279
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Research of inverter switching devices in series arrangement
Today, power electronic converters have an extensive area of usage. As the one of these power electronic converters, DC ? AC converters (also known as inverters) are also used for a wide variety of applications.Using serially connected switching devices for inverter circuits is an important issue and provides several advantages such as low - cost and better switching characteristics.In this paper, availability of using switching devices in series for inverter circuits is examined. Consequently, half - bridge inverter circuits (2 MOSFETs in series and 3 MOSFETs in series) are simulated. Then half ? bridge inverter circuit with 2 MOSFETs in series is built and tested in laboratory. For all simulations and laboratory works; IRFS4410 (100V) model numbered MOSFETs are used as main switching devices. In brief; compatibleness, adaptability and power sharing capability of MOSFETs are tested and test results bring to a successful conclusion.
Vuruntu momenti azaltılmış eksenel akılı sürekli mıknatıslı senkron motor tasarımı
Sürekli mıknatıslı motorların, uyartım akımının mıknatıslar tarafından sağlanması nedeniyle verimlerinin yüksek oluşu, bu motorlara olan ilgiyi arttırmaktadır. Bu sebeple özellikle son yıllarda sürekli mıknatıslı senkron motorların çeşitli tipleri üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Sürekli mıknatıslı motorlarda Radyal Akılı ve Eksenel Akılı olmak üzere iki temel yapı mevcuttur.Eksenel akılı sürekli mıknatıslı motorlar, yapılarından kaynaklanan avantajlarından dolayı, elektrik motorları arasında oldukça dikkat çekicidir ve üzerine son zamanlarda artan oranda çalışmalar yapılan önemli bir konu haline gelmiştir. Ancak bu tip motorlarda, moment dalgalanmasının önemli nedenlerinden biri olan ve motorun doğal yapısından kaynaklanan vuruntu momenti, birçok özel uygulama için kritik sorun oluşturmaktadır.Literatür incelendiğinde, radyal akılı sürekli mıknatıslı motorlarda vuruntu momentini azaltmak için, stator oluklarına ya da mıknatıslara kaykı verilmesi, mıknatıslara özel şekiller verilmesi, yardımcı olukların ya da dişlerin kullanılması, mıknatıs kutbunun optimizasyonu gibi birçok tekniğin uygulandığı görülmektedir. Bu tekniklerin bazıları doğrudan eksenel akılı sürekli mıknatıslı motorlara uygulanabilir. Ancak özellikle bu motorlarda stator tarafında uygulanan tekniklerin, maliyet açısından olumsuz yönleri bulunmaktadır. Eksenel akılı sürekli mıknatıslı motorlarda maliyeti arttırmayacak ve vuruntu momentini istenilen seviyelere indirecek tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında vuruntu momentini azaltmak üzere rotor tarafında düşük maliyetli teknikler önerilmiş, bu tekniklerin vuruntu momenti ve moment dalgalanmasına etkileri, 3D sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak ayrı ayrı analiz edilmiştir. Tez çalışmasında, vuruntu momentini en aza indiren iki farklı rotor yapısı kullanılarak prototip motor üretimi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca vuruntu momentini ölçmek için özel olarak kurulan deney düzeneği ile üretilen motorun testleri yapılmış ve elde edilen sonuçların 3D SEA değerleri ile karşılaştırmaları yapılarak önerilen tekniklerin etkinlikleri deneysel yol ile doğrulanmıştır. Üretilen prototip ile tasarlanan rotor yapılarının vuruntu momenti değerlerinin uyum içinde olduğu görülmüştür.
Statik VAR kompanzasyon sistemlerinin harmonikler bakımından incelenmesi
Son yıllarda dünyamızın karşı karşıya kaldığı en önemli sorunlardan biri olan enerji krizi nedeniyle yeni enerji kaynakları arayışı artarken, mevcut olan enerjinin optimum şekilde kullanılması ve kurulmuş olan sistemlerin en verimli şekilde kullanılması yönünde çalışmalar yoğunlaşmıştır.Güç sistemlerinde enerjinin verimli şekilde kullanılmasının en etkin önlemlerinden birisi reaktif güç kompanzasyonudur. Reaktif güç ihtiyacı sabit olmayan tüketiciler için belirli teknikler kullanılarak anahtarlanan otomatik reaktif kompanzasyon sistemleri kurulmuştur. Bu tekniklerden en önemlilerinden biri statik var kompanzasyon sistemidir. Yarı iletken güç elemanları kullanılarak reaktif gücün kontrol edilmesine Statik VAR Kompanzasyonu ve bunu gerçekleştiren sisteme de Statik VAR Kompanzasyon sistemi denir.Statik VAR kompanzasyon sistemlerinin bazı önemli özellikleri, geçici olayların en aza inmesi, kayıpların az olması, yedekleme olanağı, kontrol esnekliği ve güvenirliğin yüksek olması şeklinde sıralanabilir.Bu çalışmada son yıllarda büyük önem kazanan statik VAR kompanzasyon sistemleri ve bu sistemlerin enerji kalitesine etkiyen en önemli bileşen olan akım ve gerilim harmoniklerinin etkisi incelenmiş, son olarak da SVC'nin farklı yüklenme durumda harmoniklerinin etkisini göstermek için laboratuar ortamında kurulan prototip bir set yardımıyla deneysel çalışma yapılmış ve aynı zamanda simulasyon ortamında da deneysel değerleri çalışılmış ve gözlenmiştir.Yapılan çalışmada SVC sistemlerinin tek başına kullanıldıklarında oldukça harmonik ürettiği bu yüzden de filtreler ile kullanılması gerektiği görülmüştür. Ayrıca bu çalışma ile SVC sistemlerinin yüklenme durumlarına göre harmonik etkileri incelenmiştir. Tez çalışmasının çıktılarından biri de simülasyon modeli gerçekleştirilerek simülasyon sonuçlarının deneysel sonuçlar ile doğrulanmasıdır. Bu sayede gelecekte daha karmaşık ve ölçüm alınması zor olan sistemler için bilgisayar ortamında çalışmalar yapılabilecektir.
IGBT doğrultuculu kesintisiz güç kaynaklarının 6 pulse ve 12 pulse doğrultuculu kesintisiz güç kaynaklarıyla mukayesesi ve üstünlüklerinin analizi
Yapılan bu çalışmada sistemlere kesintisiz olarak enerji aktarılması işlemini gerçekleştiren Kesintisiz Güç Kaynakları incelenmiş, bu cihazların temel olarak çeşitli tipleri ele alınmış, özellikle doğrultucu kısımları biraz daha irdelenerek IGBT doğrultuculu kesintisiz güç kaynaklarının üstünlükleri incelenmiştir.Kitabın giriş kısmında tez içerisinde anlatılan konuların kısa bir anlatımının yapılmasından sonra 2. bölümde güç kalitesi kısmına yer verilmiş, güç sorunları ve çözümleri ele alınmıştır. 3. bölümde sistemlere kaliteli ve kesintisiz enerji aktaran Kesintisiz Güç Kaynakları incelenmiş, bu cihazların topolojileri, iç yapıları, kullanım şekilleri anlatılmıştır.4. bölümde kesintisiz güç kaynaklarının doğrultucu kısmı irdelenmiş, çeşitli doğrultucu tipleri incelenerek IGBT doğrultuculu kesintisiz güç kaynaklarının 6 darbeli ve 12 darbeli kesintisiz güç kaynaklarına göre üstünlükleri ifade edilmiştir.5. bölümde ise sonuçlar belirtilmiştir.
Hata ağacı ve blok diyagramı yöntemi ile koruma sistemlerinde güvenilirlik analizi ve çözüm önerileriyle Türkiye elektrik iletim sistemine uygulanması
Koruma sistemleri yüksek güvenilirliğe sahip işletme gerektiren günümüz güç sistemlerinde hayati önem taşımaktadır. Bu yüzden güç sisteminin güvenilirlik seviyesi güç sistem işletmesinde önemli etkisi olan koruma rölelerinin güvenilirliği ile yakından ilgilidir. Literatürdeki araştırma raporları, güç dağıtım ve iletim sistemlerinde meydana gelen arızalarda koruma sistemlerinin sıkça rol aldığını işaret etmektedir.Bu çalışmada koruma sistemleri, temel güvenilirlik kavramları ve hesaplama yöntemleri hakkında genel bilgiler verilmiş, literatürde son yıllarda yapılan koruma sistemlerinde güvenilirlik ile ilgili çalışmalara göz atılmış, harmoniklerin koruma röleleri güvenilirliği üzerine etkisi incelenmiş, şebekelerde olasılıksal güvenilirlik analizi yapılış metodu hakkında genel bilgiler verilmiş, Türkiye'deki Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi (TEİAŞ) şalt merkezleri ve koruma sistemleri hakkında bilgiler verilmiş, TEİAŞ'tan temin edilen 2009 yılı arıza istatistik bilgilerine 154-380 kV havai hat ve transformatör fiderleri için ayrıntılı olarak yer verilmiştir.Bir koruma sistemi kesici, ölçü transformatörleri, yardımcı sistemler ve koruma rölelerinden oluşmaktadır. Genel olarak bakıldığında bir koruma rölesinin güvenilirliği denildiğinde, koruma rölesinin yanlış çalışması veya gerektiğinde çalışmaması olarak nitelendirilebilir. Bu iki arıza durumunu etkileyen birçok faktör bulunmasına rağmen, daha önce literatürde bu sorunların tespiti için yapılan bu kadar kapsamlı bir çalışma yoktur. İşte bu çalışmada tüm bu faktörlerin tespiti için bir havai hat ve transformatör fideri için hata ağacı oluşturulmuş, gerek TEİAŞ'tan alınan bilgiler gerekse de bugüne kadar üzerinde çalıştığım yüzün üzerinde Türkiye, Irak, Birleşik Krallık (İngiltere, Kuzey İrlanda), Hollanda, Almanya koruma-kumanda projelerinde edindiğim tecrübeler doğrultusunda güvenilirliği arttırıcı çözüm önerilerim, koruma sistemlerinin hepsini kapsayacak şekilde akım transformatörsundan kesiciye; yardımcı DC beslemelere kadar ayrıntılı olarak sunulmuştur.Mevcut durum ve çözüm önerileri için TEİAŞ'ta kullanılan projeler üzerinden geliştirilen güvenilirlik blok diyagramları ile güvenilirlik hesaplanmış, yapılan sayısal uygulamada önerilen sistemin güvenilirliği daha iyi olduğu görülmüştür.Ayrıca Türkiye'nin üç farklı bölgesi için DigSilent şebeke analiz bilgisayar programı kullanılarak gerçek verilerle 154-380 kV nominal gerilim seviyesinde beş farklı çalışma için güvenilirlik hesaplaması yapılmış, hesaplama sonuçlarına yer verilmiştir.
Alternatif enerji sistemlerinde kullanılan çok seviyeli eviricilerin incelenmesi
Son yıllarda güç elektroniği elemanlarının gelişmesiyle güç elektroniği sistemlerinin geliştirilmesine yönelik çalışmalar artmıştır. Bu çalışmalardan en önemlilerinden biri ise çok seviyeli evirici topolojisi olmuştur. Yüksek güçlü uygulamalarda ve özellikle alternatif enerji sistemlerinde çok seviyeli evirici devreleri performansları açısından tercih edilmektedirler. Diğer klasik eviricilere göre en önemli ayırt edici özelliklerin başında çıkış geriliminin daha az bozuk olması, düşük anahtarlama frekansında ve yüksek verimde çalışması yer almaktadır.Çok seviyeli eviricilerin devre yapılarının gelişmesiyle darbe genişlik modülasyon teknikleri de gelişmektedir. Son yıllarda en çok üzerinde durulan DGM tekniği Uzay Vektör DGM'dir. Çünkü uzay vektör darbe genişlik modülasyon tekniğinin mikroişlemciler ile kullanılması avantajlı olmuştur.Bu tez çalışmasında, izoleli DA kaynaklı kaskat bağlı çok seviyeli evirici üzerinde çalışma yapılmıştır. Öncelikle eviriciler ve çok seviyeli eviriciler hakkında genel bir bilgi verilmiştir. Sonrasında çok seviyeli eviricilerin geleneksel olarak nitelendirilen temel topolojileri anlatılmış ve darbe genişlik modülasyon teknikleri açıklanmıştır. SVPWM tekniği ise ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Son olarak üç seviyeli kaskat bağlı izoleli DA kaynaklı çok seviyeli eviricinin SVPWM tekniği kullanılarak MATLAB/Simulink modeli incelenerek sonuçlar verilmiştir.Bu tezin seçilmesindeki amaç alternatif enerji sistemlerinde kullanılan çok seviyeli eviricilerin klasik iki seviyeli eviricilere göre avantajlarını görmektir. Çok seviyeli eviricilerde minimum seviye üç olduğundan, üç seviyeli bir evirici üzerinde çalışılmıştır.
