi ihtimali ortadan kaldırılır. Temiz su tüketim miktarları açısından VTS ile standart bir sifonlu tuvalet karşılaştırıldığında, her bir yıkama fonksiyonu döngüsünde VTS standart tuvalete göre %75-80 oranında daha az temiz su tüketmektedir. VTS üreticisi firmalar tarafından sağlanan verilere göre her bir yıkama döngüsünde yaklaşık olarak 0,5 litre temiz su tüketilmektedir. Günümüzde temiz su kaynaklarının hızlı bir şekilde tükendiği gözönüne alındığında, VTS'nin büyük oranda su tasarrufu sağlayabilir olma özelliği eşsizdir. Bu tez çalışmasının kapsamında, Türkiye'de yolcu taşımacılığında kullanımda bulunan VTS'lere uygun, işletmeci ve demiryolu aracı üreten kurumlara yüksek maliyetler doğurmayacak, bakım/onarım ve imalat işlerini yürüten personellere gerekli kolaylıkları sağlayacak bir VTS elektronik kontrolcüsü tasarlamak amaçlanmıştır. Bu kapsamda bir elektronik kontrolcünün tasarımı yapılmış ve testleri gerçekleştirilmiştir. Testler iki aşamalı olarak ilk aşamada masaüstünde gerekli test ekipmanları kullanılarak, ikinci aşamada ise demiryolu aracı üzerinde mevcut bulunan VTS üzerinde gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ilk olarak elektronik kontrolcünün tasarımını oluşturmak için, yolcu taşımacılığında kullanılan raylı sistem araçlarının halihazırda kullanımda bulunan VTS'leri incelenmiş, bunun akabinde tasarımda kullanılacak programlama dili ve işlemci tipi, elektriksel ve fiziksel arayüz, kontrolcünün yürütmesi gereken fonksiyonlar, giriş-çıkış portlarının sayısı, maliyet gibi tasarım parametreleri belirlenmiştir. Bu kapsamda yapılan çalışmalar materyal ve yöntem bölümünde detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Tasarım tamamlandıktan sonra ilk prototip ürün üretilerek masaüstü ve saha testleri yapılmıştır. Testleri tamamlanan elektronik kontrolcü, Türkiye'de yolcu taşımacılığında kullanılan yolcu vagonları ve dizel tren setlerinde bulunan VTS'lere uygun olarak tasarlanmış ve aktif olarak 2022 yılı içinde yolcu taşımacılığında kullanılan araçlarda kullanılmaya başlanmıştır. Üretilen elektronik kontrolcü, işletmeci kurum olan TCDDT A.Ş. (Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryolları Taşımacılık A.Ş.) bünyesindeki dizel tren setlerine ait 124 adet VTS ünitesi ve yolcu vagonlarına ait yaklaşık 300 adet VTS ünitesinde yani toplamda 400 adetin üzerinde VTS ünitesinde kullanılabilmektedir. Tasarlanan elektronik kontrolcünün, gerekli görülen bazı fonksiyonların ve modüler olan donanımların uygun bir şekilde eklenip çıkarılmasıyla yani tasarımda gerekli revizyonların yapılmasıyla farklı tiplerdeki raylı sistem araçlarında bulunan farklı tip ve model VTS'lerde de kullanılabileceği öngörülmektedir.
Sakarya ili yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı ve yatırımları ile ilgili toplum kabullenme seviyelerinin belirlenmesi
Artan nüfus ve sanayi faaliyetleri ile birlikte enerji ihtiyacının karşılanması için fosil yakıtlar kullanılmakta ve bu fosil yakıtlardan atmosfere salınan sera gazı, küresel ısınma sıcaklığını artırırken iklim değişimini de beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada, söz konusu iki olumsuz durumu en aza indirgemek için yerel yönetimlerin iklim değişimine uyum çalışmaları ile yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı ve toplumun temiz, sürdürülebilir enerjiye olan bakış açısı incelenerek farkındalık yaratmak istenmiştir. Yapılan literatür çalışma sonuçlarına göre, yenilenebilir enerji ve iklim değişikliği farkındalığı küresel ısınma ile iklim değişikliği etkilerini en aza indirgemede başarılı olduğu ortaya konmuştur. Çalışmada ise, literatür sonuçları da göz önüne alınarak yerelde yapılacak projeler doğrultusunda yenilenebilir enerji kaynakları ve toplumun bakış açısı tespit edilerek bir anket çalışması yapılmıştır. Doğu Marmara Kalkınma Ajansı'nın desteği, Sakarya Büyükşehir Belediyesi ve Sakarya Üniversitesi ortaklığında "İklim Değişikliğinin Etkilerinin Azaltılması İçin Gençlik Politikalarının Oluşturulması" başlıklı proje kapsamında yapılan çalıştay ve anket sonuçları SWOT analiz yöntemiyle incelenmiştir. Analiz sonuçları, Sakarya ili özelinde değerlendirilerek farklı sektörler için güçlü ve zayıf yönler ile tehditler göz önünde bulundurularak fırsatları değerlendiren ulusal ve yerelde yapılabilecek destek mekanizmaları, uygulamaları ve bilinçlendirme faaliyetleri önerilmektedir.
Dağıtık üretimli şebekelerde adalaşma tespiti
Yakıt hücreleri, rüzgar türbinleri, fotovoltaik enerji gibi yeni teknolojilerdeki ilerlemeler ile birlikte güç elektroniğindeki yenilikler, müşterilerin daha iyi güç kalitesi ve güvenilirlik için talepleri, enerji endüstrisini dağıtık tesisler için değişmeye zorlamaktadır. Dolayısıyla dağıtık üretim (DÜ) son zamanlarda piyasa deregülasyonları ve çevresel kaygılar nedeniyle enerji endüstrisinde büyük bir ivme kazanmıştır. Dağıtık üretim kaynaklarının şebekeye entegrasyonu bazı teknik zorluklar oluşturmaktadır. Adalaşma bu teknik zorluklardan biridir. Adalaşma, dağıtım sisteminin bir kısmının güç sisteminin geri kalanından elektriksel olarak ayrıldığı durumda oluşmak ile birlikte aynı zamanda dağıtık jeneratörler tarafından sistemin geri kalan kısmına enerji verilmeye devam etmesi ile meydana gelir. Bir dağıtık jeneratörü güç dağıtılmış sisteme bağlamak için önemli bir gereklilik, dağıtık üretim sisteminin ada tespitini algılama yeteneğidir. Ada durumunda jeneratörlerin devreye girmemesi, jeneratörler ve bağlı yükler için bir takım sorunlara yol açabilir. Mevcut endüstri uygulaması, adalaşma durumunun ortaya çıkmasından hemen sonra tüm dağıtık jeneratörlerin bağlantısını kesmektir. Genel olarak, dağıtılmış bir jeneratörün bağlantısı, ana beslemenin kesilmesinden sonra 100 ila 300 ms içinde kesilmelidir. Böyle bir hedefe ulaşmak için, her dağıtık üretim kaynağının, vektör dalgalanma rölesi ve frekans değişim oranı rölesi gibi ada oluşturma önleyici cihazlar olarak da adlandırılan bir ada tespit cihazı ile kullanılmalıdır. Bu rölelerin dışında adalaşmayı tespit etmek için bazı yöntem ve teknikler bulunmaktadır. Bu yöntemler bölgesel ve endirekt teknikler olarak iki başlık altında toplanmaktadır. Bu çalışmada, ETAP programının ANSI standartına göre hazırlanmış örnek devresi üzerinden analiz çıktıları elde edilmiştir. 2.5 MW gücünde ki rüzgar türbininin entegre edildiği durumda oluşan bir sistem vaka çalışması ele alınmış ve ada durumunda rüzgar türbininin bağlı olduğu baranın frekans ve gerilim değerlerine bakılarak ada durumunun tespiti konusunda sonuçlara varılmıştır. Ada durumunda rüzgar türbininin hatve açısı, aktif güç, reaktif güç ve mekanik güç değerlerinde değişim kullanılarak ada tespiti konusunda çalışmalar yapılmıştır. Yapılan incelemeler; normal çalışma, ani yük değişimi, rüzgar türbininin şebekeden kopma durumu gibi ada oluşturma ve olası ada dışı koşullar üzerinde test edilmiştir. Güç dağıtım şebekesinde ada durumunda oluşan durum tespitinde frekans, gerilim ve rüzgar türbininin hatve açısı, mekanik güç, aktif güç ve reaktif güç üzerindeki etkileri üzerinden elde edilen veriler ile sonuca ulaşılmıştır.
Design of hybrid solar wind system for sustainable energy storage: A case study Rutba city
In today's world, generating power from renewable sources is an alternative. The environment and human ecology are being severely impacted by power generating using conventional energy. There is an abundance of renewable energy across the cosmos. Clean, environmentally friendly, efficient, and dependable energy comes from renewable sources. In the modern world, solar and wind power are becoming increasingly important. The project's goal is to use Matlab/Simulink to create a grid-connected hybrid power generation system that uses both solar and wind energy. The available solar irradiance, sunshine hours, temperature, wind speed, wind direction, and topography are taken into consideration when designing the model. Using the data, a model that combines the energy from solar and wind resources can be created. Over areas of Iraq, there is an average solar irradiation of 5.68 KW/m2/day and a wind speed of 12.9 mph. Since Iraq is between the Tropic of Cancer and the Equator, its average annual temperature is 28°C. Additionally, standalone PV and wind models are simulated. Solar panels, (P&O) MPPT, a boost converter, an inverter, a wind turbine, and a PMSG generator are all components of the hybrid model and are all connected to the grid. The PV model is simulated with various irradiance and temperature conditions, and output is assessed. Simulated hybrid model results from Matlab are examine. The increasing demand for sustainable and renewable energy sources has led to the exploration of hybrid systems that combine solar and wind power. This study focuses on the design of a hybrid solar wind system for sustainable energy storage, using Rutba City as a case study. The objective is to propose an optimal configuration that maximizes energy generation and storage capacity while minimizing costs and environmental impacts. The research methodology involves a comprehensive analysis of the local climatic conditions, solar radiation data, wind speed patterns, and energy consumption patterns in Rutba City. The design process includes selecting appropriate solar panels, wind turbines, batteries, and inverters based on their technical specifications and compatibility with the hybrid system. The sizing and optimization of the hybrid system are performed using mathematical models and simulation tools. Different scenarios are considered, including variations in solar and wind resources, energy demand, and system configurations. The performance of the hybrid system is evaluated based on key parameters such as energy generation, storage capacity, reliability, and cost-effectiveness. The results indicate that the hybrid solar wind system offers significant advantages over standalone solar or wind systems. By utilizing both solar and wind resources, the system achieves a higher overall energy generation capacity and improved reliability, as the availability of one resource compensates for the intermittent of the other. The energy storage component plays a crucial role in balancing energy supply and demand, ensuring a continuous power supply during periods of low solar or wind availability. Furthermore, the economic analysis reveals that the hybrid system presents a favorable return on investment compared to standalone systems. The cost savings are achieved through efficient utilization of resources and optimized system sizing. Additionally, the environmental impact assessment demonstrates a substantial reduction in greenhouse gas emissions and a decrease in reliance on fossil fuel-based power generation. This study contributes to the field of sustainable energy systems by providing insights into the design and optimization of hybrid solar wind systems. The findings from the Rutba City case study can serve as a valuable reference for similar regions with similar climatic conditions. The proposed hybrid system offers a reliable, cost-effective, and environmentally friendly solution for sustainable energy storage, promoting the transition towards a greener energy future. The paper begins with an overview of the current energy scenario in Rutba City and the challenges associated with conventional energy sources. It emphasizes the importance of transitioning to renewable energy for meeting the growing energy demands sustainably. next, the researchers delve into the design and integration of a hybrid solar-wind system. The system aims to harness both solar and wind energy to ensure continuous power generation regardless of weather conditions. The paper provides details about the sizing, installation, and configuration of solar panels, wind turbines, and energy storage devices. The researchers conducted a feasibility study to evaluate the economic viability and environmental impact of the proposed system. They considered factors such as initial setup costs, operational expenses, maintenance requirements, and potential energy savings over the system's lifespan. Moreover, the paper discusses the implementation process and the technical challenges faced during the installation. It also highlights the performance of the hybrid system under various weather conditions and how it copes with the intermittent of solar and wind resources. A crucial aspect of renewable energy systems is energy storage. The researchers explore various energy storage technologies suitable for the hybrid solar-wind system. Battery storage, pumped hydro storage, and compressed air energy storage are among the options evaluated for their feasibility, cost-effectiveness, and environmental impact. The study also addresses the issue of grid integration. The researchers analyze the compatibility of the hybrid system with the existing power grid infrastructure in Rutba City. Strategies for managing grid stability, power quality, and grid-tie inverters are explored to facilitate seamless energy injection into the grid. Furthermore, the paper outlines the regulatory and policy frameworks governing renewable energy adoption in Rutba City and the broader region. It highlights the importance of supportive government policies, feed-in tariffs, and incentives to encourage investments in renewable energy projects. To assess the environmental impact of the proposed system, a comprehensive life cycle assessment (LCA) is conducted. The LCA evaluates the system's greenhouse gas emissions, energy payback time, and overall sustainability in comparison to conventional energy sources. The research also considers the socio-economic impacts of implementing the hybrid solar-wind system. Job creation, skill development, and potential socioeconomic benefits for the local community are analyzed to understand the project's broader implications. In conclusion, the study showcases the successful integration of a hybrid solar-wind system in Rutba City, demonstrating its potential as a sustainable energy solution for other regions facing similar energy challenges. The research emphasizes the importance of adopting renewable energy technologies to reduce greenhouse gas emissions, combat climate change, and promote a greener future.
Dağıtık üretim güç sistemlerinde geliştirilmiş oylama modeli tabanlı arıza tespiti ve sınıflandırması
Mevcut elektrik güç sisteminde enerji talebinin artması ve fosil yakıtların sınırlı olması, enerji piyasasının serbestleşmesi, ekonomik ve çevresel kaygıların etkileri sonucunda, yenilenebilir ve yenilenemeyen enerji kaynaklarını içeren dağıtık üretim fikri popülerlik kazanmıştır. Dağıtık Enerji Üretim Kaynakları (DEÜK) güç sistemine dahil edilmesiyle pasif durumdan aktif duruma geçiş gerçekleşmiştir. Aktif duruma geçişle birlikte doğal olarak güç sistemindeki akımın yönü tek yönlü durumdan çift yönlü duruma dönüşmüştür. Güneş panelleri ve rüzgâr türbinleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının dağıtım şebekesine entegrasyonu, çift yönlü güç akışına ve arıza akımının genliğinin değişmesine neden olmuştur. Arıza akımı, DEÜK'lerin kapasitesinden, tipinden, sayısından ve konumundan etkilenebilir. Diğer yandan, yenilenebilir DEÜK'ler kesintili güç üretim karakteristiğine sahiptir, böylece tüketici tarafında da olası yük talebi belirsizliğine yol açabilmektedir. Bu bilgiler ışığında, DEÜK'lere sahip böyle bir güç sisteminde, yük paylaşımında, korumada ve kontrolde karmaşıklık mümkündür. Güç akışındaki çift yönlülük ile arıza akımı seviyesindeki değişiklik, koruma cihazları arasındaki koordinasyonun kaybolmasına ve sonuç olarak güç sisteminin güvenilirliğine yol açtı. Bu nedenle arıza tespiti ve sınıflandırmasında problemlerin çıkması kaçınılmazdır. Arıza tespiti ve sınıflandırması için makine öğrenmesi modellerinin kullanımı üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Ancak sınıflandırmada en zorlu problemlerden biri, her probleme ait veri setini doğru bir şekilde öğrenebilen genel bir sınıflandırıcının ortaya çıkmamış olmasıdır. Ayrıca sınıflandırıcıların veri setinin tamamını öğrenmesi gibi bir durum da söz konusu değildir. Farklı sınıflandırıcılar, bir veri kümesinin farklı alt uzaylarında farklı performans veya hata eğilimi gösterebilir. Dolayısıyla herhangi bir probleme yönelik optimale yakın bir sınıflandırıcı model oluşturulması, topluluk öğrenme modeli ile sağlanabilmektedir. Literatürde yer alan topluluk öğrenme modelinin bir yöntemi olan oylama modelleri ile ilgili olarak ağırlıklı oylama modelinde sınıflara ait olasılıksal katkılar ve sınıflara ait performanslar sonuçları dikkate alınmamıştır. Diğer yandan ağırlıksız oylama modellerinde özellikle olasılıksal tabanlı oylama modelinde ise sınıflandırıcıların eğitim aşamasına dair performansları dikkate alınmamıştır. Literatürdeki araştırmalara göre, bildiğimiz kadarıyla arızasız/arızalı durumların tespiti ve çeşitli arıza türlerinin sınıflandırılmasıyla ilgili çoklu sınıflandırıcılardan oluşan olasılıksal ağırlıklı oylama modelinin kullanıldığı herhangi bir çalışma yapılmamıştır. Yukarıdaki açıklamalardan esinlenerek bu tez konseptinde olasılıksal ağırlıklı oylama modeli (OAOM) tabanlı arıza tespit ve sınıflandırma şeması (ATSŞ) önerilmiştir. Bu tez çalışmasında yukarıda bahsedilen oylama modellerinin zayıf yönleri ele alınarak önerilen oylama modeli (OAOM) ile arıza tespiti ve sınıflandırma performansının geliştirilmesi hedeflenerek literatüre katkı sağlanmıştır. Önerilen modelin çalışma prensibi, eğitim performansına dayalı sınıf katkılarına ve test seti ile sınıf başına olasılıklara dayanmaktadır. Eğitim aşamasında elde edilen doğrulama metriği (ortalama mutlak hata) ve Fskor ile modelin tahmin gücünü ve dengesiz sınıf dağılımını dikkate almaktadır. Test setindeki herhangi bir örneğin sınıf etiketi, eğitim aşamaları ve eğitim sonrası test setine ait sınıflandırıcıların sınıflarından elde edilen olasılıksal katkılarla elde edilir. Önerilen OAOM modelinin diğer oylama modellerine göre katkısı; ağırlıksız oylama modellerine ait olasılıksal tabanlı oylama yöntemlerinden olan olasılıklar toplamı tabanlı oylama yöntemi, ağırlıklandırılmış olasılıkların toplamı şekline dönüşmüştür ve ağırlıklar ağırlık matrisinden seçilerek elde edilmiştir. Sinyaldeki ani değişimleri tespit edebilmek için örneklerin yapısal olarak detaylı bir şekilde yorumlanması gerekmektedir. Bu nedenle, sinyalin çekirdeğini temsil eden daha anlaşılır ve basitleştirilmiş bilgileri çıkarmak için özellik çıkarımı gerekmektedir. Bu tez çalışmasında özellik çıkarımı için kullanılan sinyal işleme yöntemi ayrık dalgacık dönüşümüdür. Dalgacık dönüşümü, çok çözünürlüklü zaman-frekans alanında saf sinyalin kesin özelliklerini sağlar. Kullanılan ana dalgacık fonksiyonu (db10) ve dalgacık ayrıştırma seviyeleri 9 ve 10'dur. 9. ayrıştırma seviyesi 11th ve 13th harmonik bileşenlerini, 10. ayrıştırma seviyesi ise 5th, 7th ve 9th harmonik bileşenlerini içerir. Bu tez kapsamında DEÜK'lerden oluşan güç dağıtım sistem modeline farklı tipte arızalar (tek faz toprak arızaları; AG, BG, CG, faz-faz arızaları; AB, BC, CA, faz-faz toprak arızaları; ABG, BCG, CAG, üç faz toprak arızası ABCG) uygulanmıştır. Tanımlayıcı özellik fonksiyonları, bu arıza durumlarıyla ilgili dalgacık ayrıştırma seviyelerine ilişkin detay katsayılarına uygulanır. Bu tezde temel olarak 4 farklı özellik kullanılmıştır. Ancak 2 farklı dalgacık ayrıştırma seviyesi olduğu için 8 öznitelik ve 3 farklı faz olduğu için toplam 24 özellik çıkarılmıştır. Bu özellikler, detay katsayılarının mutlak maksimumu, detay katsayılarının mutlak ortalaması, varyans ve entropidir. Arıza tespiti ve sınıflandırması için önerilen olasılıksal ağırlıklı oylama modelinin (OAOM) ve destek vektör makinesi (SVM), ekstra ağaç sınıflandırıcı (ETC), rastgele orman (RF) ve çoklu katman algılayıcısı (MLP) içeren temel sınıflandırıcıların performanslarını değerlendirmek için kapsamlı bir karşılaştırmalı performans analizi yapılmıştır. İlk olarak önerilen olasılıksal ağırlıklı oylama modeli (OAOM) ve bu modeli oluşturan temel öğrenicilerin/sınıflandırıcıların arıza tespiti ve sınıflandırma performansları değerlendirilmiştir. Bu amaçla kapsamlı bir karşılaştırmalı performans analizi yapılmıştır. Önerilen OAOM ve makine öğrenimi yöntemlerinin farklı veri kümelerindeki performanslarını analiz etmek ve karşılaştırmak için doğruluk, duyarlılık, kesinlik, Fskor ve eğrinin altındaki alan (AUC) dahil olmak üzere çeşitli değerlendirme ölçütleri kullanılmıştır. ATSŞ'de önerilen OAOM yapısının farklı veri kümeleri (normal ve gürültülü veriler) üzerinde klasik öğrenme modellerinden daha yüksek performans gösterdiği görülmüştür. Sınıflandırıcıların genelleştirme kabiliyetini doğrulamak için, gürültüsüz veri seti üzerine toplamsal beyaz Gauss gürültüsü eklenir. Bu gürültü seviyeleri SNR 20 dB, SNR 30 dB ve SNR 40 dB'dir. İkinci uygulamada, önerilen OAOM'nin etkinliği, ilgili arıza tespiti ve sınıflandırmasında literatürdeki oylama makinesi öğrenme modelleri kullanılarak değerlendirilmiştir. 6 tür oylama modeli vardır: olasılıklar toplamı, olasılıklar çarpımı, olasılıklar maksimumu, olasılıklar minimumu, çoğunluk ve ağırlıklı. Bu modellerin performansı hem normal hem de gürültülü veri setleri üzerinde incelenmiştir. Üçüncü uygulamada, önerilen OAOM'nin tahmin gücünü veya genelleme yeteneğini doğrulamak için eğitim-test veri kümeleri üzerinde kapsamlı bir analiz yapıldı. İlgili hata tespiti ve sınıflandırma problemi 70-30, 60-40 ve 50-50 gibi oranlarda farklı eğitim-test setlerine dönüştürülmüştür. Bu değerlendirme ile farklı oranlara sahip test setleri üzerinde OAOM'nin diğer oylama modellerine göre en yüksek genelleme yeteneğine sahip olduğu gözlenmiştir. Dördüncü uygulamada, normal ve gürültülü veri setleri için her bir arızalı (10 farklı arıza türü) ve arızasız duruma ait (toplamda 11 etiketli) OAOM'nin arıza tespiti ve sınıflandırmasına yönelik performans analizinin gerçekleştirilmiştir. Beşinci uygulamada, farklı sayıda temel sınıflandırıcılardan oluşan önerilen OAOM yapılarının doğruluk kriteri açısından performans etkinliği incelenmiştir. 4 sınıflandırıcıdan oluşan OAOM yapısının, 3 sınıflandırıcıdan oluşan OAOM yapısına göre daha başarılı olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca sınıflandırıcı çeşitliliği kavramının topluluk öğrenme modeli için önemi vurgulanmıştır. Altıncı durumda, 9. dalgacık ayrıştırma seviyesi (11th ve 13th harmonik bileşenleri) ve 10. dalgacık ayrıştırma seviyesi (5th, 7th ve 9th harmonik bileşenleri) için ayrı ayrı yeni bir özellik seti oluşturularak yeni arıza tespiti ve sınıflandırma problemlerine yönelik önerilen OAOM'nin performansı analiz edilmiştir. 9. ve 10. dalgacık ayrıştırma seviyelerine ait ayrı özellik setlerinin OAOM'deki arıza tespit ve sınıflandırma verimliliği incelenmiştir. Burada yeni duruma ait özellik setleri hem normal (gürültüsüz) hem de SNR 20 dB oranına sahip gürültülü veri setleri şeklinde oluşturulmuştur. SNR 20 dB'deki özellik setlerine ait arıza tespiti ve sınıflandırmasında, 9. ayrıştırma seviyesindeki özellik setinin, 10. ayrıştırma seviyesindeki özellik setine göre daha başarılı olduğu görülmüştür. Yedinci uygulamada, arıza tespiti ve sınıflandırması için kullanılan oylama modellerinin performans sonuçlarına bağlı olarak istatistiksel analiz gerçekleştirilmiştir. OAOM'nin diğer oylama modellerine üstünlüğü Friedman ve Finner post hoc testleri ile araştırılmıştır. Sonuçlardan oylama modelleri arasında anlamlı sonuç veren ve kabul edilebilirliği tespit edilen modelin OAOM olduğu görülmüştür. Son uygulamada ise tez çalışmasında kullanılan arıza tespit ve sınıflandırmasına yönelik oluşturulan veri seti dışında uluslararası platformlarda kabul görmüş farklı özelliklere sahip veri setleri kullanılarak önerilen OAOM ve farklı oylama modellerini değerlendirme ölçütleri (doğruluk, kappa ve Matthews Korelasyon Katsayısı (MCC)) ile karşılaştırılarak performans değerlendirmesi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlardan OAOM yapısının etkinliğinin diğer oylama modellerine karşı doğrulandığı görülmüştür.