Farklı PV teknolojilerinin gerçek ortam verileri kullanılarak modellenmesi ve İstanbul şartlarında optimum eğim açılarının belirlenmesi
Ülkemiz, Avrupa'da en yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip ikinci ülke konumundadır. Buna rağmen, ülkemiz bu potansiyelini kullanma konusunda diğer birçok Avrupa ülkesinden geride kalmıştır. Ancak son yıllarda yapılan düzenlemelerle ülkemizde de güneş enerjisinden elektrik üretimi yönüyle yararlanma yoluna gidilmektedir. Bunun için günümüzde Enerji Bakanlığı tarafından güneş santrallerinin kurulması teşvik edilmekte ve lisanssız olarak 500 kW'a kadar elektrik üretimine izin verilmektedir.Fotovoltaik(PV) güneş enerji santrallerinde kullanılan PV yapıların verimleri, her bir PV teknolojisi için farklılık arz etmektedir. Ancak kurulum ve işletme maliyetleri ve sistem uyumluluklarına göre güneş santralleri farklı teknolojilere sahip PV modüllerden oluşturulabilmektedir.PV `lerin enerji çıktısını etkileyen en önemli faktörler ışınım ve sıcaklıktır. Mevcut PV teknolojilerinin modellenmesinde laboratuar şartlarında (1000 W/m2 ışınım, 25oC sıcalık) alınan veriler kullanılmaktadır. Ancak kurulacak olan bir güneş santralinde dış ortam şartları oldukça değişkendir. Dolayısıyla bir santralin enerji çıktısının hesaplanabilmesi için her iki faktör ele alınmalıdır.Kurulacak güneş santrallerinde yıllık üretilebilecek elektrik enerjinin tahmin edilmesi gerekmektedir. Yıllık maksimum enerjinin tahmin edilebilmesi için PV, dış ortam şartları ve PV yapıların yatayla yaptığı eğim açısının bilinmesi gerekir. PV yapıların enerji çıktısı sadece ışınıma bağlı değildir. Ayrıca her bir PV teknolojisinin sıcaklık faktöründen etkilenme oranı farklıdır. Bu durumda bir güneş santrali çalışmasında uygun konumlandırma için her bir faktörün (PV teknolojisi, ışınım, sıcaklık ve rüzgar) dikkate alınarak panellerin optimum eğim açısının belirlenmesi gerekmektedir.Bu tez çalışmasıyla, farklı PV teknolojileriyle üretilmiş fotovoltaik panellerin (mono-kristal silikon, poli-kristal silikon ve ince film) gerçek ortam şartlarına göre Matlab/Simulink ortamında PV modeli oluşturulmuş ve oluşturulan modelde her bir panel teknolojisi için ışınım, sıcaklık vb. dikkate alınarak panellerin İstanbul için optimum eğim açısı belirlenmiştir.
Aktif güç faktörü düzeltme devrelerinin incelenemesi ve bir uygulama devresinin gerçekleştirilmesi
Günümüzde yarı iletken elemanların ve buna bağlı olarak güç elektroniği cihazlarının kullanımının artmasıyla birlikte harmonik akımların şebekeye etkileri yadsınamaz hale gelmiştir. Şebekeden çekilen enerjinin kalitesizleşmesine neden olan bu akımların azaltılması ve akımın şekillendirilmesi üzerine çalışmalar yaparak güç faktörü değerinin uygun seviyelere çekilmesi bir gereksinim olmuştur.Bu tez çalışmasında güç faktörü kavramı açıklanmış, güç faktörünün bozulmasına sebep olan harmonikler ve bu harmonikleri sınırlayan uluslararası standartlar incelenmiştir. Güç faktörü düzeltme yöntemleri sıralanmış ve bu yöntemlerden en basit ve yaygın olan pasif filtreler ve günümüzde kullanımı ve önemi giderek artan yüksek frekanslı AC-DC dönüştürücüler açıklanmıştır.Güç çeviricisi olarak iki faz dönüşümlü yapılı yükseltici topolojisi kullanılmıştır ve kritik akım modlu akım denetleme yöntemi uygulanmıştır. Tasarım hedefleri yüksek güç yoğunluğunda yüksek giriş güç çarpanı, düşük giriş akımı bozunumu ve yüksek çıkış gerilimi kararlılığı sağlamaktır. Oluşturulan uygulama devresinde düşük giriş akım salınımı ve elektromanyetik girişim elde etmek, güç devresi bileşenleri üzerindeki zorlamaları azaltmak ve daha yüksek güç yoğunluğu elde etmek için dönüşümlü çalışma (interleaved) kullanılmıştır. Dönüştürücünün kontrolü, iki faz iletim modlu doğal dönüşümlü çalışma (natural interleaving) ile yükseltici doğrultucu denetimi yapabilen ticari bir kontrol entegresi ile sağlanmıştır.xiiiAktif güç faktörü düzeltme devresi tasarlanarak, devreden uygulama sonuçları alınmış ve yoruımlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Güç faktörü, güç faktörünün düzeltilmesi, harmonik standartları, tek aşamalı yüksek frekanslı AC-DC dönüştürücüler, iki faz dönüşümlü (interleaved) yükseltici güç faktörü düzeltme devreleri.
Ulaşım araçlarında fotovoltaik yapılar için uygun bir maksimum güç takip algoritması ile verimliliğin artırılması
Günümüzde fosil yakıtların hızla tükenmesi ve çevreci yakıt arayışları nedeniyle elektrikle çalışan çevreci otomobil, yat ve benzeri araçlar üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Fotovoltaik yapıların da elektrikle çalışması düşünülen bu araçlarda hem çevrecilik yönüyle hem de elektriksel olarak destek ünitesi olarak yer alması öngörülmektedir. Bu araçların dış kaplamasının fotovoltaik hücrelerle yapılması durumunda azımsanmayacak bir elektrik enerjisinin aracın bataryasında depolanması mümkündür.Fotovoltaik yapılarda yük, ışınım ve sıcaklık vb. gibi çevresel etmenlerin değişmesinden dolayı maksimum gücün alınabileceği gerilim noktası değişmektedir. Bu değişimler altında fotovoltaik yapılardan bataryaya veya yüke aktarılan güç miktarını maksimum yapmak üzere geliştirilmiş Maksimum Güç Takip Sistemleri (MGTS) bulunmaktadır. Bu sistemler temelde birbirlerine benzemekle birlikte geri besleme kontrolleri ve güç takip algoritmaları yönüyle farklılıklar göstermektedir.Bu tez çalışmasıyla farklı güç takip algoritmalarına sahip MGTS'ler belirli bir hareket döngüsü ile hareket ettirilen fotovoltaik yapı üzerinde denenmiş ve her bir algoritmanın gerçek bir deneysel ortamda hareketli sistemlere uyumluluğu ortaya konmuştur. Bu deneyler sonucu her bir algoritmanın hareketli sistemlere uyumlu bileşenleri veya olumlu faktörleri ele alınarak hareketli araçlara uygun bir maksimum güç takip algoritması oluşturulmuş ve bu maksimum güç takip algoritmasının performansı değerlendirilmiştir.
Şebekeden bağımsız uygulamalar için hibrit bir rüzgâr türbini/fotovoltaik/yakıt hücresi/batarya sisteminin optimizasyonu, tasarımı ve uygulaması
Tüm dünyada enerji talebinin giderek artması, bunun yanında fosil kökenli yakıtların ise giderek azalması, alternatif ve yenilenebilir enerji kaynakları ile ilgili çalışmalara hız kazandırmıştır. Bunun yanı sıra, fosil yakıtların son derece olumsuz çevresel etkileri de yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan çalışmaların önemini daha da arttırmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının birçok avantajının yanında çözüm bekleyen problemleri de bulunmaktadır. Bu problemler arasında en önemlilerinden biri de rüzgâr, güneş gibi enerji kaynakları ile elektrik enerjisi üretiminin meteorolojik koşullara doğrudan bağımlı olmasıdır. Bu dezavantajın üstesinden gelebilmek için bahsi geçen yenilenebilir enerji kaynaklarının, yedek bir güç ünitesi ve enerji depolama elemanları ile birlikte kullanıldığı hibrit sistemler önerilmektedir. Konvansiyonel uygulamalarda bahsi geçen yenilenebilir enerji kaynaklarına paralel olarak batarya sistemleri sıkça kullanılmaktadır. Ancak kısa ömürlü, büyük boyutlu ve maliyetli batarya ünitelerinin yerine son zamanlardaki çalışmalarda bir elektrolizör ünitesi vasıtası ile yakıt hücresi sistemlerinin kullanılması üzerine yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Bu şekilde oluşturulan hibrit bir sistem ile bir enerji tüketim merkezinin (evsel yükler, sanayi yükleri, telekomünikasyon merkezlerinin yük talepleri, vb.) güç ihtiyacı şebekeden bağımsız şekilde karşılanabilir. Bu sayede, bahsi geçen sistemlerde fosil yakıtların kullanımı ile oluşan olumsuz çevresel etkilerin önüne geçilebildiği gibi, verim arttırımı ve maliyet azaltımı da elde edilebilir. Bu şekilde oluşturulan hibrit sistemlerde xiv ekonomik olma kriterinin de sağlanması açısından sistem bileşenlerinin optimum şekilde boyutlandırılması da büyük bir önem arz etmektedir. Bu bağlamda gerçekleştirilen tez çalışmasında, uygun bir güç biçimlendirme ünitesi üzerinden şebekeden bağımsız bir yük için gerekli güç talebini karşılayan hibrit bir yenilenebilir enerji sisteminin tasarımı, optimizasyonu ve deneysel olarak gerçeklenmesi amaçlanmıştır. Rüzgâr Türbini/Fotovoltaik/Yakıt Hücresi/Batarya ünitelerinden oluşan hibrit sistem ile ilgili denemeler öncelikle benzetim ortamında, daha sonra da test platformunda deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Optimum boyutlandırma aşamasında hibrit sistem bileşenlerinin performans azalımlarını dikkate alan yeni bir perspektif ortaya konulmuştur. Bu bağlamda, elde edilen çıktılar ile özellikle hibrit alternatif enerji sistemlerini konu alan mevcut literatüre katkı yapılması hedeflenmektedir. Anahtar Kelimeler: Batarya, elektrolizör, enerji yönetim sistemi, dinamik modelleme, fotovoltaik panel, hibrit sistem, optimum boyutlandırma, rüzgâr türbini, yakıt hücresi.
Simulation and experimental analysis of doubly-fed induction generator under grid faults
The percentage of wind power in electrical power systems worldwide is increasing rapidly every year because of the some important advantages of wind power. Wind power is not a new energy source in the world. Wind power has been existed since the world was created. Firstly, people started to use wind power with windmills by the 9th century but not for getting electrical power until July 1887. After this date, the popularity of getting electrical power from wind power has been continuously increased in academia and in industry. Especially in a few decades, by means of power electronics, wind turbines and wind farms became widespread. The reports in 2010 show that recently 21% of electricity production in Denmark, 18% in Portugal, 16% in Spain and 8% in Germany are provided by the wind power [1].These countries have the highest rate in wind power. For Turkey, this rate is around at 2% which is very low compare to wind power capacity of the country that is 58 GW. This power is more than the country?s installed electric power capacity (55.4 GW)[2]. The last few years, there are so many appeal for installing wind power turbine or farm in Turkey [3]. But because of the limited capacity of interconnected system, the taking appeal is stopped for some time to organize interconnected system again. The wind power technology in world tends to variable speed wind power technology because it has so many advantages compare to fixed speed systems such as less mechanical stress, higher efficiency, higher power quality, less reactive power consumption and so on. In variable speed technology, two generator types are generally used; doubly-fed induction generator (DFIG) and permanent magnet synchronous generator (PMSG). These two generator types have some advantages and disadvantages between each other. In this thesis, DFIG was selected to analyze the wind power turbine system. The analysis of wind turbine systems consists of two situations; under healthy condition and under fault condition. The wind turbine system model is created in simulation softwares. Simulation results are obtained from coupled simulation that is modeling of turbine components in different simulation softwares and combining all these components together. Analyzing wind turbine systems in coupled simulation is a unique study in the literature. The advantage of this study that provides more realistic results compare to use only one software. Some important parameters are obtained for improving control technique of DFIG during fault condition. The simulation results are also verified with experimental study. Finally, results are discussed and future study is explained.