Ani kardiyak ölüm riski değerlendirmesi için bulanık sistem tasarımı
Kalp, insan vücudunda kritik kompleks görevlerde yer alan hayati bir organdır. Dolayısıyla kalp rahatsızlıkları hayati riskler oluşturmaktadır. Kalıtsal ve çevresel kalp hastalıkları durumunda tanımlanamayan ani kardiyak ölümler artmakta ve kategorileştirilememektedir. Bu bağlamda kalp hastalıklarının takibi ve kalp hastalıklarının birbiriyle ilişkilendirilmesi önem taşımaktadır. Bu çalışmada kalp hastalıkları açısında günümüzde en popüler olan birbiri ile ilişkili 18 parametre (kolesterol, hipertansiyon, ateroskleroz/damar tıkanıklığı, kardiyomiyopati, atriyal fibrilasyon, yaş, diyabet, obezite, sigara tüketimi, alkol tüketimi, stres yoğunluğu ve yaşam temposu, fibrozis/pulmoner fibrozis, ventrikül duvar kalınlığı, Galaktin-3 seviyesi, miyokard iskemi, miyokard enfarktüsü geçmişi, taşikardi, PQRST diyagramı, COVİD öyküsü) kendi içinde gruplandırılıp sınıflandırılarak bulanık sistem tabanlı ani kalp krizi skor değerlendirmesi yapmaktadır.. Çalışmada bulanık mantığın kullanılma sebebi, bu sistemin çalışma mekanizmasına uygun olan ve kesin sonuç vermeyen yaklaşımsal üyelik fonksiyonlarını değerlendirmesidir. Bulanık mantığa göre üyelik derecesi 1'e eşit ise üyelik fonsiyonu bulanık kümeye tamamen ait, 0 ise bulanık kümeye ait değildir. Yapılan çalışmada kalp hastalığı verilerinin klasik Aristo yöntemi olan kesin karar mekanizmasına uygun olmadığından bulanık mantık yöntemi tercih edilmiştir. Aristo mantığında kesin sonuçlar veren çıkış fonksiyonlarını 1-0, iyi-kötü, beyaz-siyah, var-yok, evet-hayır değerlendirmelerinde bulunurken, bulanık mantık yaklaşımı Aristo mantığının aksine kesin olmayan sonuçların koalisyona dahil olmasına olanak verir. Bulanık mantık ve çalışmada kullanılan ve seçilen parametreler yüksek riskli kalp hastalıkları olan kolesterol, hipertansiyon, ateroskleroz/damar tıkanıklığı, kardiyomiyopati, atriyal fibrilasyon, yaş, diyabet, obezite, cinsiyet, alkol tüketimi, stres yoğunluğu ve yaşam temposu, fibrozis/pulmoner fibrozis,ventrikül duvar kalınlığı, Galaktin-3 seviyesi, miyokard iskemi, miyokard enfarktüsü geçmişi, taşikardi gibi teşhisler doğrultusunda olması gereken insan kalbi testlerine ve hastanın kalıtsal özelliklerine göre ani kardiyak ölüm oranlarını öngörmek amacıyla tasarlanan sistemin verimli uygulaması olarak görülmüştür. Bu tez çalışmasında kullanılan 18 parametre giriş üyelik fonksiyonlarını ifade ederken, Ani Kardiyak Ölüm (AKÖ) risk grupları ise çıkış fonksiyonu olarak değerlendirilmiştir. Çalışma sonuçları teşhis olarak değerlendirilmeyip, alınan teşhislerin birbiri ile ilişkilerini öngörmektedir. Tüm üyelik fonksiyonlarının dahil edildiği Fuzzy System (FS) sistemde oluşturulan kurallar, sisteme dahil edilen verilerle beklenen yüksek oranda doğruluk değerini sağlamıştır.
Askeri cihazlarda bağlantı yollu elektromanyetik girişim bastırma çalışması
Bu tez çalışmasında, MIL-STD-461 G standartı doğrultusunda askeri cihazlar üzerinden elektromanyetik girişim (EMI) ve elektromanyetik uyumluluk (EMC) konuları üzerine bir inceleme yapılmıştır. EMI, bir cihazın çalışırken ortamda bulunan diğer cihazların çalışmasını etkileyebilecek elektromanyetik sinyallerin neden olduğu sorunlardır. EMC ise farklı cihaz veya sistemlerin aynı ortamda birlikte ve EMI olmadan çalışabilme yeteneklerini ifade eder. Askeri standartta emsiyon testleri iletilen emisyon (CE) ve yayılan emisyon (RE) olmak üzere iki kısma ayrılmaktadır. Bu tez çalışmasında CE testlerinden CE102 testi incelenmiştir. CE102, özellikle farklı sistemlerde EMC testi gerekliliklerini özetleyen askeri bir standart olan MIL-STD-461'in bir alt bölümüdür. CE102, tipik olarak 10 kHz ila 10 MHz frekans aralığında, güç hatlarına ve kablolara bağlanan iletilen emisyonların değerlendirilmesine odaklanır. Bu çalışmada askeri standartta belirtilen test bileşenleri ve test düzeneği standarta uygun şekilde kurulmuş ve ölçümler alınmıştır. Yapılan çalışmalarda farklı iki askeri cihazın yaymış olduğu elektromanyetik gürültülerin, frekans değeri ve gürültünün büyüklüğüne bağlı olarak gürültü seviyelerini azaltma yöntemleri incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, laboratuvar ortamında uygulamayla elde edilen test sonuçları paylaşılmış ve sonuçlar hakkında değerlendirmeler yapılmıştır. Gürültü seviyelerine uygun müdahalede bulunmak için öncelikle gürültünün hangi türden (Ortak mod (OM) veya Fark modu (FM)) yayıldığını tespit etmek gerekmektedir. Gürültünün türüne göre farklı EMI filtreler tasarlanıp kullanılabilmektedir. Bu çalışmada gürültü seviyesini bastırmak için farklı tip ve boyutlarda kapasitör, bobin, ortak mod bobini, nüve ve filtreler kullanılmıştır. Bu eklemelerin yanı sıra diğer gürültü bastırma yöntemleri (topraklama, Faraday kafesi, kabloların ekranlanması) de uygulanarak iki farklı askeri proje üzerindeki etkileri paylaşılmıştır. Uygulamada kullanılan iki askeri cihazın çalışma mantığı ve çalışma gerilimleri farklıdır. Cihazların çalışma gerilimlerinin farklı olması sebebiyle standartta verilen sınır değerlerde esneme yapılarak ölçümler alınmıştır. CE102 testinin limitleri, cihazın tipine, kullanım amacına ve uyulması gereken askeri veya endüstriyel standartlara göre değişmektedir. Bu testlerde kullanılan limitler, cihazın yaydığı gürültünün tespit edilen sınırlar içinde kalmasını sağlamak amacıyla belirlenir. Bu tez çalışmasında farklı limit değerlerine sahip cihazların, ilk ölçümlerdeki sınır seviyesinin üzerindeki değerleri, kabul edilen sınır seviyelerine indirilmiştir. Gürültü seviyesini düşürmek için yapılan her bir değişikliğin cihazlara olumlu veya olumsuz etkileri ayrı ayrı ölçülerek çalışmaya eklenmiştir. Bu çalışmanın hedefi, farklı standartlarda emisyon testleri yapacak araştırmacılara yardımcı olmaktır.