Düşük harmonikli ve yüksek güç faktörlü yüksek güçlü doğrultucunun gerçekleştirilmesi
Güç elektroniği dönüştürücüleri arasında en çok kullanılan dönüştürücü türü olan doğrultucular, DC gerilim regülatörü, akümülatör şarjı, motor kontrolü, elektrolizle kaplama, kimyasal prosesler, dc ark fırınları vb gibi endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğal komütasyonlu dönüştürücüler grubuna giren doğrultucularda genellikle güç elemanı olarak tristörler kullanılmaktadır. Güç elemanları arasında gerilim ve akım dayanımı açısından en yüksek değerlere sahip olan tristörler, doğal komütasyonlu dönüştürücülerde ve özellikle yüksek güçlerde ekonomik ve dayanıklı olması nedeniyle diğer güç elemanları yerine tercih edilmektedir. Tristörlü doğrultucularda THDi değerinin azaltılması IEEE-519 ve IEC-61000-3-2 gibi uluslararası standartlara uygunluk ve enerji kalitesi açısından son derece önemlidir. Ancak doğrultucularda şebekeden çekilen akımların THDi değerleri oldukça yüksek olup, faz kontrol açısının artmasıyla da şebekeden çekilen reaktif güç artar. Bu çalışmada, uluslararası standartlara uygunluk sağlayan doğrultucu sistemi üzerine araştırmalar yapılmıştır. Literatürdeki çalışmalar, teorik olarak incelenmiş, simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Doğrultucuların farklı çalışma koşullarındaki karakteristikleri incelenmiştir. Bu tezin uygulama kısmında, düşük harmonikli ve yüksek güç faktörlü, 110V / 400A değerlerinde, THDi ve güç faktörü açısından şebekeye olumsuz etkileri çok düşük olan tristörlü bir doğrultucu sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen doğrultucu özellikle akü şarj redresörü amacıyla kullanılarak, yazılım değişikliği ile kaplama redresörü, dc gerilim kaynağı vb. gibi uygulamalara da adapte edilebilecektir. Geliştirilen doğrultucunun THDi değeri %5?ten küçük ve güç faktörünün 0.95?ten büyüktür. Böylece uluslararası standartlara uygun ve enerji kalitesi yüksek bir tristörlü doğrultucu geliştirilmiştir.
Katodik koruma sistemleri
Korozyon, kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonlar sonucu malzeme yüzeyinden başlayarak, malzeme derinliklerine doğru tesir ederek devam eden ve malzeme özelliğinin değişmesine yol açan bir bozunma sürecidir. Bu süreç büyük zararlara yol açarak önemli israf kalemlerinden birini oluşturmaktadır. Çoğu temel metaller ne yazık ki kararlı değildir. Olumsuz ortamlarda korozyonun değişik oranlarıyla bozulabilirler. Korozyon reaksiyonu ve hangi metallere nasıl etki yaptığı büyük ekonomik anlam taşımaktadır. Katodik korumanın aşamaları bilimsel olarak diğer koruma sistemlerine göre daha kısa açıklanabilir. Prensip olarak sıvı veya sulu ortamlardaki metallerin korozyonunun çözümü elektriksel gerilimle kontrol edilen elektrokimyasal bir prosestir. Elektrokimya yasalarına göre reaksiyonun yönü ve oranı potansiyelin düşüşü ile birlikte azalacaktır. Tüm bu ilişkiler yüzyıldır bilinmesine rağmen katodik koruma sınırlı bir alanda kullanılmaktadır, uygulamalar genişletilmelidir. Katodik koruma elektrik mühendisliği alanında halen garip ve yabancı olarak görülüp geri planda kalmaktadır. Sıvılarla ve suyla temas eden malzemelerde katodik koruma genel olarak kullanılan tek yöntemdir. Fakat gelecekte endüstriyel alanlarda daha çok kullanılacaktır.
Güç akış analizinde coğrafi bilgi sistemlerinin kullanılması
Bu çalışmada, 380 ve 154 kV'luk 66 baralı örnek bir şebeke üzerinde açık kaynak kod kullanılarak ve gerçek sistem değerleriyle yapılan güç akış analizi sonuçlarının coğrafi bilgi sistemlerinde kullanılması gösterilmiştir. Yapılan çalışmalar, görselleştirmede ArcGIS, güç akışı için MATLAB'ın PSAT (Power System Analysis Toolbox) yazılımı ve PowerWorld simülasyon programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bara gerilim ve açı değerleri, hat ve bara yüklenme durumları düzey haritasıyla gösterilmiş, yeni hat veya bara eklenmesi gibi durumlarda sistemde ne gibi değişikliklerin olacağı görselleştirilmiş, mevcut sistemin 10 yıl sonrası için öngörülerde bulunulmuş, CBS'nin özellikleri de kullanılarak aynı anda iki farklı elektriksel büyüklüğün görüntülenmesi sağlanmış ve sonuçların hem analiz hem görselleştirme yapabilen gelişmiş lisanslı yazılımlarla yakın olduğu görülmüştür.
Akıllı şebekelerde arıza analizi ve koruma
Konvansiyonel şebekeler birbirine bağlı şekilde dizayn edilmiştir. Herhangi bir noktadaki değişim çok kısa sürede geniş bir alanı etkileyebilmektedir ve bu etki şebekeye çok daha fazla hasar verebilmektedir. Bu sorunu çözmek için yetersiz hale gelen altyapının oluşturduğu dezavantajlar ortadan kaldırılmalı ve geliştirilmiş şebeke çözümleri sunulmalıdır. Şebekede meydana gelmesi muhtemel arızaları algılama ve anında müdahale için güvenilir bir haberleşme sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Sistemin güvenilirlik, etkinlik ve verimliliğini arttırmak için haberleşme sistemi de aynı şekilde güvenilir ve etkin bir şekilde çalışmalıdır. Akıllı şebekelerin en önemli alt başlıklarından birisi olan haberleşmenin güç sistemlerine dahil edilmesi sonucunda arzu edilen güvenilir şebekeler elde edilecektir. Akıllı şebekelerin en önemli getirilerinden birisi ise sistemde meydana gelebilecek hatalar esnasında ortaya çıkmaktadır. Tepki süresi çok hızlı olan sistemlerin kullanımı ile birlikte bir noktadaki hatanın şebekenin kalan kısmını etkilemesinin önüne geçilecektir. Yüksek hızlı koruma ve uzaktan kontrol ile istenilen güvenilir sonuçlar elde edilecektir. Akıllı şebekelerde hata yeri tespiti yapıldıktan sonra enerjinin sürekliliğini sağlama ve tüketiciyi enerjisiz bırakmama amacı ile çeşitli çözümler sunulmaktadır. Bu tez çalışmasında bir ring şebeke için herhangi bir noktada oluşan kısa devre ve aşırı akım olayları sonrasında şebekedeki tüketiciler için enerjinin sürekliliğini sağlayan bir sistem kurulup, simülasyon ve test sistemi oluşturulması amaçlanmıştır. Aynı kontrol sistemi ile IEEE 13 baralı test sistemi üzerinde benzer analizler yapılarak sistemin güvenilirliğ test edilmiştir. Generatör ve rüzgar türbini modelleri içeren sistemde ilgili arıza durumlarının simülasyonlar üzerinde gerçekleştirilmesi sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar ışığında sistemdeki röle koordinasyonu ile ilgili optimizasyonlar yapılmıştır. Tez çalışması aşağıda verilen yaklaşım ve yöntemler ile gerçekleştirilmiştir:• Simülasyon ortamında rüzgar türbini modeli ve generator modeli kullanılarak üç fazlı bir şebeke modeli oluşturulmuştur. Sistemde çeşitli omik-endüktif yükler ve kapasitörler tüketicileri modellemek için kullanılmıştır. • Oluşturulan sistemde korumayı sağlamak için kesici ve röle modelleri dizayn edilmiştir. Kullanılacak kesici ve röle modelleri fonksiyon blokları ile kontrol edilip, kontrol blokları sistem ile anlık iletişim halindedir. • Sistemin içerisinde bulunan rüzgar türbini, generatör, tüketici modelleri ile aşırı akım ve kısa devre koruması sağlayan kontrol sistemi birleştirilerek çalışma şartları optimize edilmiştir.
Aydınlatma sistemlerinde bakım katsayısı tespitine yönelik yeni bir algoritma yapısının geliştirilerek, aktif bakım ve işletme yaklaşımlarının oluşturulması
Aydınlatma sistemleri tasarlanırken; zaman içerisinde çevresel etkiler ve malzemenin doğası sebebiyle oluşacak azalımlardan ötürü, belirli bir eskime öngörüsünde bulunulur. Bu noktadaki amaç, zaman içerisinde görülebilecek olası kayıplar kompanze edilerek, kurulan altyapının işletme sürecinde performans sürekliliğinin sağlanmasıdır. Uluslararası otoriteler tarafından belirlenen bakım katsayısı tespit metotları, ağırlıklı olarak geri kazanılabilir etkiler üzerine yoğunlaşmaktadır. Günümüzde belirli genellemeler doğrultusunda oluşturulan ''Lamba Çalışma Faktörü'' (LSF-Lamp Survival Factor) ve ''Lamba Lümen Bakım Faktörü'' (LLMF-Lamp Lumen Maintenance Factor) gibi etkiler günümüz üretim ve ürün çeşitliliği içerisinde dramatik farklılıklar gösterebilmektedir. Genellemenin ötesinde hesaplamalarda kullanılan; LSF, LLMF ve ''Armatür Bakım Faktörü'' (LMF-Luminary Maintenance Factor) gibi gerikazanılabilir etkilerin ürün ve teknoloji çeşitliliğinin ötesinde, birçok parametreye bağlı olarak farklılık gösterebilmektedir. Bilinen bu eksikliğe standartlar içerisinde değinilse bile nasıl bir yaklaşımla ele alınması konusunda halen bir çözüm önerisi bulunmamaktadır. Kaldı ki bu çalışma süresince; LMF gibi geri kazanılabilir etkilerin dahi yer yer küçümsenmeyecek ölçüde geri kazanılmayan değer düşümleri içerdiği görülmüş olup, bu konudaki değerlendirmelerin daha detaylı olarak yeniden ele alınması gerektiği ortaya çıkmıştır. Tez süresince gerçekleştirilen endüstriyel araştırmalar ve deneysel çalışmalar doğrultusunda, LSF ve LLMF karakteristiklerine etkileyen parametreler incelenmiş ve bu etkilere bağlı karakteristik eğilimleri içeren kaynak kimlik dosyası oluşturulmuştur. Aydınlatma sistemleri için mevcut bakım katsayısı tespit metotlarının ağırlıklı olarak ele aldığı geri kazanılabilir etkilerin yanısıra, geri kazanılamayan etkiler olarak gruplayabileceğimiz değer düşümleri de söz konusu olabilmektedir. Kaynağın ışıksal çıkışında yardımcı bileşen, sıcaklık ve üretim toleransları gibi faktörlere bağlı olarak görülen değişimler göz ardı edilemeyecek mertebelerdedir. Bu nedenle bu etkilerin de hesaplama süreçlerine dahil edilmesi gerekmektedir. Tez süresince yapılan deneysel çalışmalar ve endüstriyel araştırmalar doğrultusunda, geri kazanılamayan faktörlerin görüldüğü noktalar değerlendirilmiştir. Bu noktada elde edilen bulgular, hesaplama algoritmasına dahil edilmek için oluşturulan kaynak kimlik dosyası içerisinde karakterize edilmiştir. Bu etkilerin önemli bir kısmı, armatür yapıları içerisinde kullanılan yardımcı bileşenlere ve armatürün termal özelliğine bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Bu bağlamda armatürlerin fotometrik karakteristiklerinin tanımlandığı ''eulumdat'' (LDT) dosya formatının işlerliğini bozmayacak bazı eklentiler ve bu süreçte elde edilen karakteristik eğilimlerin, armatür fotometrik dosyası ile ilişkilendirilmesi sağlanmıştır. Bu sayede; hesaplama sürecinde en etkin iki bileşen olan ışık kaynağı ve armatürün karakteristik özelliklerini barındıran, kimlik dosyalarını referans alan yeni bir hesaplama algoritması/yaklaşımı oluşturulmuştur. Bunlar; LIF olarak tanımlayacağımız ışık kaynağı kimlik dosyası ile LDT dosya formatının genişletilmiş bir hali olan, LDT+ geliştirilmiş armatür kimlik dosyalarıdır. Tez süresince geliştirilen yaklaşım sayesinde; bir aydınlatma tesisatının malzeme ve kullanıma bağlı olarak zaman içerisinde ne yönde bir performans eğilimi göstereceği çok daha net modellenebildiğinden, modern adaptif aydınlatma tekniklerinin uygulanması için imkân sağlanmıştır. Tezin ilgili bölümlerinde ise, örnek işletmeler için bu yaklaşımların sunduğu kazanımlar değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, bakım katsayısının bir sabit olarak hesaplandığı klasik metodların yerine, etkileri tez içerisinde değerlendirilen tüm parametreleri esas alarak zamana bağlı eskime eğilmini modelleyen ve bunun üzerinden adaptif dimmerleme senaryoları oluşturabilen bir yaklaşım geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Bakım Katsayısı, Değer Düşümü, Eskime, Adaptif Bakım/Aydınlatma, Işık Kaynağı
Solar sistemlerde kullanılan empedans kaynaklı inverterler için kaçak akımı azaltan ve dinamik performansı artıran yeni bir modülasyon yönteminin geliştirilmesi
Günümüzde, gelişen teknoloji ve refah düzeyi sayesinde, elektrikli cihazların kullanımı giderek artmakta ve daha fazla enerji tüketilmektedir. Bu talebi karşılayabilmek için de muhtelif enerji kaynakları kullanılmaktadır. Bunlardan biri de güneş enerjisidir. Güneş enerjisini elektriğe çevirmek amacıyla geliştirilen ve uzun yıllardır üzerine çalışılan fotovoltaik paneller son yıllarda toplam enerji arzı içerisindeki payını arttırmaktadır. Bu durum Türkiye için de geçerlidir. Son yıllarda mevzuatta yenilenebilir enerjiye destek verilmesi yönünde yapılan değişiklikler ile fotovoltaik panellerin kullanım oranının daha da artacağı tahmin edilmektedir. Fotovoltaik sistemlerin en önemli bileşenlerinden biri de güç koşullandırma devresi, yani panel ile yük arasındaki güç elektroniği devresidir. Bu devrenin tasarımı, sistemin toplam verimini, maliyetini ve hacmini birinci dereceden etkileyen bir parametredir. Verimi arttırmak, hacmi ve maliyeti düşürmek için güç koşullandırma devresi olarak transformatörsüz inverter kullanımı fikri son yıllarda popüler hale gelen ve halen üzerinde yoğun çalışılan bir araştırma konusudur. Transformatörsüz İnverter yapıları içerisinde en yenisi Empedans Kaynaklı İnverterdir (ZSI). Bu inverterin düşürücü-yükseltici yapısı, onu diğer transformatörsüz inverterlere karşı avantajlı kılmaktadır. Bu nedenle, konuyla ilgili yapılan akademik çalışmalar son zamanlarda hızla artmaktadır. Bir güç koşullandırma devresinin çıkışı, uluslar arası standartlar ile belirlenmiş toleranslar içerisinde olmak zorundadır. Hem güvenlik hem de performans kriterlerini karşılamalıdır. ZSI'nın iki temel problemi vardır. Giriş ve çıkış arasında galvanik izolasyon olmadığı için devre üzerinden kaçak akım akar. Bu da EMI, kayıp ve güvenlik sorunlarını açığa çıkarır. Ayrıca, ZSI' nın yükseltme oranındaki değişimler, çıkış geriliminde salınıma sebep olmaktadır, dolayısıyla ZSI' nın dinamik performansı kötüdür, stabil bir çıkış gerilimi veremez. Literatürde bu problemleri çözmeye yönelik çalışmalar bulunmakta ve yenileri de yayınlanmaya devam etmektedir. Bu tez çalışmasında, kaçak akımı düşürmeye yönelik yeni bir modülasyon tekniği ve dinamik performansı iyileştiren yeni bir kontrol yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemler ile kaçak akım, farklı anahtarlama frekansı ve farklı güç faktörlerinde değişen etkinliğe sahip olmakla birlikte, % 50'ye varan oranlarda sınırlandırılmıştır. Ayrıca ZSI' nın dinamik performansı da iyileştirilmiş ve ZSI giriş gerilimindeki ya da yükteki ani değişimlerde ZSI çıkış gerilimi stabilitesinin korunması sağlanmıştır. Geliştirilen kontrol yönteminin teorik analizi yapılmış ve gerçek bir evsel yükü simule edebilecek parametreler ile simülasyonu yapılarak doğrulanmıştır. Ayrıca kaçak akım sınırlandırılmasına ilişkin önerilen yöntemin etkinliği, laboratuvar ortamında farklı gerilim seviyeleri ve farklı güç faktörleri ile denenerek ortaya konmuştur.
Designing a PLC modem for smart grids applications
Power Line Communication (PLC) is one of the most cost effective solutions to Smart Grids as it is both easy to install and requires no additional wiring. This makes it a promising technology that can be used to exploit the existing electrical infrastructure as a communication medium. Current research at Yildiz Technical University concerns PLC Modems for Bus Bar Systems and Smart Homes. Our research began with measuring the impedances from Bus Bar Systems to Transformers at Narrow Band PLC Frequencies. An Analog Front End (AFE03x) Chip manufactured by Texas Instruments was used in the design of a PLC Modem. A point-to-point communication was also implemented using a TMDSPLCV3 PLC Kit in order to better estimate the performance of the AFE chip and channel. Data rates, Bit Error rates and Signal-to-Noise ratios were plotted under different electric loads in the Smart Home laboratory. The results of the Impedance Bus Bar Systems and power line showed the suitability of PLC. Moreover, the AFE performance was satisfied under the various applications and a plc modem was designed based on a reference design.
Ulusal enerji şebekesine bağlanabilecek optimum rüzgar enerji potansiyelinin belirlenmesi
Fosil enerji kaynaklarının hızla tükenmelerine ek olarak çevreye vermiş oldukları zararlı etkilerin gün geçtikçe artması insanları alternatif enerji kaynağı arayışına yönlendirmektedir. Alternatif enerji kaynakları içinde yenilenebilir ve hızlı kurulum özelliği ile rüzgar enerjisi ön plana çıkmaktadır. Yapılan alansal çalışmalar sonucunda Türkiye'nin rüzgar gücü potansiyelinin 88000 MW olduğu hesaplanmıştır [1]. Ülkemizdeki rüzgar potansiyelinin elektrik enerji şebekesi tarafından kullanılabilir en yüksek değeri ise 13260 MW olarak hesaplanmıştır [2]. Rüzgar gücü potansiyelinin Avrupa ülkelerine kıyasla çok daha büyük oranları yansıttığı yapılan analizler sonucunda tespit edilmiştir. Rüzgar enerjisine ait bu potansiyelin enerji sistemi içerisinde kullanıma geçirilmesi ise yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi amaçlı kullanımına ilişkin kanunların yürürlüğe girmesi ile ivme kazanmıştır. Rüzgar santrallerin ulusal güç sistemi içereside kullanım oranlarının artması sonucunda şebeke üzerinde rüzgar enerji santrallerine bağlı olumsuz etkilerin de artabileceği yapılan bilimsel çalışmalarla tespit edilmiştir. Oluşabilecek muhtemel olumsuzlukların önüne geçilebilmesi amacıyla rüzgar santrallerin enerji üretimine etkisi olan parametrelerin teknik ve ekonomik açıdan sistematik olarak incelenmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu zorunluluk aynı zamanda ülkemizin enerji stratejisi içerisinde rüzgâr enerjisinin toplam üretim içerisindeki payının azami ölçüde yükseltilmesi hedefini de doğrudan etkilemektedir. Rüzgâr enerji santralleri ulusal şebeke üzerinde güvenilir üretim düzeylerinin hem bölgesel hem de ulusal bazda tespit edilmesi gerekmektedir. Teknik kullanılabilir rüzgar enerjisi kapasitenin doğru tespit edilebilmesi ancak tüm güç sistem kısıtlarının ve ilgili bölgelerin rüzgâr verilerinin birlikte değerlendirilmesiyle mümkün olabilmektedir. Böylece rüzgar enerji santralleri ile ilgili stratejileri ve yatırım planları şekillendirilebilecektir. Gerçekleştirilen tez kapsamında öncelikle rüzgar santrallerinin şebeke bağlantısına ait teknik ve ekonomik parametreler tespit edilmiştir. Teknik parametrelerin seçiminde bölgesel meteorolojik verileri, farklı rüzgar santrali teknolojileri, türbin teknolojilerinin kurulacağı kule yükseklik seviyeleri ve şebeke kısıtları dikkate alınmıştır. Ekonomik veriler ise farklı rüzgar santrali teknolojilerin imalat parametrelerine bağlı üretim modelleri, bir santral sahasının kurulumu için gerekli alt yapı maliyetleri, santralin kurulacağı araziye ait maliyetleri ve rüzgar santrallerinin şebeke entegrasyon maliyetleri dikkate alınmıştır. Tespit edilen teknik ve ekonomik parametrelerin birbirleri ile olan ilişkileri sistematik olarak tanıtılmış ve optimizasyon algoritması hazırlanmıştır. Optimizasyon algoritmasının koşturulması sonucunda öncellikle sisteme bağlanabilecek maksimum rüzgar santral sayısı tespit edilmiştir. Bölge içeresindeki baralara bağlanabilecek santral sayıları, birim üretim maliyetleri baz alınarak tanımlanmış ve bölgenin bara bağlantı konfigürasyonlarına bağlı haritalar oluşturulmuştur. Oluşturulan bağlantı konfigürasyonları her bir teknoloji için yeniden hesaplanmıştır. Bağlanabilir rüzgar santralleri, mevcut güç sistemine eklenerek tam sayılı doğrusal programlama ve doğrusal programlama yöntemleri kullanılarak Bender ayrıştırma yöntemine göre optimizasyona tabi tutulmuştur. Optimizasyon sonucunda seçilen çalışma bölgesi için yatırım ve üretim maliyetlerini birlikte değerlendirerek, en uygun bağlantı konfigürasyonu ortaya çıkartılmıştır. Sistemin mevcut durumu göz önünde bulundurularak toplamda bağlanabilecek en ekonomik santral sayısı ve her bir baraya bağlanacak santral sayısı tespit edilmiştir. Tez çalışması kapsamında bir bölgenin rüzgar verisi ve bölgenin enerji iletim sistemlerine ait veriler ışığında belirlenen teknoloji tipine göre her hangi bir bölge için en uygun bağlantı ve yatırım maliyetini belirleyen bir algoritma geliştirilmiş ve sunulmuştur.
Evsel uygulamalar için bir çift girişli izolesiz DC-DC dönüştürücü ile PV-batarya hibrit sisteminin tasarımı ve uygulanması
Günümüzde elektrik enejisinin üretimi büyük oranda fosil yakıtlara bağlıdır. Evsel yüklerin sistemde olan ağırlığı ve fosil yakıtların neden olduğu sera gazı salınımları düşünüldüğünde, evsel uygulamalarda rüzgar ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması büyük bir önem arz etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları, fosil yakıtların aksine çevreye herhangi bir zarar vermemektedir. Ancak bu tür kaynaklardan elde edilen enerji çevre şartlarına bağlı olduğundan, üretilen enerjinin talep edilenden az veya fazla olması durumlarıyla karşılaşılması kaçınılmazdır. Dolayısıyla, yenilenebilir enerji kaynaklarıyla birlikte bir enerji depolama sistemine de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tür uygulamalarda güç akışını tam anlamı ile kontrol etmek güç elektroniği tabanlı dönüştürücüler ile mümkün olmaktadır. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi üreten fotovoltaik sistemlerin karakteristikleri doğrusal değildir. Bu tür sistemlerden maksimum gücü elde etmek için maksimum güç takip yöntemleri geliştirilmiştir. Geleneksel olarak, fotovoltaik-batarya hibrit sistemlerinde, maksimum güç takibini yapmak ve bara gerilimini kontrol etmek için iki ayrı dc-dc dönüştürücü kullanılmaktadır. Bu yöntem pahalı ve karmaşık bir çözüm olduğundan, bu tezde, fotovoltaik-batarya hibrit sistemlerinde kullanılmak üzere yeni bir çift girişli dc-dc dönüştürücü önerilmiştir. Önerilen dc-dc dönüştürücü fotovoltaik sistemin maksimum güç noktası takibini yapabilmekte, batarya şarjını kontrol edebilmekte ve aynı zamanda bara gerilimini regüle edebilmektedir. Bu tez çalışmasında, önerilen dönüştürücünün detaylı analizi yapılmış, daha sonra, bu analiz deneysel olarak üretilen prototip üzerinde doğrulanmıştır. Son olarak, oluşturulan fotovoltaik-batarya hibrit sisteminin kontrolü için bir kontrol stratejisi geliştirilmiş ve bu strateji benzetim çalışmaları ve deneysel çalışmalar ile test edilmiştir.