C bandı TV uyduları için paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtre tasarımı
Bu çalışmada, 5G karasal haberleşme sistemleri ve radyo altimetre cihazlarının çalışma frekanslarının arasında kalan ve yan bantlardan elektromanyetik girişime açık halde olan C band TV uyduları için 4.0-4.2 GHz bant aralığında çalışan paralel kuplajlı bant geçiren filtre tasarlandı. Mikrodalga frekanslarında filtre tasarımı yapılacağından toplu elemanlar yöntemi ile tasarlanacak bant geçiren karakteristiğini sağlayan indüktör ve kapasitör devresi, düzlemsel iletim hatlarından mikroşerit hatlar kullanılarak tasarlandı. Uygulamanın frekans spektrumunda yoğunluk olduğundan kesime hızlı gidebilen, iletim bandında 0.2 dB dalgalanma seviyesine sahip Chebyshev alçak geçiren filtre prototipinin eleman değerleri kullanıldı. Alçak geçiren filtre prototipinden bant geçiren filtre prototipine geçerken, indüktör olan eleman seri indüktör ve kapasitör ile değiştirilirken, kapasitör olan eleman paralel indüktör ve kapasitör ile değiştirildi. Admitans invertörü sabitleri hesaplanarak, tek ve çift mod empedans değerleri elde edildi. Filtre tasarım aşamaları teorik olarak irdelendikten sonra, analitik yöntemler kullanarak paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtrenin fiziksel parametreleri hesaplandı. Benzetimler, AWR (Applied Wave Research) Design Environment ve CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite 3D programları ile yapıldı. Tasarım, benzetim ve optimizasyon üç farklı alttaş üzerinde yapıldı. εr=3.48 dielektrik sabitine sahip RO4835 modeli için sırasıyla, dielektrik kalınlığı h = 1.52 mm, 0.76 mm, 0,25 mm ve iletken kalınlığı = 17.5 μm, 35 μm, 17.5 μm olan alttaşlar kullanıldı. AWR Design Environment kullanarak fiziksel parametreler tekrar elde edildi. Benzetim sonucu, analitik yöntemlerle hesaplanan değerlere göre geri dönüş kaybı S11 ve araya girme kaybı S21 performansının daha iyi olduğu gözlemlenerek bu değerler kullanıldı. Üç boyutlu tasarıma imkân sağlayan CST Studio Suite 3D kullanarak paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtrenin elektrik alan ve manyetik alan dağılımları elde edildi ve köşe kuplajlı çalışma şekli ortaya konuldu. Araya girme kaybının minimum, geri dönüş kaybının maksimum, kesim frekanslarında keskin geçişe sahip optimum tasarımlar LPKF ProtoMat S63 cihazı kullanarak üretildi. Vektör network analizör kullanarak üretilen paralel kuplajlı mikroşerit bant geçiren filtrelerin; S11 ve S21 parametreleri ölçüldü.
İki yönlü üç seviyeli T-tipi LLC rezonans izole DA-DA dönüştürücünün tasarımı ve analizi
Yenilenebilir enerji kaynakları, batarya depolama sistemleri, doğru akım (DA) şebekeleri ve elektrikli araçların hızla gelişmesi, iki yönlü DA-DA dönüştürücülere olan ilgiyi artırmaktadır. Bu dönüştürücüler, genellikle yenilenebilir enerji kaynakları tarafından beslenen yüksek gerilimli bir DA bara ile enerji depolama cihazlarının bağlandığı düşük gerilimli bir DA bara arasında güç transferini sağlayan bir ara yüz olarak işlev görmektedir. Bu uygulamaların çoğunda, iki DA barası arasında iki yönlü güç akışı, geniş bir gerilim çevrim oranında ve hafif yüklerde yüksek verimliliği gerektirir ki bu da hâlâ iki yönlü DA-DA dönüştürücülerin tasarımı ve modülasyonunu zorlayan bir durumdur. İki yönlü DA-DA dönüştürücüler alanında, üç seviyeli topolojilerin kullanımı giderek artmaktadır. Bu topolojiler, iki seviyeli topolojilere kıyasla anahtarlama elemanları üzerindeki gerilim stresini daha düşük seviyede tutarak, anahtarlama sırasında kayıpları azaltmaktadır. Üç seviyeli topolojiler, I-tipi ve T-tipi olmak üzere iki ana kategoriye ayrılmaktadır. T-tipi topolojisinin anahtar kombinasyonu, I-tipi topolojisine göre daha yüksek güvenilirlik sunmaktadır. Bunun temel nedeni, I-tipi topolojisinde yer alan ancak T-tipi topolojisinde bulunmayan iki fazladan diyotun, T-tipindeki akım yolunu kısaltarak iletkenlik kayıplarını azaltmasıdır. Ayrıca, T-tipi topolojisi, I-tipi topolojisine kıyasla daha az anahtarlama elemanı gerektirdiğinden maliyet açısından da avantajlıdır. Bu çalışmada, iki seviyeli topolojilere ve üç seviyeli I-tipi topolojisine göre daha düşük maliyetli, daha yüksek güvenilirlik sunan ve daha az kayıp ile çalışan üç seviyeli T-tipi topolojisi kullanılmıştır. İki yönlü izole LLC rezonans DA-DA dönüştürücüler, özellikle alçaltıcı ve yükseltici çalışma kapasitesi, dar anahtarlama frekansı değişim aralığı ve geniş sıfır gerilim anahtarlama (ZVS) çalışma aralığı açısından, seri rezonans dönüştürücülere kıyasla üstün performans göstermektedirler. Bununla birlikte, bu topoloji ters güç akışı yönünde çalıştığında, hala geleneksel bir seri rezonans dönüştürücü olarak işlev görmekte ve simetrik çalışma özelliğine sahip değildir. Bu simetrik çalışma eksikliğini gidermek için, iki yönlü CLLC rezonans dönüştürücüsü önerilmektedir. Ancak, eklenen rezonans tankı, dönüştürücünün maliyetini ve hacmini artırmakta, ayrıca geleneksel LLC rezonans dönüştürücüye kıyasla gerilim çevrim oranı aralığını düşürmektedir. Bu çalışmada, topolojinin hem geniş ZVS çalışma aralığında ve yüksek gerilim çevrim oranında çalışması arzu edildiğinden hem de sağlayacağı düşük maliyet ve düşük hacim avantajları da göz önünde bulundurularak, LLC rezonans dönüştürücü topolojisi tercih edilmiştir. Bu tezde, iki yönlü güç akışı için faz kaydırmalı modülasyon (PSM), geniş bir gerilim çevrim oranı aralığında ve hafif yüklerde yumuşak anahtarlamayı gerçekleştirmek için değişken frekans modülasyonu (VFM) ve reaktif sirkülasyon akımını azaltmak için darbe genişlik modülasyonu (PWM) kullanılarak iki yönlü üç seviyeli T-tipi LLC rezonans DA-DA dönüştürücü tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Üç modülasyon yönteminin birleşimi olan bu çalışmada, dikey kollarındaki anahtarların çalışma oranı, primer ve sekonder anahtarlar arasındaki faz kaydırma oranı ve anahtarlama frekansı; gerilim çevrim oranına ve yüke bağlı olarak değiştirilir. Kontrol edilen parametrelerin sayıca artması literatürde serbestlik derecesinin (DOF) sayıca artışı olarak adlandırılmaktadır. Bu artış dönüştürücünün performansını önemli ölçüde iyileştirmekte; Karekök ortalama kare (RMS) akım değerini düşürmekte, geri yönlü sirkülasyon akış gücünü azaltmakta ve yumuşak anahtarlama aralığını genişletmektedir. Sonuç olarak, bu iyileştirmeler, dönüştürücünün genel verimliliğini ve güvenilirliğini artırırken, anahtarlama ve iletim kayıplarını azaltmaktadır. Bununla birlikte, DOF sayısındaki artış, kontrol karmaşıklığını ve işlem sayısını da artırmaktadır. Bu çalışmada önerilen topoloji, yarım köprü yapısı nedeniyle en fazla dört DOF modülasyon yöntemi ile kontrol edilebilir. Dört DOF modülasyon yönteminde, transformatörün primer ve sekonder taraflarında yer alan dikey kollardaki anahtarların çalışma oranları farklı olduğundan kompleks hesaplamalar gerekir. Ancak bu çalışmada, pratiklik ve işlem kolaylığı açısından, dikey kollardaki çalışma oranları eşit olarak belirlenmiştir. Klasik 3-DOF kontrol yöntemlerinden farklı olarak, bu çalışmada önerilen 3-DOF modülasyonu; anahtarlama frekansı, faz kaydırma oranı ve dikey kollardaki çalışma oranı gibi parametreler kullanılarak geliştirilmiş ve ilk kez iki yönlü bir DA-DA dönüştürücüde uygulanmıştır. Önerilen modülasyon yöntemi sayesinde, LLC rezonanslı dönüştürücü, klasik sadece faz kaydırmalı (SPS) yönteminin aksine, hafif yük koşulları ve düşük gerilim çevrim oranları altında bile ZVS bölgesinde yüksek verimlilikle çalışabilir duruma getirilmiştir. Bu modülasyon yöntemi, %30 yük ile tam yük arasında yumuşak anahtarlama bölgesinde kalmasını sağlamak amacıyla, yük azaldıkça anahtarlama frekansının artırılması ile gerçekleştirilir. Anahtarlama frekansındaki değişimlere bağlı olarak faz kaydırma oranı ve dikey kollardaki anahtarların çalışma oranları belirlenmiştir. Önerilen LLC rezonans topolojisi; ileri yönlü güç akışında LLC rezonans, geri yönlü güç akışında ise seri rezonanslı devre olarak çalışır. Bu nedenle tez içeriğinde, sürekli akım modunda çalışan dönüştürücünün hem LLC hem de seri rezonans devre hesaplamalarına ilişkin teorik analizler sunulmuştur. Bu çalışmada, seri rezonans tankındaki empedans değerine kıyasla mıknatıslanma endüktansı daha yüksek değerde alınarak, transformatörün primer ve sekonder uçlarındaki devre akımlarının RMS değerlerinin birbirine yakın olması sağlanmıştır. Bu yaklaşım, kontrol parametrelerinin hem ileri yönlü güç akışı hem de geri yönlü güç akışı operasyonlarında birbirine benzer değerler almasına olanak sağlamıştır. Ancak, tasarımcı mıknatıslanma endüktansını düşük bir değerde seçerse, geri yönlü güç akışı için ayrıca teorik hesaplamaların yapılması gerekecektir. Tez içeriğinde, ileri ve geri yön güç akışı için detaylı teorik hesaplamalar ve ZVS analizleri sunulmuştur. İki yönlü izole DA-DA dönüştürücülerin teorik analizleri, zaman domeni analizi (TDA) ve frekans domeni analizi (FDA) yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir. TDA yönteminde her bir çalışma modunun eşdeğer devre modeli kullanılarak durum denklemleri formüle edilir. Bu yöntem, özellikle serbestlik derecesi (DOF) sayısının yüksek olduğu durumlarda ve anahtarlama elemanlarının jonksiyon kapasitesi ile ölü zaman parametrelerinin dikkate alınması gerektiğinde, FDA'ya kıyasla daha karmaşık hesaplamalar gerektirir. Öte yandan, FDA yöntemi, yüksek frekanslı gerilim ve akımın Fourier dönüşümü kullanılarak yapılır. FDA yönteminin basitleştirilmiş bir formu olan temel harmonik analizi (FHA), sadece birinci harmonik bileşeni hesaba katarak gerçekleştirilir. Ancak, bu yaklaşım, DOF sayısının artması durumunda, kontrol parametrelerinin değerlerini gerçek uygulama koşullarında istenilen doğruluk seviyesinde elde etmeyi zorlaştırmaktadır. Bu sebeple, FHA analizi ile elde edilen kontrol parametrelerinin değerleri, pratik uygulamalarda beklenen sonuçlardan önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Bu çalışmada, teorik analizin basitliğini ve doğruluğunu dikkate alarak, normalize edilmiş değerler içeren basitleştirilmiş frekans analizi tercih edilmiştir. Tez kapsamındaki teorik hesaplamalarda, iki yönlü dönüştürücülerde, tüm harmonikleri içeren basitleştirilmiş frekans domeni analizi literatürde ilk kez uygulanmış ve belirlenen ZVS bölgesinde önerilen dönüştürücü yüksek verimlilikte çalıştırılmıştır. Frekans domeni analizi ile bulunan eşitliklerden kontrol parametrelerini elde etmek için Newton-Raphson metodu kullanılmıştır. Hesaplamalarda 99. harmonikten sonra kontrol parametrelerinde bir değişim olmadığı için analizde ilk 99 harmonik dikkate alınmıştır. Bu analiz kapsamında, teorik hesaplamalarla elde edilen kontrol