Elektrikli araçlar için motor sürücü devresinin yüksek çözünürlükte verim analizi
Günümüzde enerjiye olan talebin giderek artması ve enerji üretilen kaynakların sınırlı olmasından dolayı enerji verimliliği konusunda yapılan çalışmalar artmıştır. Ulaşım sektöründe de bu gelişmelere kayıtsız kalınmamıştır. Verimlilik esas alınarak yapılan çalışmalarda, elektrikli araçlarda kullanılan elektrik motorlarının veriminin içten yanmalı motorlardan çok daha yüksek olduğu görülmüştür. Buna paralel olarak elektrikli araçlar giderek yaygınlaşmaktadır. Bir elektrikli araç temel olarak batarya, inverter devresi ve elektrik motorundan oluşmaktadır. Elektrikli araçlarda motor, DC-AC (inverter) dönüştürücü tarafından kontrol edilmektedir. Tez çalışmasında Tübitak 1003 projesi kapsamında elektrikli araçlarda kullanılan 3-fazlı asenkron motoru kontrol etmek üzere bir inverter devresi kurulmuş ve bu inverter devresinin verim analizi yapılmıştır. İnverter devresi IGBT (Insulated gate bipolar transistor), MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) gibi yarı iletken anahtarların kullanıldığı, doğru akımı (DC) alternatif akıma(AC) çeviren elektriksel bir güç dönüştürücü devresidir. Kullanılan yarı iletken anahtarların genellikle yüksek frekanslı darbe genişlik modülasyonu kullanılarak kontrol edilmesi ile inverterin çıkışında istenilen genlik ve frekansta AC gerilim oluşturulabilmektedir. İnverter devresinde kullanılan yarı iletken anahtarlar ideal olmadıklarından, anahtarların iletim ve anahtarlama anlarında kayıplar ortaya çıkmaktadır. İletim ve anahtarlama kayıplarının yanı sıra PWM inverterlerde ek olarak, PWM çalışmaya bağlı olarak akım ve gerilim bileşenleri üzerinde geniş bir frekans bandında sinyaller ortaya çıkmaktadır. Bu da inverter devresinin verim ölçümünde zorluklar oluşturmaktadır. Güç elektroniği devrelerinde verim ölçümü elektriksel giriş-çıkış yöntemi, güç analizörleri ve kalorimetrik sistemler kullanarak yapılmaktadır. Hata oranı çok düşük bir ölçüm yapılması için gereken güç analizörleri çok pahalıdırlar. Kalorimetrik sistemler ise pahalı olmasının yanı sıra geniş yer kaplarlar. Aynı zamanda kalorimetrik sistemlerin ölçüm süreleri uzundur. Tez çalışmasında yüksek örnekleme hızına sahip veri toplama kartı kullanılarak dijital bir verim ölçüm sistemi kurulmuştur. Kurulan verim ölçüm sistemi ile yüksek hızda örneklenen (anahtarlama frekansının yaklaşık 125 katı) akım ve gerilim bileşenlerindeki oluşan bütün değişimler algılanabilmekte ve böylece verim ölçümü hassas bir şekilde gerçekleştirilmektedir. Önerilen ölçüm sistemi ve güç analizörü ile yapılan ölçümler karşılaştırıldığında, önerilen sistemin daha iyi bir performans gösterdiği görülmüştür. Yapılan maliyet analizinde ise önerilen sistemin en uygun maliyeti sunduğu görülmüştür.
Rüzgar türbini/yakıt hücresi/ultra-kapasitör hibrid güç üretim sisteminin dinamik modellenmesi
Alternatif enerji kaynakları üzerine yakın geçmiste yapılan arastırma ve gelistirmeler, bu kaynakların geleneksel güç üretim sistemlerine katkı yapabilecek anlamda önemli bir potansiyele sahip olduklarını göstermistir. Degisken dogal sartlara ragmen yük taleplerinin kesintisiz ve sürekli olarak karsılanabilmesi için farklı enerji kaynaklarının ve dönüstürücülerinin birlikte kullanımları, alternatif enerjinin daha yaygın kullanımını saglayacaktır. Bu çalısmada; rüzgar türbini, yakıt hücresi ve ultra-kapasitör sistemlerinin sürekli güç üretimi için birlikte kullanımları ele alınmıstır. Rüzgar türbininin çıkıs gücü rüzgar hızı ile iliskili oldugundan, bir yakıt hücresi sistemi ile bir ultra-kapasitör sistemi hibridize edilerek genel sistem performansının bütün sartlar altında sürekliligi saglanmıstır. Burada, güç dönüstürücüleri ve kontrolcüleri ile birlikte bir rüzgar/yakıt hücresi/ultrakapasitör sisteminin dinamik modellemesi, tasarımı ve simülasyonu amaçlanmıstır. Amaçlanan sistemde, rüzgar hızı yeterli ise rüzgar türbini hem yük talebini karsılamakta, hem de elektrolizörü beslemektedir. Rüzgar türbininden alınabilecek mevcut gücün talebin altında kalması durumunda, aradaki güç farkının FC sistem tarafından karsılanması öngörülmekte, FC sistem isletmede iken FC sistemin de maksimum çıkıs gücünün üzerindeki kısa süreli yüklenmelerde, UC sisteminin aradaki toplam güç farkını karsılaması saglanmaktadır. lave olarak gelistirilen yeni bir topoloji sayesinde, rüzgar hızındaki ani degisimler de tolere edebilmekte ve rüzgar hızındaki degisimlerin türbin çıkıs büyüklükleri üzerindeki bozucu ve salınımlı etkileri yük tarafına yansıtılmamaktadır. Anahtar kelimeler: Dinamik modelleme, rüzgar gücü, yakıt hücreleri, ultra-kapasitör, yenilenebilir enerji, hibrid güç sistemleri
Karmaşık yükler altında çalışan DC motorun etkin kontrolü
PID kontrolörler kullanım kolaylığı, basit oluşları ve etkin bir çözüm sunmaları sebebiylemotor kontrolünde en çok başvurulan uygulamalardandırlar. Üç temel katsayı belirlenmesi ilekontrolörün ayarlanması tamamlanmaktadır: Oransal, Türevsel ve ntegral katsayıları.şte bu noktada bu katsayıların doğru belirlenmesi çok kritik bir önem arz etmektedir. Bukonu ile ilgili pek çok yöntem ve teoriye literatürde rastlamak mümkündür ancak hiçbirisi tümuygulamalar için geçerli olacak makul sonuçlar verememektedir.Bu tez çalışması ile çok derin teorik çıkarımlara girmeden, PID kontrolörün mantığından yolaçıkarak çok kolay üretilebilir ve sistem transfer fonksiyonunu bilmeyi gerektirmeyen değişkenyüklerde kullanılabilir, tak-kullan mantığına yönelik bir PID kontrolör tasarımı sunulmuştur.Sonuçta sabit PID katsayıları değil, sistem dinamiklerinden türetilmiş ve yük değişimine bağlıolarak kendini güncelleyen öz uyarlamalı (self-tuning) olarak nitelendirilebilecek bir çözümyöntemi elde edilmiştir.Ne var ki, bu sistemle iyi sonuçlar elde edilmekle beraber en iyi çözüm elde edilememektedir.Esas avantajı kolay kullanımı ve herhangi bir ayar gerektirmeden pek çok sisteme tatbikedilebilmesidir.Anahtar kelimeler: PID kontrolör, PID katsayıları, öz uyarlamalı kontrol, değişken yüktekontrol.JÜR :1. Yrd. Doç. Dr. Şeref Naci ENG N (Danışman) Kabul Tarihi: 02.06.20062. Yrd. Doç. Dr. Kayhan GÜLEZ Sayfa Sayısı: 713. Yrd. Doç. Dr. Vasfi Emre ÖMÜRLÜ
MATLAB ve sımulink kullanarak LQR ve kutup yerleşimi metotları ile tepe vinci kontrolü
Vinçler, günümüzde ağır cisimlerin bir yerden başka bir yere nakledilmesinde en çokkullanılan yapılar olup; genellikle operatör kontrolünde manuel hareket ettirilmektedirler. Buda sistemde istenmeyen salınımlara yol açmakta hem cismin kontrolsüz şekilde taşıyıcı halatetrafında osilasyona girmesine yol açmakta; hem de etraftaki diğer cisimler; çalışanlar içinhayati tehlike oluşturmaktadır.Bu tez çalışmasında, farklı iki kontrol metodu kullanarak sisteme kontrolcü tasarlanmış vebahsedilen vinç salınımlarını en aza indirerek pozisyon kontrolü yapılması amaçlanmıştır.Öncelikle en çok kullanılan vinç yapısı olan tepe vinci sistemi ele alınmış; 2 boyutta dijitalsistem modellemesi yapılarak sistem karakteristikleri elde edilmiştir. Bulunan karakteristiklerlineerleştirilerek üzerinde asıl çalışılacak olan lineerleştirilmiş sistem durum-uzay modelindegösterilmiştir. Sistem modelleri Simulink yazılımı ile görsel forma sokulmuş; denklemlerinelde edilmesinde ise Matlab yazılımından faydalanılmıştır. Kontroledilebilirlik vegözlenebilirlik kavramları işlenmiş ayrıca servo sistemler ele alınarak sistemin teorisine katkısağlanmıştır.Sistemin tahmin edici-gözlemci dizaynı yapılarak tüm durum değişkenleri elde edilerekyapılan modele eklenmiştir. Kontrolcü olarak kutup yerleşim metodu ve LQR linear quadraticregulator yöntemleri seçilerek; sistem bu iki kontrolcü için teker teker ele alınarak sistemcevapları elde edilmiştir. Elde edilen cevaplar daha sonra dış distürbanslara karşı test edilereksonuçları gözlenmiştir. Vinçlerde taşınacak cisimlerin ağırlıkları değişken olduğundan; sonolarak bulunan katsayılar ile yapılan geribeseleme kontrol sistemleri, değişken yüklerdedenenerek sonuçları analiz edilmiştir. Yapılan simülasyonlar sonrasında elde edilengrafiklerden sonuçlar çıkartılarak; aynı sisteme uygulanan LQR ve kutup yerleşimmetotlarının birbirlerine olan üstünlükleri ve zayıflıklarına dikkat çekilerek tezsonlandırılmıştır.Matematiksel işlemler gerçekleştirilirken klasik yöntemler ile sistem çözümlenmiş; ayrıcaMatlab komut satırları da açıklanarak teze eklenmiştir.Anahtar kelimeler: Tepe vinci, kontrol teorisi, Matlab, Simulink, kutup yerleşimi, LQR,gözlemci dizaynı, lineer kontrolix
Enerji iletim sistemlerinin çevresel faktörlere bağlı olarak toprak yolu analizi ve simülasyonu
Elektrik enerjisi, üretim, iletim ve dağıtım olarak üç bölümde ele alınmaktadır. Enerjininiletimi aşamasında gerilim seviyesinin yüksek olması (154 kV, 380 kV, â¦) gerekmektedir.Enerji iletim sistemlerinde, çelik galvanizli direkler kullanılmaktadır. İletim hattının devresayısına bağlı olarak direk modelleri farklı olmaktadır. Enerji iletim hatlarını atmosferikolaylardan korumak için koruma telleri kullanılmaktadır. İletim hatlarında olabilecek yıldırımdüşmesi veya kısa devre durumlarında oluşan aşırı akımların koruma telleri vasıtasıylatoprağa akıtılabilmesi için iletim hattının tüm direklerinin topraklanması gerekir.Bu tez çalışmasında 100 MVA, 154 kV'luk tek devre / çift koruma telli, 50 km'lik (163 adetdirek) bir enerji iletim hattının toprak yolu analizi ve simülasyonları gerçekleştirilmiştir.Enerji iletim hatlarında fazları direğe (toprağa) karşı yalıtmak amacıyla zincir izolatörlerkullanılmaktadır. Bu izolatörlerin yüzeyleri çevre koşulları sebebiyle kirlenerek iletken halegelmektedir. Bunun sonucu olarak izolatör yüzeyinden direğe doğru kaçak akımlarakmaktadır. Bunun yanı sıra faz iletkenleri ile koruma telleri arasında karşılıklı kuplajsebebiyle, koruma telleri üzerinde gerilimler (akımlar) endüklenmektedir.Bu çalışmada, enerji iletim hatları sürekli işletmenin tüm durumları (dengeli-sinüsoidal,dengeli-non sinüsoidal, dengesiz-non sinüsoidal) için farklı zemin yapıları kullanılarak toprakyolu analizi ve simülasyonları yapılmıştır. İletim hattı boyunca direk topraklama gerilimlerielde edilmiştir.Ayrıca iletim hattında sık meydana gelen arızalardan faz-toprak kısa devre arızası farklızemin yapıları ve farklı arıza noktaları (hat başı, hat ortası ve hat sonu) için direk topraklamagerilimleri elde edilmiştir.Bu çalışmalarda farklı direk açıklıklarının (300 m, 400 m) olması ve farklı sayıda topraklamaçubuğu kullanılması durumlarında direk topraklama gerilimlerinin nasıl değiştiğiincelenmiştir. Bunun yanında, koruma tellerinden geçen akımlar için, farklı iklim koşullarınabağlı olarak oluşan magnetik alanlar, elektrodinamik kuvvetler, asimetri oranları, güçkayıpları ile direklerden akan akımların oluşturduğu adım gerilimleri incelenmiştir. Ayrıca,literatürde toprak yolu için oluşturulan modeller ile Matlab/Simulink'te oluşturulan modelinkarşılaştırılmasına yönelik inceleme yapılmıştır. Elde edilen sonuçların her iki durumlaörtüştüğü ortaya konmuştur.Anahtar kelimeler: Toprak yolu, izolatör, enerji iletim hattı, toprak özgül direnci, Matlab/Simulink, direk topraklama gerilimi, faz-toprak kısa devresi, çevre koşulları.JÜRİProf. Dr. Selim AY (Danışman) Kabul tarihi : 02.01.2006Prof. Dr. Hüseyin ÇAKIRProf. Dr. Celal KOCATEPE Sayfa satısı : 187Prof. Dr. İrfan GÜNEYProf.Dr. Fahrettin ARSLANTHE ANALYSIS AND SIMULATION OF THE GROUND PATH OF POWERTRANSMISSION SYSTEMS DEPENDING ON THE ENVIRONMENTAL FACTORSErcan İZGİElectrical Engineering, Ph.D. ThesisElectric energy is considered in three sections as generation, transmission and distribution.High voltage such as 154 kV and 380 kV is required to transmit the electrical power. For thepower transmission systems, steel galvanized towers are used. Based on the number ofcircuits of the transmission line, tower models differ. To prevent the transmission lines fromthe atmospheric discharge, ground wires are used. The towers must be grounded againstpossible high current flows caused from a lightning stroke or short-circuits.In this study, the analysis and simulation of a 100 MVA / 154 kV ground path of a 50 kmsingle-circuit transmission line having 163 towers with double ground wire are carried out.String isolators are used to insulate phase conductors against the tower / ground in the powertransmission lines. Because of the ambient conditions, isolators are contaminated and becomeconductive. Thus, leakage currents flow from the surface of isolators to the tower. On theother hand, because of the mutual coupling between phase conductors and ground wires, thevoltage / current is induced on the ground wires.In this study, the analysis and simulations of the ground path for different soil structures andfor all conditions of steady-state operation of power transmission lines have been performed.Tower footing voltages are obtained along the transmission line. In addition, tower footingvoltages in case of single line to ground fault, which frequently occurs in power system areanalyzed for different soil structures and fault points, namely at sending-end, mid-point andreceiving-end of the transmission line.The change of tower footing voltages for different spans (300 m, 400 m) and for differentvalue of electrode has been studied. On the other hand, magnetic fields for different weatherconditions, electrodynamic forces, asymmetry ratio, power losses and step voltages becauseof current flowing through the towers have been studied.In addition to these, the comparison between the ground path models in the literature and theproposed Matlab/Simulink model has been evaluated. It is shown that both numerical resultsmatch each other.Keywords: Ground path, string insulator, power transmission line, soil resistivity, Matlab/Simulink, tower footing voltage, phase-ground fault, environmental conditions.JURY:1. Prof. Dr. Selim AY (Supervisor) Date : 02.01.20062. Prof. Dr. Hüseyin ÇAKIR3. Prof. Dr. Celal KOCATEPE Page : 1874. Prof. Dr. İrfan GÜNEY5. Prof. Dr. Fahrettin ARSLAN
Bina otomasyonu
Çok geniş uygulama alanına sahip olan ev otomasyonu sistemlerinin en iyi şekilde anlaşılabilmesi için ikinci bölümde kontrol edilebilen sistemlerin açıklamaları yapılmıştır. Aydınlatma, yangın güvenlik, hırsız güvenlik, kapalı devre televizyon sistemleri, erişim kontrol sistemleri ve ısıtma havalandırma iklimlendirme sistemleri açıklanmıştır. Üçüncü bölümde ev otomasyonu sistemlerinde kullanılan cihazlar ve cihazların uygulama biçimleri anlatılmıştır. Dördüncü bölümde ise X10 protokolü anlatılmış, X10 uyumlu cihazlar ve kullanım alanlarına değinilmiştir. Beşinci bölümde ise otomasyon sistemlerinin beyni olan yazılımlardan bahsedilmiştir. Homeseer yazılımı tanıtılmış ve uygulama alanlarından bahsedilmiştir. Altıncı bölümde bahsedilen yazılım ile bir evin otomasyonu yapılmış kurulum maliyeti ve sağladığı tasarruf hesaplanmıştır. Sonuç olarak ev otomasyonunun dizaynı ve getirileri tez kapsamında açıklanmıştır. Anahtar Kelimeler: Bina otomasyonu, ev otomasyonu, bina otomasyon donanımları, X10 protokolü, enerji tasarrufu
Tünel aydınlatması
Trafik yoğunluğu artışına paralel olarak tünellere duyulan ihtiyaç özellikle dağlık alanlardabüyük ihtiyaç haline gelmiştir. Karayolu tünellerinden beklenen adeta açık ve güvenli biryoldaki gibi sürüş güvenliği ve rahatlığını sağlaması, ayrıca sürücünün görüş kabiliyetinimaksimize etmesidir.Uzun bir tünel, eğer iyi aydınlatılmamış ise, özellikle güneşli günlerde yaklaşan sürücülere?Kara Delik? gibi görünür. Bu durumun ortaya çıkmasını engelleyip sürücüye görüşkabiliyetini kazandırmak amacıyla, gözün karanlık adaptasyonunu da hesaba katılarak, tünelineşik (ilk) bölgesi için kuvvetli bir aydınlatma sistemi tasarlanması çok büyük önem arz eder.Gerek kurulum gerekse işletme masrafları bakımından tünel aydınlatma maliyetinin önemlibir bölümünü oluşturan ve önemi itibariyle titizlikle üzerinde durulması gereken eşik bölgesiaydınlatma tasarımında, temel olarak yaklaşma bölgesi parıltısı ve trafik hızı baz alınır. Eşikbölgesinin ardından ise tünel çıkışına kadar kademeli olarak parıltı seviyeleri düşürülerekgözün sinirsel adaptasyonuna da uygun şekilde maliyetlerde iyileşme sağlanır.Çalışmada tünel aydınlatmasındaki optimizasyonun en uygun şekilde sağlanabilmesi içinöncelikle temel ışık ve fotometrik tanımlar hakkında bilgiler verilmiş, ardından tünelaydınlatması ve bu alanda uygulamalarına rastlanan armatür çeşitleri hakkında incelemeler vekarşılaştırmalar yapılmıştır.Tezin son bölümlerinde ise; örnek seçilen ?Devren Tüneli? üzerinde pratik anlamda tasarımaşamalarına yönelik bilgilendirmeler yapılmıştır. TunLight bilgisayar yazılımı yardımıyla bazıdeğişkenlere, karşılaşılması muhtemel değerler verilerek, çeşitli senaryolara uygun olarakişletme süreciyle ilgili de çeşitli tespitler yapılmış ve bir takım öneriler sunulmuştur.Anahtar kelimeler: Aydınlatma tekniği, dış aydınlatma, tünel aydınlatması, karayolutünelleri, armatürler, tünel mimarisi, karayollarında sürüş güvenliği, aydınlatma otomasyonu,bilgisayar destekli aydınlatma hesapları.ix
Sonlu farklar yöntemiyle topraklama ağlarındaki potansiyel dağılımın hesaplanması
ÖZETElektrik tesislerinde aktif olmayan bölümler ile bunlara bağlı bölümlerin, bir iletken yardımıile toprakla irtibatlandırılması işlemine topraklama denilmektedir. Elektrik sistemlerinindevamlılığını sağlamak ve insan hayatını güvenceye almak için elektrik sistemlerinde, gerilimaltındaki kısımlar yalıtılırlar. Toprağa karşı yalıtımda, çeşitli sebeplerle, her zaman bozulmave delinme şeklinde hata meydana gelmesi kaçınılmazdır. Topraklama, meydana gelebilecekbu çeşit bir hata durumunda, insan hayatını güvenceye almak maksadıyla uygulanacakişlemlerden biridir.Bu tez çalışmasında, topraklama sistemlerinde yoğun şekilde kullanımdaki topraklama ağları,hesaplama bakımından kolaylığı ve aynı zamanda yüksek doğruluğu bulunması nedeniyleSonlu Farklar Yöntemi (SFY) ile incelenmiş ve bu yöntem teorik olarak model topraklamaağlarının analizinde kullanılmıştır. Bu amaçla 2. bölümde topraklama hakkındaki temelkavramlar sunulmuş ve 3. bölümde topraklama ağlarının incelenmesine yer verilmiştir. 4.bölümde topraklama ağlarında akım dağılımlarının elde edilmesi ve özdirenç ve karşılıklıdirenç ifadelerinin çıkarılmasına ilişkin sayısal ifadeler sunularak 5.bölümde topraklamaağlarının hem ağ içerisine tekabül eden toprak yüzeyinde hem de referans toprağa kadarmesafedeki toprak yüzeyinde potansiyel dağılım ifadeleri elde edilmiştir. Ayrıca modeltopraklama ağ örnekleri için toprak yüzeyindeki potansiyel dağılım ifadelerinin SFY ileçözümü elde edilerek sonuçlar grafiksel olarak gösterilmiştir. Son bölümde de elde edilensonuçlar ve akabinde öneriler sunulmuştur.Bu çalışmada öne çıkarılmak istenen tema, farklı iletken sayısına ait kare topraklama ağlarınınhata durumu sonrasında toprak yüzeyinde meydana getirdiği potansiyel dağılımın SFY ilehesaplanarak sonuçların grafiksel olarak sunulmasıdır. Böylece tasarlanması planlanacaktopraklama ağ modeli için referans oluşturması amaçlanmıştır.Anahtar kelimeler: Topraklama ağı, özdirenç, karşılıklı direnç, akım dağılımı, potansiyeldağılım, sonlu farklar yöntemi.
Enerji iletim hatlarının nümerik mesafe röleleri ile korunması
Ülkemizdeki elektrik enerjisi ihtiyacı, sanayi, teknoloji alanındaki gelişmeler ve artan nüfusile her geçen gün hızla artmaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisinin üretilmesinden , şehirlereiletilmesine kadar olan süreçte sürekliliğin sağlanması çok önemlidir. Sistemin en önemliparçası olan enerji iletim hatları ve bu hatları koruyan mesafe koruma rölelerine bu konudaçok önemli görevler düşmektedir. Geçmiş yıllarda kullanılan elektromekanik, statik(elektronik) rölelerin yerine artık hızlı, seçici, güvenilir, kullanımı kolay ve en önemlisitamamen mikroişlemci desteği ile sayısal hesaplar yapabilen nümerik mesafe koruma rölelerikullanılmaktadır.Bu çalışmada; nümerik (sayısal) mesafe koruması ve nümerik röleler ayrıntıları ile incelenmişyeri geldiğince eski elektromekanik-statik röleler ile karşılaştırmalar yapılmıştır. TEİAŞİstanbul 1. Bölgeye bağlı Atışalanı ve Davutpaşa şalt merkezlerinde incelemeler yapılmış, şaltmerkezleri ve mesafe koruma hakkında bilgiler alınmıştır. TEİAŞ'dan sağlanan bilgiler ve beşyılı aşkın süredir çalışmakta olduğum Siemens firmasında edindiğim, iletim sistemleri veiletim sistemlerinin korunması konusundaki bilgi birikimim ve yaptığım araştırmalardoğrultusunda Türkiye'de bulunan şalt merkezleri ve enerji iletim hatlarının mesafe röleleriile korunması konusu detayları ile incelenmiştir. Sayısal uygulama bölümünde, iletimhatlarının korunmasında yaygın olarak kullanılan bir nümerik mesafe rölesi incelenmiş veİstanbul'da Beylikdüzü-Bahçeşehir-Habipler arasındaki 154 kV nominal gerilimli enerjiiletim hattının bu röle ile korunması için gerekli ayar değerleri hesaplanmıştır. Siemensfirması tarafından geliştirilen SINCAL paket programı kullanılarak bilgisayar ortamındailetim hattı modellenmiş, hat üzerindeki çeşitli arıza durumları için sistemin üç fazlısimülasyonu gerçekleştirilmiş, nümerik mesafe rölelerinin her arıza için davranışıincelenmiştir.Anahtar kelimeler: Mesafe koruma, nümerik mesafe koruma rölesi, enerji iletim hatları,dijital mesafe koruma rölesi.xiv
Ac servo motorlar ve sürücü devreleri
İlk bölümde çalışma konusuna bir girizgâh yapılarak sonraki bölümler için hazırlıkmahiyetinde genel bir açıklama yapılmıştır.İkinci bölümde endüstride oldukça yaygın kullanılmaya başlanan servo motorlar genel olaraktanıtılmıştır. İkinci bölümde ise servo mantığının sistemler için uyarlanması, bir servokontrolde kullanılan terimler, geri beslemeli kontrol sistemleri, sistemlerin sınıflandırılması,bir servo kontrol sistemin başlıca elemanları, uygulamaya yönelik servo örnekleri ve servomotorların sınıflandırılması incelenmiştir.Üçüncü bölümde, endüstride yaygın olarak kullanılan servo motorlar ele alınmış ve temelifadeleri, çalışma ilkeleri, matematiksel modelleri, eşdeğer devreleri, uygulama alanları,motor kayıpları incelenmiştir.Dördüncü bölümde, bir önceki bölümde seçilen anahtarlamalı relüktans motorun, fırçasız dcmotorun ve fırçasız ac motorun servo mantığı ile kontrol edilme yöntemleri incelenmiştir.Son olarak beşinci bölümde servo motorların endüstrideki uygulamalarına birkaç örnekverilip kısaca incelenmiştir.