parametreleri, deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada, hata oranının oldukça düşük olduğu tespit edilmiştir. Önerilen tasarıma ilişkin akım, gerilim ve güç formülleri türetilmiş, kontrol parametreleri ve ZVS çalışma bölgesi analizi yapılmıştır. ZVS çalışma bölgesinin çok daha doğru bir şekilde tespit edilebilmesi için MOSFET'in jonksiyon kapasitesi ve ölü zaman parametreleri hesaplamalara dahil edilerek detaylı bir yumuşak anahtarlama analizi gerçekleştirilmiştir. Önerilen 3-DOF kontrol yöntemi ile LLC rezonans dönüştürücü topolojisi; 400 V giriş gerilimi ve 180-400 V aralığında değişken çıkış gerilimine sahip, maksimum 2 kW güç kapasitesine ulaşan bir prototip üzerinde test edilmiş ve doğrulanmıştır. Deneysel çalışmada, ileri ve geri yönlü güç akışı için anahtarlama frekansı ve çalışma oranına ilişkin parametreler, tez çalışmasında yapılan teorik analizde üretilen eşitliklerden elde edilmiştir. Hem teorik hem de deneysel çalışmadan elde edilen faz kaydırma oranının derece cinsinden değeri birbirleri ile karşılaştırılmış ve hata oranı hesaplanmıştır. Deneysel çalışma, sıcaklık ve parazittik devre elemanları gibi çeşitli faktörleri içermesine rağmen, hata oranı % 3,5'in altında gerçekleşmiştir. Dönüştürücünün verim analizinde % 30 yük durumunda, klasik SPS modülasyonuna sahip T-tipi dönüştürücüye kıyasla % 3,87 oranında bir verim artışı sağlanmıştır. Tam yük altında ise bu artış, aynı tür dönüştürücüye göre % 1,1 olarak ölçülmüştür. Elde edilen verim değerleri, literatürde yer alan benzer modülasyon ve yapıya sahip diğer iki yönlü rezonans dönüştürücüler ile karşılaştırılmıştır. Gerilim çevrim oranı M=1 olduğunda tam yükte ve % 40 yük durumlarında karşılaştırılan diğer iki yönlü rezonans dönüştürücülere göre uygulanan topoloji ve kontrol yöntemi sayesinde dönüştürücünün yaklaşık % 2 ile % 4 arasında bir verim artışı sağlandığı görülmektedir. Tez içeriğinde farklı gerilim çevrim oranı ve yük durumları için anahtarlama ve iletim kaybı analizi de yapılmıştır. Ayrıca, düşük gerilim çevrim oranları ve düşük güç seviyelerinde de devrenin performansı test edilmiştir. Önerilen yaklaşımda 3-DOF modülasyon yöntemi ile LLC topolojisinin birlikte kullanılarak, geniş bir gerilim çevrim oranı aralığında yüksek verimlilikle çalışma imkânı sağlanmıştır. Gerilim çevrim oranı 0,45 iken, 405 W çıkış gücü için en düşük verim % 94,15 olarak ölçülmüştür. En yüksek verim ise, geri yönlü güç akışında % 50 yük koşulunda % 97,4 olarak ölçülmüştür.
Steady-state model of a single-phase full-wave rectifier with a constant voltage load operating in discontinuous mode
Rectifiers are essential elements of the electrical circuits that require AC to DC voltage conversion, their operation can occur either in continuous conduction mode (CCM) or discontinuous conduction mode (DCM). When a rectifier operates in discontinuous current conduction mode, the current waveform will have conduction and zero-current intervals describable by current's turn on and turn off angles. This research's main aim is to analyse that behaviour. An analytical model is developed for a single-phase full-wave bridge rectifier having an AC side smoothing inductor and a constant voltage load, operating in discontinuous conduction mode, after making the necessary assumptions for the simplified version of the model to be derived. The model derivation led to a nonlinear equation that describes the relation between the conduction angles of the input current, which was solved numerically using MATLAB, the numerical solution led to an almost linear relation between the conduction angles, which can also be represented by simply using the equation of line. Simulations of the proposed rectifier circuit are carried out using PSpice and MATLAB's Simulink software to analyse the circuit operation and to find the correct parameter adjustments that need to be made to determine the circuit working mode and achieve the desired circuit characteristics, the relation between the conduction angles was also conducted from the simulation results and was plotted to show if it also satisfies the near-linear relation between the conduction angles, it was found that the maximum percentage error between the results gained from the theory compared to the simulation results was 14.4%. The experimental circuit implementation was also done, the utility electricity with its near-sinusoidal voltage waveform was used to supply an autotransformer (variac) with electrical power, which was followed by a step-down isolation transformer, the output of that transformer fed the rest of the system, the reason behind using a variac was to have the ability to adjust the input voltage amplitude to any desired value for the required testing conditions, that will vary the amplitude of the electrical current flowing through the circuit, hence achieving a useful range of conduction angles. Schottky diodes were used for the rectifier circuit, since they have low forward voltage rating. As this research requires a constant voltage load, 12 V, 12 Ah and 9 Ah, rated lead-acid, sealed batteries were used at the output of the rectifier circuit, and it was shown that a lead-acid battery was a good choice to be used as a constant load, and it fulfilled the need behind it in this research, and the rectifier system can also be used as an affordable battery charging system. A Hall effect sensor-based current probe was used to carry out the current measurements. The acquired electrical measurement data was transferred to the personal computer, then processed and plotted properly utilizing an autonomous measurement system, that shows the measurement readings on the computer easily and enables a code-based automated detection of the conduction angles. The relation between the conduction angles acquired from the experimental system was presented and found that the results gained from the theoretical and experimental approaches showed support for each other, where the conduction angles kept having an almost linear relation between them across a wide range of test cases, by making use of maximum tolerable currents of the circuit components. The result of the maximum error calculation between the numerical solution and the experimental findings was 16.65% when the input voltage amplitude was 14.28 V for the 12 Ah battery. The values of the turn off angles (α2) obtained from the simulation and experiment were less than their values obtained from the numerical solution. It is believed that the effect of I*R in the circuit behaves as if a reverse polarized voltage source whose value changes by the effect of the current is connected to the circuit, that's why the effective source voltage magnitude decreases, resulting in decreasing α2 values.
Elektrik şebekesi ile paralel çalışan yerel elektrik santrallerinin şebeke koruma sistemlerine etkileri
Günümüzde enerji ihtiyacının artması ile talebi karşılamak amacıyla dağıtık (embedded) enerji adı ile; GES (Güneş Enerji Santralleri), RES (Rüzgar Enerji Santralleri), HES (Hidroelektrik Enerji Santralleri), KIGS (Kombine Isı ve Güç Santralleri), YH (Yakıt Hücreleri) gibi yerel elektrik santralleri (YES) yaygınlaşmaktadır. Dağıtık (Embedded) santrallerin mevcut şebeke ağıyla entegrasyonu sırasında bir takım istenmeyen durumlar ortaya çıkabilmektedir. "Şebeke", enerji talep edilen iki nokta arasında elektriğin iletimi için birden fazla yol olduğu anlamına gelir. Besleyici, dağıtım gerilim seviyesine ve iletken boyutuna bağlı olarak 2 MVA'dan 30 MVA'ya kadar güç dağıtabilen küçük bir iletim sistemidir. Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE), YES'in iletim sistemine yakın yerleştirildiğini ve merkezi generatör setlerinden önemli ölçüde daha küçük (1 kW ila ~10 MW aralığında) olduğunu belirlemiştir. YES, coğrafi ve maliyet kısıtlamaları, mevcut iletim hatlarının ihtiyacı karşılayamadığı durumlarda trafik sıkışıklığının ve şebeke kayıplarının azaltılması, nüfus artışı ve endüstriyel gelişme nedeniyle iletim hatlarının yeniden yapılandırılması gibi konularda da büyük avantajlara sahiptir. YES ile şebekelerin altyapısı için yapılacak masraflar ertelenebilir ve kaliteli enerji sağlanabilir. YES ile elektrik satmanın yanı sıra şebeke yatırımlarını geciktirme, şebeke kayıplarını azaltma, güç kaynağı güvenilirliğini artırma ve karbon vergisinden kaçınma gibi finansal faydaları da vardır. Elektriğin sağlanmasını ve tüketicinin ihtiyaç duyduğu elektriğin kalitesini yani güvenilirliğini ve kesintisiz çalışmasını sağlamak önemlidir. Tüketilen elektriğin miktarı ve kalitesi her tüketici için kendi ihtiyaçlarına göre değişmektedir. YES'in dağıtım sistemi üzerindeki olumlu etkisi, sistemde oluşacak kayıplarda azalma, gerilim profilinde düzelme, güç kalitesini iyileştirme, sistemin güvenilirliğini iyileştirme, iletim ve dağıtımı basitleştirmesi ve yeni veya geliştirilmiş iletim ve dağıtım altyapısına yapılan yatırımları geciktirmesidir. Elektrik tesisatları ve şebekeler istenmeyen bir durumda olabilir ve güç kaynağının devamlılığı için olumsuz sonuçlar doğurabilir. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak için enerji hatlarının ve bu enerjiyi kullanan cihazların güvenli çalışma koşullarında çalışmasını sağlamak ve bu koşullar altında ortaya çıkan parçayı (arızalı parçayı) şebekeden ayırmak için tasarlanan sistemlere koruma sistemleri denir. Koruma sistemlerinin başlıca işlevlerine seçicilik, hızlı çalışma, güvenilir çalışma, yedek koruma, ekonomik olma, kararlı olma örnek verilebilir. Koruma rölesinin ana görevi, şebekede oluşan arızaları veya acil durumları tespit etmek ve arızalı kısmı sistemin servis verilebilir kısmından izole eden anahtarlama cihazına seçici ve uygun komutlar vermektir.Güç kaynağı sistemlerinde oluşan anormal durumlar yüksek akımların oluşmasına sebep olur. Bu akımlar koruma röleleri ile tespit edilir ve gereken koruma işlevi gerçekleştirilir. Savunma koordinasyonu temel olarak; Güç sistemindeki olası her arıza noktasında, rölelerin hangi sırayla ve hangi gecikmeyle açılacağına karar vermek gerekir. Dağıtık elektrik üretim tesislerinde koruma sistemleri adalaşma durumunu tespit edebilir olmalıdır. Herhangi bir arıza oluştuğunda ana şebekeden ayrılarak adalaşma durumu meydana gelir. Adalaşma oluştuğunda dağıtık elektrik üretim tesisleri enerji üretmeye devam ettiğinden hatlar da enerjili durumda kalacaktır. Adalaşma durumunun önlenmesi için Vektör Dalgalanma (gerilim değişim oranı tespit) röleleri veya frekans röleleri kullanılabilir. Bu yöntemlerde rölelerin koruma hassasiyeti önem arz etmektedir. Asenkron motorlar şebeke ile paralel çalışması durumunda asenkron motorlar da herhangi bir kısa devre anında kısa devre akımını etkileyecek bir akım oluşturur.