Bir operatörsüz vinç için PID ve genetik algoritma temelli minimum salınımlı konum kontrolü
Ağır nesnelerin taşınmasında en çok kullanılan yapılardan biri olan vinçler genellikleoperatörler tarafından manuel olarak kontrol edilmektedirler. nsana dayalı bu kontrolyönteminde, halatlara bağlı cisimler üzerinde istenilmeyen salınımlar oluşmakta, bu daetraftaki diğer cisimler hatta çalışanların hayatları için büyük bir risk teşkil etmektedir.Bu çalışmada iki farklı kontrol yöntemi ile kontrolcü tasarlanarak, minimum salınımlıpozisyon kontrolü amaçlanmıştır. Örnek olarak tepe vinç (overhead crane) sistemi alınıpsistem modelleri ve karakteristikleri çıkarılmış ve sistemin transfer fonksiyonu elde edilmiştir.s domeni, zaman ve frekans domenlerinde kontrol sistemleri kısaca anlatılarak PIDkontrolörler ve Genetik Algoritmalar hakkında ayrıntılı bilgiler verilmiştir.Kontrolcü olarak klasik PID kontrolörler ve Genetik Algoritmalar seçilerek her 2 kontrolcüteker teker sisteme uygulanmış ve sistem cevapları elde edilmiştir. Öncelikle PIDkontrolörlerden Ziegler-Nichols metodu ile katsayılar (Kc, Ti, Td-Kp, Ki, Kd) bulunmuş vesisteme uygulanarak çıktılar elde edilmiştir. Bu işlemler önce Matlab komut satırlarıylaçıkarılmış daha sonra bir simulasyon ile sonuçlar elde edilmiştir.En iyinin hayatta kalması prensibine dayanan Genetik Algoritmalar, ISE (toplam kareselhatanın integrali) performans indeksi kullanılarak sisteme uygulanmış ve hatayı minimumyapan katsayılar bulunarak çıkış grafikleri elde edilmiştir. Son olarak her iki yöntemle yapılanMatlab çalışmaları ve simulasyonlar sonucunda elde edilen grafiklerden sonuçlar çıkarılmış,sonuçlar ve karşılaştırması tezin bitiminde ele alınmıştır. Matlab komut satırları açıklanarakteze eklenmiştir.Anahtar kelimeler: Tepe vinci, kontrol sistemleri, PID kontrolörler, Genetik Algoritmalar,Matlab, Simulink
Mikroişlemci kullanılarak neuro-fuzzy proses kontrol uygulaması
Bilindi i üzere prosesler, belli girdilerin yine belli kurallar do rultusunda i lenerek istenilençıktıların elde edildi i yapılardır. Do ada kendili inden gerçekle en prosesler de oldu u gibibizim istedi imiz proseslerin gerçekle mesi için ise, genelde zorlamalı yapılar gerekliolmaktadır. Bu durum ise, zorlamalı i lemin gerçekle ebilmesi için prosesin adım adımizlenerek kontrol altında tutulmasını mecbur kılmaktadır. te bu çalı mada da, özellikle atıksuların arıtılıp istenilen PH de erinde do aya geri verilebilmesi için gerekli olan nötrle tirmeprosesine bir örnek te kil edecek olan, asetik asidin (asit) sodyum hidroksit (baz) ilenötralizasyonu prosesinin kontrol altına alınması için gerekli olan kontrolörün geli tirilmesineçalı ılmı tır.Aslında kontrol sistemleri denildi inde akla ilk gelen yapılar; P, PI, PD veya PID kontrolöryapılarıdır. Ancak PH nötralizasyon prosesi gibi nonlineer (lineer olmayan) proseslerinkontrolünde geleneksel kontrol sistemlerinin pek de ba arılı olmadıkları görülmü tür.Son yıllarda yapay zeka ürünü olan kontrol sistemlerinden, bulanık mantık kontrol ve yapaysinir a ları ile geli tirilen kontrol yapıları ön plana çıkmaktadır. Ancak bu iki kontrolyapısının ayrı ayrı kullanılması yerine, her iki kontrolör tipinin de yapılarından kaynaklananüstünlüklerinin birle tirilmesi ile geli tirilen kontrolörlerin ba arımının çok daha yüksekoldu unu bu çalı mada görmek mümkün olacaktır. Özellikle de lineer olmayan sistemlerinkontrolünde, geli tirilen bu yapılar geleneksel kontrolör yapılarına göre çok daha iyi sonuçlarvermi lerdir.Öte yandan geli tirilen bu yeni kontrolörün bilgisayar ba ımlı kullanım ortamındançıkarılabilmesi için ise, mikrokontrolörlerin kullanımı ile sistemin çalı ma ortamında kendiba ına çalı abilmesine olanak sa lanmı olacaktır. Bu sayede de, yapay zeka ürünü olan bukontrolör yapılarının bilgisayara olan ba ımlılı ı ortadan kaldırılarak, kullanım kolaylı ı ilemaliyet dü ürümü sa lanmı olacaktır.Yukarıdaki açıklamalarda göstermektedir ki, bu çalı ma iki ana bölüme ayrılabilir. Birincibölüm, bilgisayar ortamında yapılan Matlab simülasyonlarını içeren ve gerçeklenecek olandonanım tabanlı sisteme model sa layacak olan ana kısımdır. Burada sistemin yapılabilirli iile donanım ortamına aktarım i lemi sırasında kar ıla ılacak olan kilit noktaların tespitiamaçlanmı tır. Ayrıca geleneksel kontrol teknikleri ile kıyaslama için de bir fikir sa lamıolacaktır. Zira bu sistemlerin Matlab'da tasarımı ve simülasyonu oldukça kolay bir ekildegerçekle tirilebilmektedir. kinci ana bölümü ise, donanım tabanlı kontrol sistemi ile yineprosesin matematiksel modelini içeren donanımsal yapılar olu turmaktadır. Bu yapınınba arımı için de, ilk bölümde yer alan simülasyonlar ile kıyaslamalar yapılmı ve tatmin edicisonuçlara ula ılmı tır.Sonuç olarak; bulanık mantık-yapay sinir a ı tabanlı kontrol sistemleri, bilgisayarba ımlılı ından kurtarılarak, kendi ba ına çalı abilen mikrokontrolör tabanlı sistemlereaktarılabilmi tir. Bu sayede de, bu tip kontrol sistemlerinin yaygınla masına bir örnek te kilederek katkı sa lanmı olmaktadır. Öte yandan geleneksel kontrol tekniklerinin, lineerolmayan sistemleri kontrol etmede, yapay zeka ürünü olan kontrol tekniklerine nazaran sonderece ba arısız kaldıkları bu çalı mada bir defa daha görülmü tür.Anahtar kelimeler: Yapay zeka, Bulanık mantık tabanlı kontrol, Yapay sinir a ları, PHnötralizasyon prosesi, Asit (asetik asit), Baz (sodyum hidroksit), Mikrokontrolör.
Ofis donanımının harmonik etkinliğinin kestirimi ve harmonik analizi
Ofis binalarında elektronik donanımların ve bilgisayarların kullanımının artması alçak gerilimdağıtım sistemlerindeki harmonik sorunlarını büyük oranda artırmaktadır. Dağıtımsistemindeki harmonikler, enerji sistemine bağlı cihazların verimini düşürmesi ve öngörülenömürlerini kısaltmasının yanında güç kayıplarının artmasına, cihazların hatalı çalışmasına vedağıtım sisteminin güvenilirlik sınırları dışında işletilmesine neden olmaktadır. Ofis ve ticaribinalarda bulunan yüksek sayıdaki bilgisayar yükleri ve özellikle masaüstü bilgisayarlar buyapılardaki ana harmonik kaynaklarıdır. Doğru, güvenilir bir sistem tasarımı ve kayıpların enaza indirgenmesi için harmonik analizlerin yapılması oldukça önemlidir. Harmonik analizaşamasının en önemli unsuru ise donanım ve sistemin doğru modellenmesidir.Bu çalışmada ofis donanımları ve donanımlardan özellikle PC yükleri ele alınmış, bu türdonanımların ve bu donanımı içeren sistemlerin harmonik analizi için gereken ölçme,değerlendirme, modelleme ve analiz aşamalarının tümü gerçekleştirilmiştir.Çalışmanın modelleme bölümünde laboratuar ortamında yapılan ölçümler değerlendirilerekofis donanımlarına ait nonlineer karakteristikler elde edilmiş ve nonlineer modellergeliştirilmiştir. Bu modellere ilişkin Newton-Raphson yöntemi uygulanarak MATLABkaynak kodlu yazılımlar geliştirilmiş ve hem zaman hem de frekans domeninde simülasyonlargerçekleştirilmiştir.Sayısal uygulama kısmında orta ölçekli, üç katlı bir ofis binasının bilgisayar yükleri veaydınlatma devresi akım enjeksiyon yöntemiyle modellenmiş ve Fourier dönüşümleriuygulanmıştır. Ayrıca nonsinüsoidal durumlar için simetrili bileşenler teorisinin uygulamasıyapılmış ve nonsinüsoidal durumlardaki güç büyüklükleri hesaplanmıştır.Özetle çalışmada gerçekleştirilen modeller aracılığıyla ofis binasındaki faz ve nötriletkenlerindeki akım dağılımı, gerilim dağılımı ve harmonik aktivite elde edilebilmektedir.Çalışmanın hesaplama, değerlendirme, modelleme ve analiz aşamalarında MATLAB yazılımıve Simulink aracı kullanılmıştır.Anahtar kelimeler: Ofis donanımı, kişisel bilgisayarlar, harmonik yük, harmonik aktivite,harmonik analizi, nonsinüsoidal güç tanımları, harmonik güç, nonlineer direnç modeli, akımenjeksiyon modeli, MATLAB.JÜRİ:1. Doç. Dr. Osman KILIÇ (Danışman) Kabul tarihi: 29.08.20062. Prof. Dr. Celal KOCATEPE Sayfa sayısı: 2783. Doç. Dr. Nurettin UMURKAN4. Prof. Dr. Fahrettin ARSLAN5. Prof. Dr. Nizamettin AYDIN
Hiyerarşik fuzzy yöntemiyle senkron generatörlerde uyartım kontrolü
Çok sayıda generatör ve enerji üretim santrallerinin birlikte çalıştığı enterkonnektesistemlerde, güç arzı ve talebinde oluşan sürekli değişmeler generatörlerin senkronizasyonunuve kararlılığını olumsuz yönde etkilemektedir. Çeşitli nedenlerle oluşan bozucu etkilerdendolayı açısal hızda ve rotor açısında düşük frekanslı salınımlar meydana gelmektedir. Enerjiüretim sistemlerindeki koruma ve kontrol sistemlerinin performansının arttırılması enerjininkaliteli ve minimum maliyetle üretilmesi için gereklidir.Enerji üretim kontrollerinin performansının arttırılması için son elli yıldır birçok yöntem vekontrol teorisi ortaya atılmıştır. Bu çalışmaların birçoğunda, klasik kontrol metotları veyadaha önce yapılan çalışmalarla karşılaştırma yapılarak önerilen kontrol metotlarınınperformanslarının test edilmesi sağlanmıştır.Bu çalışmada enerji üretim kontrollerinden biri olan uyartım kontrol sisteminin dinamikperformansının arttırılması amaçlanmıştır. Bunun için literatürde kullanılan kontrolyöntemleri araştırılarak daha önce bu alana uygulanmamış ve performansı test edilmemiş yenibir kontrol metodu olarak ?hiyerarşik fuzzy kontrol metodu? bulunmuştur. Ve bu metodunuyartım kontrol sistemi bileşenlerinden güç sistem stabilizatörüne uygulanmasıdüşünülmüştür.Önerilen metodun kontrol performansı tek makineli sonsuz baraya bağlı sistem modeliüzerinde yapılan simulasyon çalışmalarıyla geleneksel güç sistem stabilizatörü, PID ve ikigirişli klasik fuzzy kontrolör ile karşılaştırılarak test edilmiştir. Simulasyon çalışmaları içinMatlab/Simulink programı kullanılmıştır.Önerilen yöntemde ilave edilen üçüncü giriş değişkeninin kontrolör performansına olumluetki sağladığı simulasyon sonuçlarıyla gösterilmiştir. Bu metodun öne çıkan avantajı ikidenfazla girişe sahip klasik fuzzy kontrol uygulamalarındaki kural patlama probleminin önünegeçilmesidir. Toplam kural sayısı kullanılan üçüncü giriş değişkenine rağmen üstel olarakdeğil lineer olarak artış göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Uyartım kontrolü, Hiyerarşik fuzzy kontrol, Güç sistem stabilizatörü,Senkron Generatör, Tek makineli sonsuz baraya bağlı sistemJÜRİ:1. Doç. Dr. Nurettin UMURKAN (Danışman) Kabul Tarihi : 18.09.20062. Prof. Dr. Celal KOCATEPE Sayfa Sayısı : 1553. Prof. Dr. Burhanettin CAN4. Prof. Dr. Fahrettin ARSLAN5. Doç. Dr. İbrahim ŞENOL
Elektromagnetik alanların biyolojik etkileri
Modern toplumlarda yaşayan hemen herkes, sürekli olarak doğada bulunanın çok üstündeelektromagnetik alan ve dalgaların içinde bulunmaktadır. Bunların insan sağlığı üzerinde olasıolumsuz etkileri tartışma konusu olmaya devam etmektedir.Bu çalışmada elektronik alandaki hızlı gelişmeler sonucu, maliyetin düşmesi ile sağlık, askerive sivil haberleşme teknolojilerinde çok çeşitli frekans bantlarındaki elektromagnetikalanların, canlıları ne şekilde etkileyebileceğine ilişkin araştırmalar yapılmıştır. Tüm bilimselbelirsizliğe rağmen, neyin zararlı olup olmayacağı konusunda bir fikir verildikten sonrakişisel korunma ve halk sağlığı açısından önerilerde bulunulmuştur.