Pnömatik yapay kas tabanlı üst ekstremite manipülatöründe agonist-antagonist kontrol
Son zamanlarda robotları boyama, montaj, kaynak, kaldırma, yerleştirme vs. pek çok alanda görmekteyiz. Bu uygulamalar çoğunlukla insansı robotlar tarafından yapılmaktadır. İnsansı robotlar insan hareketlerini taklit etmeyi amaçlayan robotlardır. İnsansı robotlarda genellikle esnek yapısı nedeniyle insan kasına benzediğinden pnömatik yapay kaslar (PYK'lar) kullanılmaktadır. Bu çalışmada agonist- antagonist kas çiftini oluşturan PYK hakkında ayrıntılı araştırma yapılmış PYK çeşitleri, özellikleri, avantajları, dezavantajları ve çalışma prensibi açıklanmıştır. PYK'lar bakım kolaylığı, düşük maliyeti ve yüksek kuvvetlere dayanabilmesi nedeniyle günümüzde oldukça tercih edilen bir aktüatördür. PYK'yı daha yakından incelemek amacı ile statik modeli tasarlamak için deney düzeneği hazırlanmış, elde edilen veriler ile PYK'nın statik modelinin denklemi başarı ile bulunmuş ve katalog verileri ile karşılaştırılmıştır. Statik kuvvet haritası; kuvvet, basınç ve uzunluk arasındaki ilişkiyi tanımlar. PYK'lar genellikle yüksek kuvvetlere çıkabildiğinden PYK'nın statik kuvvet haritasını oluşturmak oldukça önemlidir. PYK'nın statik kuvvet haritası için ayrı bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu veriler ile kuvvet haritası oluşturulmuştur. PYK'nın kuvvet modeli matematiksel olarak modellenmiş ve akademik çalışmalar sonucu bulunan diğer kuvvet modelleri ile karşılaştırılmıştır. Agonist antagonist kaslar canlılarda eklem hareketinin oluşmasını sağlayan insanda kol ve bacaklarda bulunan birbirine zıt yönlü çalışan kaslardır. Bu çalışmada agonist-antagonist kasların çalışması hakkında açıklamalar yapılmış ve Agonist-antagonist kasların matematiksel modeli verilmiştir. agonist-antagonist kasların kontrolü hakkında literatür taraması yapılmış ve literatürde genellikle iki PYK kullanıldığı gözlemlenmiştir. Bu alanda kullanılan kontrol yöntemleri model tabanlı kontrol ve modelden bağımsız kontrol olarak iki tip olduğu görülmüştür. Kontrol stratejisi olarak Empedans kontrol, PID (Proportional, Integral, Derivative) kontrol, kayan kip kontrol (Sliding Mode Control-SMC), bulanık(fuzzy) kontrol ve Yapay sinir ağı gibi kontrol türleri kullanıldığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada kontrolör olarak PID Kontrolcü seçilmiştir. Model tabanlı kontrolün zorluğundan dolayı modelden bağımsız kontrol yöntemi tercih edilmiştir. Literatürdeki iki PYK kullanımı aksine maliyet açısından tasarruf sağlamak amacı ile bir PYK ve bir yay ile agonist-antagonist kasın konum kontrolü PID kontrolör kullanılarak yapılmıştır. Eklem hareketinin doğruluğu hem dijital ortamda hem de deney düzeneği üzerinde gözlemlenmiş ve kanıtlanmıştır.
Elektrikli yol süpürme araçları için elektronik kontrol ünitesi tasarımı
Elektronik kontrol üniteleri (EKÜ), herhangi bir motorlu taşıttaki bir veya daha fazla elektrik sistemini veya alt sistemi kontrol eden otomotiv elektroniğindeki gömülü sistemlerdir. Elektronik kontrol üniteleri esasen bir aracın işlevselliğinin farklı yönlerini izleyen, kontrol eden ve yöneten mini bilgisayarlardır. Araçlarda yerleştirilmiş çeşitli sensörlerden alınan veriler gerçek zamanlı kararlar vermek için elektronik kontrol üniteleri tarafından kullanırlar. Yol süpürme makineleri, şehirlerde sokakları temizlemek için tasarlanmış, fırçalı ve vakumlu veya mekanik süpürme mekanizmaları ile donatılmış araçlardır. Mevcut yol süpürme araçlarında güç ünitesi olarak dizel motor kullanılmakta olup, elektrikli araç teknolojisinin yaygınlaşması ile birlikte yol süpürme araçlarında da elektrikli motorlar kullanılmaya başlamıştır. Dizel motorun çevreye karbon emisyonu ve gürültü olarak yaydığı olumsuz etkiler elektrik motorları kullanımı ile önlenebilmektedir. Bunun yanında elektrikli araçların kontrol parametreleri dizel motorlu araçlardan farklılık göstermektedir. Günümüzde elektrik motorlu araçlar için fosil yakıtlı araçların kontrol üniteleri ek modüller ile desteklenerek kullanılmaya çalışılmaktadır. Bu çalışmada elektrikli yol süpürme araçlarının ihtiyaçları doğrultusunda özgün bir araç elektronik kontrol ünitesi tasarımı ve üretimi yapılmıştır. Tez çalışması, ÇEKSAN Yol Süpürme Araçları A.Ş. firmasının sponsorluğunda yürütülmüş ve prototip bu firma tarafından üretilen kamyon üstüne monte edilmiş %100 elektrikli vakumlu yol süpürme aracına uygulanmıştır. Bu araçta güç ünitesi olarak geleneksel dizel motor yerine yeni nesil elektrik motoru kullanılmıştır. Batarya paketinde Lityum-iyon pil hücreleri tercih edilmiş ve hücreler üzerinde gelişmiş bir batarya yönetim sistemi (BMS) yerleştirilmiştir. Günümüzde elektrikli kamyonlar homologasyon süreçleri nedeni ile piyasada aktif olarak kullanılmadıkları için ÇEKSAN yol süpürme aracının monte edildiği kamyon dizel yakıtlı standart bir kamyondur. Çalışmada önce araç gereksinimleri belirlenerek, uygun işlemci ve komponent seçimleri ve ardından donanım tasarımı yapılmış, son olarak hedeflenen prototip kart üretilmiştir. Kart üzerine gömülen yazılım C dilinde kodlanmış ve birçok kütüphane oluşturulmuştur. Yazılım testleri ve simülasyonlar başarıyla sonuçlandıktan sonra elektronik kart standart EMC testlerine sokulmuş ve testlerden geçmiştir. Son olarak EKÜ yol süpürme aracına monte edilmiş ve saha testleri başarıyla uygulanmıştır. Yapılan çalışma ile ÇEKSAN tarafından piyasaya sunulan ticari bir elektronik kontrol ünitesi elde edilmiştir.
Savaş gemisi elektrik dağıtım sisteminin arıza sonrası toparlanmasına yönelik yöntem geliştirilmesi
Bir savaş gemisinin savaş ortamında karşılaşacağı olası senaryolar içinde hasar veya yara alması en ciddi senaryodur. Hasar veya yara herhangi bir çatışma, isabet, arıza, yangın kaynaklı olabilir. Yaralanmış veya herhangi bir arıza nedeni ile harekâttan sarkıt kalmış bir savaş gemisinin durumu kontrol altına alması, en kısa sürede görevine geri dönebilmesi veya yardım alabileceği emniyetli bir sahaya çekilebilmesi hayati önem taşımaktadır. Gemiler, sevk/tahrik sistemi, platform sistemleri, muhabere, seyir sistemleri, savaş/silah sistemleri ve diğer birçok kritik sistemi, elektriksel yükü bünyesinde barındıran karmaşık güç sistemlerine sahiptirler. Savaş gemilerinin normal veya savaş durumunda icra ettikleri görevleri farklılık gösterirken gemi güç sisteminde devrede olması gereken yükler ve önem dereceleri de görev tiplerine bağlı olarak farklılık gösterir. Bu durum gemi güç sisteminin çok yönlü görev temelli fonksiyon icra etmesi gerekliliğini doğurur. Olası bir hasar durumunda gemi güç sistemi ilk olarak hasarı algılar, arızayı izole eder, arıza yerini belirler, hasar kontrol sistemleri yüklerin öncelikleri ve hasar durumunu dikkate alarak güç sisteminin yeniden yapılandırma sürecini işletir, güç sisteminin yeni duruma geçişi için gerekli anahtarlamaları gerçekleştirir ve sistemin son durumunu kontrol eder. Geminin harekât yeteneğini korumak, güç kesinti süresini azaltmak, efektif ve emniyeti hedefleyen bir yeniden yapılandırma sürecinin başarısında personelin yetenekleri de kullanılan metot kadar önemlidir. Bu tez çalışmasında arıza izolasyonu, arıza yeri belirleme süreçleri ile ilgilenilmemiş bu süreçler sonrasındaki yeniden yapılandırma (restorasyon) süreci çalışmanın odak noktasını oluşturmuştur. Kullanılan yeninden yapılandırma yönteminde akıllı algoritmalar kullanılarak operatör bilgisi görev temelli olarak yönteme dahil edilmiştir. Tez çalışmasında geliştirilen akıllı algoritma temelli yeniden yapılandırma yöntemi ile sistem durumu muhakeme edilerek en iyi anahtarlama sonucu oluşturulmuştur. Yöntem sonucu elde edilen dağıtım sistemindeki anahtarlara kumanda edilerek yeniden yapılandırma gerçekleştirilmektedir. Gemi güç dağıtım sisteminde yeniden yapılandırma sürecinde çift kaynaktan (normal ve alternatif) beslenen manuel veya otomatik bara transfer cihazları özellikle yaşamsal ve yarı yaşamsal yükleri için önem kazanmakta, yük atıcılar ise yaşamsal olmayan yüklerin sistemden topluca atılması amacı ile kullanılmaktadır. Klasik yaklaşımlarda bara transfer cihazlarının enerjisi kesilen normal hattı gördüğü anda hiçbir muhakeme yapmadan enerjisi olan alternatif hatta yükü transfer ettiği bilinmelidir. Bu durumda klasik yaklaşım ile arızanın yayılması hatta güç üreten jeneratör sistemlerinin yük transferi sonrası aşırı yüklenme nedeni ile devre dışı kalması ve sonuçta dağıtım sisteminin devre dışı kaldığı kötümser senaryo ile karşılaşılabilir. Önerilen akıllı yeniden yapılandırma yöntemi ile sistemin bütün olarak değerlendirmesi ve özellikle üretim-tüketim dengesi gibi amaç fonksiyonları dikkate alınarak en doğru cevabın yük önceliklerine göre güç sistemine tatbiki amaçlanmaktadır. Geliştirilen yeniden yapılandırma yöntemi; 0-1 tam sayı programlama, genetik algoritma ve patern arama olmak üzere üç farklı optimizasyon tekniği ile kullanılarak farklı durumlar altında simülasyon analiz sonuçları irdelenmiştir. Tezde önerilen yöntem, üç optimizasyon tekniği ile de tutarlı sonuçlar vermiştir. Özellikle lineer denklem kümelerinin kullanıldığı amaç fonksiyonları için yeterli görünen 0-1 tamsayı programlama yöntemi tez çalışmasında önerilen algoritma ile diğer optimizasyon yöntemlerine göre daha hızlı sonuçlar sunmuştur. Ancak genetik algoritma ve patern araması optimizasyon tekniklerinin rastsallık içeren metotlar olmaları nedeni ile karmaşık problemlere uyumları, kompleks yapıdaki denklemlerle çalışabilme yeteneği en güçlü yanları olarak ön plana çıkmıştır. Genetik algoritma ve patern araması gibi evrimsel algoritmaların kullanılmadan önce parametrelerinin hesaplanması/ ayarlanması çözümün başarısına etki ederken tam sayı programlama yöntemi ise belirgin bir şekilde diğer yöntemlere göre önerilen yeniden yapılandırma sürecinde daha kolay uygulama yapabilmektedir. Tez içeriğinde yenilenebilir enerji sistemlerinin gelecek potansiyeli de dikkate alınarak simülasyon senaryolarına güneş enerji paneline sahip bir gemi modeli de dahil geliştirilen yöntemin geminin güç sistemindeki konfigürasyon değişikliği altındaki cevabı da incelenmiştir. Simülasyon sonuçlarında akıllı algoritma içermeyen klasik hasar kontrol sistemleri ile tez kapsamında sunulan yeniden yapılandırma yöntem sonuçları da gemi güç sistemindeki etkileri ile birlikte değerlendirilmiştir.
Akustik araç uyarı sistemi (AVAS) ses sinyali analizi ve işlenmesi
Elektrikli ve hibrit araçların kullanımı son yıllarda tüm dünyada önemli ölçüde artmıştır. Araç üreticilerinin bir sonraki hedefi, elektrikli ve hibrit ticari araçların (Otobüsler, Minibüsler, Kamyonlar, Çekiciler, Traktörler ve İş Makineleri gibi) kullanımını da yaygınlaştırmaktır. Ekonomik katkıların yanı sıra bu yaygınlaşma sayesinde şehir içi trafik gürültüsünün ciddi oranda azalması beklenmektedir. Elektrikli ve hibrit araçların, özellikle kentsel alanlarda düşük süratlerde çalışırken düşük sesli olması, yayalar ve canlılar tarafından fark edilmelerini zorlaştırmaktadır. Bu durum trafikte güvenlik açığı oluşturmaktadır. Bu sorunu çözmek için akustik araç uyarı sistemi ihtiyacı doğmuştur. Sistem, düşük süratte seyreden araçların oluşturacağı psikoakustik sentetik ses ile yayaları ve canlıları uyararak olası can kayıplı veya yaralanmalı kaza ve hasar riskini en aza indirmeyi amaçlamaktadır. Birçok ülke ve bölge, elektrikli ve hibrit araçlara akustik araç uyarı sistemi kurulmasını zorunlu kılmaktadır. Bu sistem regülasyon öncesi üretimi yapılmış araçlara harici olarak entegre edilmekte, yeni üretilen araçlara ise üretim esnasında dahil edilmektedir. Genel anlamda akustik araç uyarı sistemi, özellikle aracın sessiz çalışmasının risk oluşturabileceği durumlarda yayalara ve diğer yol kullanıcılarına sesli uyarılar sağlayarak elektrikli ve hibrit araçların güvenliğinin artırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu (UNECE) tarafından 2016 yılında yayınlanan UNECE-R138 regülasyonu ile yine aynı yıl içerisinde Ulusal Karayolu Trafik Güvenliği İdaresi (NHTSA) tarafından yayınlanan Federal Motorlu Araç Güvenlik Standartları (FMVSS) FMVSS141 regülasyonları akustik araç uyarı sisteminin Avrupa'da ve Amerika'daki kapsamını belirlemiştir. Regülasyonlar içerisinde akustik araç uyarı sisteminin yayması gereken ses seviyeleri, sesin frekans aralığı ve ses ölçüm metotları yer almaktadır. Bu tez çalışmasında akustik araç uyarı sisteminin Avrupa'da geçerli UNECE-R138 regülasyonunu sağlamak amacıyla gerekli olan ses seviyesi ve frekans aralığına ilişkin analizler yapılmıştır. Ayrıca otomotiv elektroniği ürünleri için zorunlu olan UNECE-R10 elektromanyetik uyumluluk (EMC) regülasyonuna ve çevresel koşullara dayanıklılığını sağlamak amacıyla gerekli olan Uluslararası Standartlar Teşkilatı (ISO)'nın belirlediği ISO-16750 ve ISO-20653 standartlarına uyumlu, elektronik donanım ve yazılım tasarımı için araştırma ve geliştirme (AR-GE) aşamaları ve çalışmaları verilmiştir. Tez kapsamında verimliliği ve fiyatı ile katkı sağlaması hedeflenen, yerli ve milli imkânlarla tasarlanmış ve üretilmiş bir sistem ortaya çıkarılmıştır. Geliştirilen sistem otomotiv güvenliği bütünlük seviyesi(ASIL) ASIL-B fonksiyonel güvenlik seviyesine sahip işlemci birimi kullanılan, birden fazla ses opsiyonuyla kullanılabilen, araca göre adapte edilebilen bir akustik araç uyarı sistemidir. Analizleri ve tasarımları gerçekleştirilen sistemin donanım, yazılım ve ses tasarımı ile doğrulama testleri ele alınmış ve TÜBİTAK TEYDEB projesi kapsamında başarıyla tamamlanmış test sonuçları paylaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Akustik Uyarı Sistemi, Yaya Güvenliği, Elektrikli Araçlar, Hibrit Araçlar, Sentetik Ses Üretimi
Kronik böbrek hastalığı ve diyabet için elektrokardiyogram üzerinden iyonik konsantrasyon tahmini
Kronik böbrek hastalığı ülkemizde ve dünyada önemli bir sağlık problemi olarak ortaya çıkmaktadır. Türk Nefroloji Derneği tarafından ülkemizde yapılan çalışmalarda, erişkinlerin %15,7'sinde çeşitli evrelerde kronik böbrek hastası bulunmaktadır. Bu oranın, yaklaşık olarak 7,5 milyona yakın kişinin kronik böbrek hastası bulunduğunu ve her 7 erişkinden birinin böbrek hastası olduğu anlamına gelmektedir. Bu hastalar için ilk tedavi hemodiyalizdir. Bununla birlikte, diyalize giren hastalarda kardiyovasküler hastalıkların neden olduğu ölüm sıklığı, genel popülasyona göre %10 ile %30 daha yüksektir. Bu iki hastalık arasındaki bağlantı nedenlerinden biri, iki hasta grubunda kalsiyum ve potasyumun değişen iyonik konsantrasyonları olabilmektedir. Altta yatan etkileri analiz etmek ve olası bir risk tahmini için diyalizden etkilenen iyonik konsantrasyonların sürekli olarak izlenmesinin önemli olduğu görülmektedir. Özellikle hemodiyaliz tedavisi gören hastalarda, elektrokardiyogram (EKG) tabanlı kan potasyum (K+) ve kalsiyum (Ca2+) seviyelerinin tahmini, elektrolit dengesizliklerini izlemek için umut verici bir invaziv olmayan yöntemdir. Bu yöntem, QRS kompleksi ve T dalgası gibi EKG sinyallerindeki morfolojik değişikliklerden yararlanarak serum elektrolit konsantrasyonlarını tahmin edebilir ve bu da sık sık kan testlerine olan ihtiyacı azaltılmasına yardımcı olmaktadır. Kronik böbrek hastalığına benzer bir şekilde Diyabet hastalığı, insülin salgısındaki, insülin etkisindeki veya her ikisindeki bozukluklar nedeniyle hiperglisemi ile karakterize edilen bir durumdur ve bu da uzun vadede organ hasarına yol açmaktadır. Patojenik süreçler, pankreatik β-hücrelerin otoimmün yıkımından insülin direncine ve yetersiz insülin salgılanmasına neden olmaktadır. Diyabet hastalığının belirtileri arasında kilo kaybı ve bulanık görme yer almaktadır. Kronik hiperglisemi, büyüme bozukluğuna ve enfeksiyonlara karşı artan duyarlılığa yol açmaktadır. Akut uzun vadeli komplikasyonlar arasında retinopati, nefropati, periferik ve otonom sinir hastalığı ile kardiyovasküler hastalıklar için risk bulunmaktadır. EKG ve kan şekeri arasındaki ilişki, son dönemde yapılan araştırmaların önemli bir odak noktası haline gelmiştir. Kan şekeri seviyelerindeki değişimlerin, kalbin elektriksel aktivitesini etkilediği bilinmektedir. Hipoglisemi (düşük kan şekeri) ve hiperglisemi (yüksek kan şekeri) dönemleri, EKG'deki belirli parametreler üzerinde önemli etkiler yaratmaktadır. Özellikle, ST, QT, PR aralıkları ve HRV parametreleri bu değişikliklere duyarlı olabilir. Yapılan çalışmalar, bu parametreler ile kan şekeri seviyeleri arasında bir doğrusal ilişki olduğunu göstermektedir. Bu bulgu, kan şekeri seviyelerinin non-invaziv olarak EKG verileri üzerinden tahmin edilmesine olanak tanıyacak yeni yöntemlerin geliştirilmesine kapı aralamaktadır. Böylelikle, sürekli glükoz takibinin, özellikle diyabet hastaları için, ağrısız, düşük maliyetli ve kullanıcı dostu bir yöntemle sağlanabileceği düşünülmektedir Diyabet ve kronik böbrek hastalığı (KBH) gibi yaygın sağlık sorunlarını yönetmek için elektrolit dengesizliklerini doğru bir şekilde izlemek, hastaların tedavi süreçlerini iyileştirmek için çok önemlidir. Bu dengesizliklerin izlenmesi mevcut klinik uygulamalarda genellikle kan testleri ile yapılmaktadır. Bununla birlikte, bu testlerin invaziv olması hastaları rahatsız edebilir ve sürekli gözlem gerektiren durumlarda yetersiz olabilir. Sonuç olarak, çağdaş tıp, daha az invaziv olan ve sürekli takip gerektiren alternatif yöntemler üretilmelidir. Bu tez çalışması, iyonik konsantrasyonları izlemek için biyo-sinyallerin, özellikle EKG sinyallerinin nasıl kullanılabileceğini incelemektedir. EKG, kalbin elektriksel aktivitesini kaydeder ve vücuttaki elektrolit seviyelerindeki değişiklikler bu sinyallerle ilişkilendirilebilir. Elektrolit seviyelerindeki değişiklikler, EKG'de belirli dalgalar üzerinde morfolojik değişikliklere sebep olabilir. Bu elektrolit ve EKG arasındaki ilişki, EKG sinyallerinin iyonik konsantrasyon tahmininde kullanılabileceğini göstermektedir. Çalışmada, Potasyum, Kalsiyum ve Glükoz için sırasıyla 116, 101 ve 1062 bireyden alınan EKG sinyali kullanılmıştır. Sınıflandırma ve regresyon için EKG sinyali kullanılarak yapay zekâ tabanlı algoritmalar tasarlanmıştır. Çalışma için EKG'den 61, özellik çıkarılmıştır. Çıkarılan özelliklerin, ANOVA ve F-test yöntemiyle, istatistiksel olarak, normal ve anormal durumlar veya konsantrasyon seviyeleri için ayırt edici olup olmadığı tespit edilmeye çalışılmıştır. Ayrıca, özellikler, ANOVA ve F-test özellik seçme yöntemleriyle üç defa azaltılarak sınıflandırma ve regresyon algoritmalarına uygulanmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde makine öğrenmesi yöntemlerinin bu alanda nasıl kullanılabileceği tartışılmıştır k-NN, DVM ve Ensemble Öğrenme Yöntemleri kullanarak potasyum, kalsiyum ve glükoz konsantrasyonlarındaki anormal ve normal durumları tahmin etmek için sınıflandırma modelleri incelenmiştir. Bu modellerin performansı, doğruluk, duyarlılık, özgüllük, F-ölçümü, MCC ve kappa skoru dahil olmak üzere bir dizi kriter kullanılarak karşılaştırılmıştır. Sınıflandırma sonuçlarına göre kalsiyum verisi için normal ve anormal durumları 14 özellik ile, %75,93 duyarlılık, %55,32 özgüllük ve %66,34 sınıflandırma doğruluk oranı ile k-NN sınıflandırıcısı yardımıyla başarı ile sınıflandırılmıştır. Potasyum verisi için normal ve anormal durumları 6 özellik ile, %47,83 duyarlılık, %86,02 özgüllük ve %78,45 sınıflandırma doğruluk oranı ile Ensemble sınıflandırıcısı yardımıyla başarı ile sınıflandırılmıştır. Glükoz verisi için Hipoglisemi Hiperglisemi Euglisemi durumlarını 61 özellik ile, %56,47 duyarlılık, %80,52 özgüllük ve %80,13 sınıflandırma doğruluk oranı ile başarıyla gerçekleştirilmiştir Ensemble için belirlenen modeller, özellikle potasyum ve glükoz seviyelerinin tahmininde yüksek doğruluk göstermiştir. Ancak, düşük duyarlılık oranı nedeniyle doğru pozitif sonuçlar göz ardı edilir. Bu durum, modelin potasyum ve glükoz tahminlerinde yüksek doğruluk gerektiren ancak yanlış negatif sonuçların tolere edilebileceği durumlar için kullanılabileceğini göstermektedir. Kalsiyum seviyeleri üzerinde daha dengeli çalışan k-NN modeli en yüksek F-ölçümü skorunu almıştır. Bu, k-NN'nin yanlış pozitif ve negatif sonuçlar arasında denge gerektiren uygulamalar için uygun bir model olabileceğini göstermektedir. Ensemble yöntemleri, belirli bir alanda öne çıkmaksızın tüm ölçütlerde ortalama değerler sunarak dengeli bir yaklaşım sağlamıştır. Bu, modelin uygulamanın gereksinimlerine uygun olarak seçilmesi gerektiğini vurgulamaktadır. Çalışmanın ikinci bölümünde, kronik böbrek hastalığı ve diyabet hastalarında kalsiyum, potasyum ve glükoz seviyelerinin tahminine yönelik regresyon modelleri ile yöntemler önerilmektedir. Bu hastalar için, iyonik konsantrasyonların doğru bir şekilde izlenmesi çok önemlidir. Bu konsantrasyon seviyelerindeki değişiklikler, hemodiyaliz tedavisi gören hastalarda kalp hastalığı riskini artırabilmekte ya da diyabet hastalarında ani kan şekeri yükselmesine bağlı sağlık sorunlarını ortaya çıkarabilmektedir. Bu nedenle, hastaların yaşam kalitesi ve hayatta kalma şansı, sürekli izleme ve hızlı müdahale ile artırılabilir. Bu amaçla, EKG sinyallerinden önemli özellikler kaşrılaştırılarak Ensemble regresyon, YSA regresyon modeli ve FIS regresyon algoritmaları kullanılarak değerlendirilmektedir. RMSE ve R2 gibi ölçütler kullanılarak önerilen yaklaşımın performansı değerlendirilmiştir. Regresyon sonuçlarına göre konsantrasyon değerlerinin tahmininde, RMSE değeri 0,646 ve R² değeri 0,3495 ile potasyum için Ensemble regresyon yönteminde başarılı olmuştur. Kalsiyum veri kümesi için ise NN-R ile yüksek performans göstermektedir. Bu sonuçlara göre seçilen 4 özellik ile, R² 0,3732 değeri ve RMSE 0,71 değeri elde edilmiştir. Glükoz için Ensemble yöntemler, Bagging modeli ile en düşük RMSE değeri olan 2,3061 ve R² 0,4354, ile 13 özellikli modelde en iyi performansı göstermiştir. Bu da özellik seçiminin doğruluk üzerinde etkili olduğunu göstermektedir. NN-R algoritmasında ise, 2 katmanlı ve sigmoid aktivasyonlu model en iyi sonucu vermiştir (RMSE 2,8375, R² 0,1737), ancak NN-R modellerinde genel olarak R² değerleri düşük kalmıştır. Bu durum, NN-R modellerinin bu veriyi açıklamada sınırlı kaldığını göstermektedir. Sonuç olarak, bu doktora tezi çalışması, sağlık alanında iyonik konsantrasyonların izlenmesi ve tahmin edilmesi için yeni bir yöntem sunmaktadır. EKG sinyallerinin biyobelirteç olarak kullanılması, ucuz, güvenilir ve sürekli izleme sağlayan bir alternatif olarak büyük potansiyele sahiptir. Bu çalışmanın sonuçları, daha geniş kapsamlı klinik uygulamalar ve sağlık hizmetlerinde yeni teknolojiler için gelecekte temel oluşturabilir. Ek olarak, hastaların yaşam kalitesi ve sağlık hizmetlerinin etkinliği, bu yöntemlerin daha da geliştirilmesi ve mevcut sağlık izleme sistemlerine dahil edilmesi yoluyla iyileşecektir. Bu nedenle, sağlık alanında makine öğrenmesi ve sinyal işleme tekniklerinin daha yaygın olarak kullanılması beklenmektedir.
Memristör tabanlı hiperkaotik Lorenz sisteminin kontrol yöntemleri ile karşılaştırılması
Bu çalışma, memristörlerin ve kaotik sistemlerin kapsamlı bir incelemesini sunarak, memristör tabanlı hiperkaotik Lorenz sistemini teorik olarak inceleyerek önemli katkılar sağlamayı amaçlamaktadır. Memristörler, elektriksel dirençleri akım ve gerilime bağlantılı olarak değişen ve bu bilgiyi kalıcı olarak saklayabilen devre elemanları olarak, bilgi depolama ve işleme teknolojilerinde devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Çalışmada, memristörlerin çeşitli modelleri, üretim yöntemleri ve makro modelleri incelenirken, bununla beraber bu teknolojilerin matematiksel temellerini ve uygulama alanlarını da incelemektedir. Kaotik sistemler üzerindeki araştırmalar, hem bilinçli hem de tesadüfi olarak uzun yıllar boyunca devam etmektedir. 1890 yılında Henri Poincaré, sade dinamik kuralların kompleks ve rastgele görünümler sergileyebileceğini keşfetmiştir. Bu gözlemi kaos olarak adlandırmamış olsa da, modern kaos teorisinin temellerini atmıştır. Kaotik sistemler, küçük başlangıç koşulu değişikliklerinin büyük, öngörülemez sonuçlara yol açtığı dinamik sistemlerdir. Kaotik sistemlerin incelenmesinde, kararlılık analizi önemli bir rol oynar. Ancak, bir sistemin kaotik olup olmadığını belirlemek için yalnızca kararlılık analizi yeterli değildir. Kaotik sistemler, düzensiz ve öngörülemez davranışlar sergileyebilir, bu yüzden bu sistemlerin dinamiklerini tam olarak anlamak için Lyapunov üst sınırları gibi diğer analiz yöntemlerine de başvurulması gereklidir. Lyapunov üst sınırları, bir sistemin başlangıç koşullarına duyarlılığını ve zamanla nasıl geliştiğini belirlemeye yardımcı olur. Hiperkaos kavramı, ilk kez 1979 yılında Otto E. Rössler tarafından önerilen bir sistem ile literatüre kazandırılmıştır. Hiperkaotik sistemler, daha karmaşık yapıları ve öngörülmesi zor davranışları nedeniyle bilim insanlarının ilgisini çekmektedir. Rössler 1979 yılındaki çalışmasında, 3 boyutlu sistemlerin yanı sıra, 4 boyutlu bir kaotik sistem geliştirmiştir. Bu sistem, diğer kaotik sistemlere kıyasla daha karmaşık bir dinamik davranış sergilediği gözlemlenmiştir. Karmaşık dinamiklerin incelenmesinde sıkça başvurulan Lorenz sistemi, hiperkaotik davranış sergileyen pek çok sistemin temelini oluşturur. Farklı boyutlarda ve özelliklerde sayısız Lorenz benzeri sistemler literatürde yerini almıştır. Ele alınan memristör tabanlı hiperkaotik Lorenz sisteminin farklı kontrol yöntemleri ile simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma, memristör tabanlı hiperkaotik Lorenz sisteminin; pasif, aktif ve kayan kipli kontrol metodları kullanarak senkronizasyonunu sağlamayı ve kullanılan metodların birbirleri arasındaki avantajları ve dezavantajları ile performansları hakkında bilgi sunmayı hedeflemektedir. Simülasyon sonuçları analiz edildiğinde memristör tabanlı hiperkaotik Lorenz sisteminin senkronizasyonunda kullanılan metodlar içinde kayan kipli kontrol metodunun, pasif kontrol metodu ile aktif kontrol metodundan oturma süreleri açısından daha iyi sonuçlar elde edildiği görülmüştür.
Microstrip patch antenna design for ultra-wideband communications
In this thesis, different configurations of microstrip patch antennas are designed for Ultra-Wideband (UWB) communication systems. The parameters of the antenna are examined between 3.1 GHz - 10.6 GHz such as Return Loss, Voltage Standing Wave Ratio and Radiation Pattern. In the study, materials and dimensional parameters are changed on the designed antennas for improving antenna behaviors within the specified frequency range. The generally, referenced methods are to vary the size, shape and types of materials used in the substrate, ground plane and patch. Antennas are designed and simulated by using CST Microwave Studio computer program. Key Words: microstrip patch antenna, radiation pattern, Return Loss, Ultra-Wideband
Modeling and realization of dry type transformer with optimum weight and efficiency characteristics
When compared to the oil-filled transformers, dry type transformers are widely used in power distribution systems due to their non-flammable characteristic, high electrical strength against short circuits, easy maintenance and superior environmental performance. However, the thermal behavior of these transformers is undesirable since they have the natural cooling mechanism and operate at high temperatures in the distributed power systems. Moreover, the dry type transformers need the larger coils compared to oil-filled transformers with the same capacity ratings due to requiring a better insulating system. This case results in higher costs. Therefore, the main aim of this thesis is to design and produce a 3-phase dry-type transformer based on optimum weight and efficiency. Firstly, a mathematical model of a 3-phase dry-type transformer is obtained taken in the account of the transformer's design parameters and losses in the core and windings. Secondly, this transformer is optimized by using Particle Swarm Optimization (PSO) method, one of the most preferred optimization methods in the literature. Thirdly, the transformer is designed by using it's the optimization parameters in ANSYS/Maxwell program so electromagnetic and thermal analysis of the transformer is performed. Finally, the transformer which is optimized, designed and analyzed efficiently is manufactured in the lower weight and higher efficiency. The manufactured transformer is also tested in the laboratory. Thus, the designed transformer is also verified experimentally. It is hoped that this thesis will contribute to the researchers and transformer manufacturing industries dealing with the optimum design, electromagnetic and thermal analysis of the 3-phase dry type transformers.