Harmoniklerden kaynaklanan aşırı akımlar ve bu aşırı akımların iletkenlerde yarattığı ömür kayıplarının incelenmesi
İlk bölümde harmoniklere ait tanımlar, büyüklükler, genel bir takım bilgiler ve uluslar arasıbazı standartlar açıklanarak teze giriş yapılmıştır.Daha sonraki bölümlerde ise sırasıyla bu harmonik akımlarının özellikle nötr iletkenindeoluşturduğu aşırı akımlar, bunların genlikleri ve farklı harmonik mertebeleri içingösterebileceği farklılık lar ele alınmış olup, yapılacak modellemeye temel olacak durumlarortaya konmaya çalışılmıştır.Aşağıda anlatılacak olan tüm şartları sanal olarak modellemek için MATLAB-Simulinkprogramından yararlanılmıştır.Harmonikli durumda geçecek aşırı akımların ne kadar yüksek genlikli olabileceğinin dahaaçık anlaşılabilmesi için öncelikle aynı şartları taşıyan ancak harmoniklerin bulunmadığı birdurum göz önüne alınarak, buna ait akım-gerilim değerleri bulunmuş ve grafikleredökülmüştür.Bir sonraki adımda yaratılan tesisin belli harmonik değerlerini içerdiği varsayılarak bunlaraait akım-gerilim değerleri hesaplatılmış, grafik analizleri yapılıp efektif akım ve gerilimdeğerleri bulunarak, bu değerler ömür hesaplarında kullanılabilecek değerleredönüştürülmüştür.Son kısımda ise elde edilen değerler, Arrhenius formülleri adı verilen formüllerde yerlerinekonularak, kabloların fiziksel yapılarına tesir eden büyüklükler olarak çözümlenebilmiştir.Anah tar kelimeler : Harmonikler, Aşırı Akımlar, Nötr İletkeni, Dengesiz Yüklenme,Arrhenius, MATLAB-Simulink
Elektrikli ulaşım sistemlerinde enerji depolama yöntemlerinin incelenmesi
Elektrikli raylı ulaşım araçlarında frenleme sırasında frenleme dirençlerinde ısıyadönüştürülerek harcanan kinetik enerji, tasarlanacak uygun enerji depolama sistemleri ileelektriğe geri dönüştürülebilecek ve bu sayede sistemin enerji etkinliği önemli ölçüdeartırılabilecektir.Bu amaçla hazırlanmış bulunan tez kapsamında enerji depolama sistemlerinin raylı ulaşımtesislerine uygulanabilirliği incelenmektedir. Beş bölüm olarak düzenlenen çalışmada ilkbölüm konuya genel bir giriş niteliği taşımaktadır.İkinci bölümde kent içi raylı ulaşım sistemleri DC LRT sistemi çerçevesinde anlatılmış,ayrıca enerji depolama sistemleri ile raylı ulaşım sistemlerini buluşturan temel husus olanfaydalı frenleme enerjisi açıklanmıştır.Üçüncü bölüm, çalışmanın önemli bir kısmını oluşturan modern enerji depolama sistemlerineayrılmıştır. Bu bölümde mevcut enerji depolama sistemleri açıklanmıştır. Yine bölümdegünümüze kadar yapılmış demiryolu enerji depolama sistem uygulamalarının sonuçlarıdeğerlendirilmeye çalışılmış ve konuyu pekiştiren örnek bir çalışma ile bölümsonlandırılmıştır.Dördüncü bölüm ise önceki bölümlerde incelenen hususların paralelinde İstanbul kent içiulaşımının önemli bir parçası olan LRT sistemi araçlarının faydalı enerji geri kazanımpotansiyellerinin incelenmesidir. Bu amaçla, ilk olarak LRT araçları tahrik yapısıincelenmiştir.Sonuç bölümünde ise çalışmada elde edilen sonuçlar ifade edilmiştir. Buna göre elektriklihafif raylı sistemlere uygulanacak enerji depolama sistemlerinin işletme maliyetlerini önemlioranda azaltabilmesi yanında yatırım maliyetlerinde de önemli tasarruflar sağlayabileceğisonucuna varılmıştır.Anahtar kelimeler: Enerji depolama, Basınçlı hava enerji depolama, Elektrikli raylı ulaşım,Faydalı frenleme, Volan, Süperkapasite, Batarya, Süperiletken bobin.JÜRİ:1. Yrd. Doç. Dr. Faruk BAKAN (Danışman) Kabul tarihi: 10.10.20062. Prof. Dr. Hacı BODUR Sayfa Sayısı: 733. Doç. Dr. Herman SEDEF
Şebeke frekanslı magnetik alan ekranlaması
Bu tezde elektromagnetik uyumluluk çalışma alanının konularından olan elektromagnetikalanların ekranlanması konusu üzerine çalışılmıştır.Bu çalışmada; başlıca elektromagnetik alan kaynakları, elektromagnetik girişim kaynakları,elektromagnetik alanların etkileri hakkında bilgiler verilmiştir. Elektromagnetik alanlarınekranlaması konusundaki çözüm tekniklerinden bahsedilmiştir. Değişik elektriksel iletkenlikve magnetik geçirgenlik özelliklerine sahip malzemeler ile çeşitli yapılarda yüksek akımlaboratuvarında magnetik alan ölçümü yapıldı. Bu ölçümler neticesinde tablo ve grafikleroluşturularak değişik malzemelerin elektromagnetik alanların ekranlaması konusundakietkileri değerlendirildi.Yapılan çalışmalar neticesinde çeşitli malzemelerin ekranlama faktörü, ölçümlerle tespitedilmiştir. Daha ilerideki çalışmalarda bu ölçüm sonuçlarıyla tezde belirtilen yöntemlerle eldeedilecek hesaplama sonuçlarının karşılaştırılması yapılabilir.
Gömülü sistem tabanlı, uzaktan erişilebilen ve güncellenebilen elektrik enerjisi kalite analizörü
Tezin amacı yazılımsal ve donanımsal yapısı ile bir elektronik cihaz tasarlayarak, ortaya enerji kalitesi analizörü çıkarmaktır. Gelistirilen analizör, veri edinim görevi yapan ve gerilim/akım sensörleri yardımıyla ölçtügü degerleri sıfır noktasını bularak bir periyod boyunca hafızaya alan bir elektronik karta sahiptir. Elektronik karttaki veriler, gömülü bilgisayara aktarılarak, MATLAB Sunucu Sayfaları (MATLAB Server Pages ? MSP) olarak nitelendirdigimiz yeni bir MATLAB arabirimine iletilmektedir. MATLAB Sunucu Sayfaları; n-katmanlı bir mimaride çalısarak, elde ettigi verileri kullanıcılara bir web sayfası üzerinden gösterebilen, verileri bir veritabanında tutabilen veya herhangi bir cihaz üzerinde MATLAB'ı kullanarak enerji kalitesine yönelik analizleri gerçeklestirebilen bir arabirimdir. Java ile tasarlanan arabirim, tezin haricinde su an Yıldız Teknik Üniversitesi Gemi nsaat Mühendisligi Bölümü DPT Projesi kapsamında ve Atina Teknik Üniversitesi ? Yunan Enerji Bakanlıgı ortaklıgında EMIR projesinde islem motoru olarak da kullanılmaktadır. Elektronik cihaz, veri edinim kartı ve gömülü sistem ile birlikte bir enerji sisteminin gerilim, akım, güç degerlerini ölçebilir ve harmonik analizini yapabilir bir durumdadır. Cihaz ile birlikte istenilen senaryo analizleri de yapılabilir. Örnegin, enerji sistemine eklenecek bir yükün enerji kalitesinde nasıl bir degisiklige sebep olacagı analiz edilebilir. Gelistirilen cihaz, sistem ve ag mimarisi ile uzaktan yönetilebilir ve çalıstırılabilir. Enerji sistemine yerlestirilecek bu cihaz ile firmada yetkin çalısan bir kisiye ihtiyaç kalmadan danısmanlık hizmeti de verilebilir.
Akıllı ev otomasyonun mikrodenetleyici ile gerçekleştirilmesi
Akıllı ev otomasyonu günümüzde üzerinde çalışılan en önemli otomasyon konularından biridir. Her yeni yapılan bina bir öncekine göre üstünlüğünü sergileyererek otomasyona yeni bir bakış açısı kazandırmaktadır.Gerçekleştirilen bu ev otomasyon projesinde maket bir ev modeli üzerinde çalışılmıştır. Odalarda bulunan mikroişlemci ile sıcaklık, aydınlatma ve güvenlik kontrolü yapılmaktadır. Sıcaklık kontrolünde bulanık mantık algoritması esas alınarak ekonomik yönden kazanç hedeflenmiştir. Aydınlatma kontrolünde kapalı çevrim kontrol yapılarak ışık grupları kademeli olarak sürülmüştür. Bu şekilde hem odada her noktada aynı aydınlık seviyesi yakalanmış olur hem de ekonomi yapılmış olunur. Güvenlik kontrolünde ise pencerelere yerleştirilen manyetik röleler kontrol edilir.Ana panoda bulunan mikroişlemci ise oda panolarından odalardaki sıcaklık ve ışık bilgisini alarak gösterge panelinde göstermektedir. Ana pano üzerinde bulunan tuş takımı ile kullanıcı eve giriş yapmaktadır. Şifre girmede sorun olduğunda ise güvenlik kontrolü devreye girmektedir.
Bilgisayar destekli ev otomasyonu
Otomasyon sistemleri günümüzde her alanda kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında otomasyonun evlerdeki uygulaması üzerinde çalışılmıştır.Gerçekleştirilen sistemde evin içerisindeki odalara oda panosu evin girişine ise ana pano olarak bilgisayar yerleştirilmiştir. Oda panolarının görevi odalardaki sıcaklık, aydınlatma kontrolünü yapmaktır. Aydınlatmada odanın içerisindeki ışık bilgisi LDR ler yardımıyla okunur. Çıkışta ise ışık grupları kademeli olarak P kontrol algoritmasına göre sürülmektedir. Bu şekilde odanın her noktasında aynı aydınlık seviyesi ekonomik olarak sağlanmış olmaktadır.Odalardaki sıcaklık kontrolünde ise TMP35 ler ile alınan oda sıcaklık bilgisi bulanık mantık algoritması ile işlenerek ısıtıcı veya soğutucunun kademeli olarak çalıştırılması sağlanmaktadır.Oda panosunda bulunan mikrodenetleyeci ile odanın pencerelerinde bulunan Ritz role yardımıyla pencere durumu öğrenilmekte ve kullanıcı tarafından aktive edilmemiş bir odadan gelen izinsiz pencere konumunun değişikliğinde oda modülü üzerinde bulunan alarm çıkışı aktif edilmektedir.Ana pano olarak kullanılan bilgisayar üzerine Delphi programı ile yazılmış olan yazılım yardımıyla oda modülerinden gelen oda sıcaklık bilgisi, oda sıcaklık set değer bilgisi ve oda aydınlık seviye bilgisi gösterilmektedir. Ayrıca odaların sıcaklık zaman grafiği bilgisayar yazılımında görülebilmektedir.
Elektrik enerji kalitesi ölçümleri için bir analizör prototipi geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında geliştirilen ?Enerji Kalite Analizörü? ile sürekli olarak enerji kalitesi görüntülenebilmektedir. Analizörün donanım ve yazılım kısımlarının birbirinden bağımsız olması ona esnek bir yapı sağlamıştır. Ayrıca sahip olduğu bu esnek yapı sayesinde analizörün teknolojik gelişmelere adaptasyonu da sağlanabilmektedir. Böylece hem donanım hem de yazılım kısımları birbirinden bağımsız olarak güncellenebilmektedir. Bu analizörü diğerlerinden farklı yapan en önemli özelliklerinden biri de MATLAB Sunucu Sayfaları (MATLAB Server Pages-MSP) kullanılarak, enerji kalitesinin uzaktan görüntülenebilmesi ve MATLAB tabanlı analizlerinin yapılabilmesidir. Internet üzerinden, ölçüm cihazındaki analiz sonuçlarına ulaşılabilmekte ve gözlemlemenin yapıldığı tesis ya da sistemde bu sonuçları yorumlayacak sürekli bir kişiye de ihtiyaç kalmamaktadır. Gerçekleştirilen uygulama veri toplama, verilerin analizi, verilerin depolanması ve paylaşımı olmak üzere üç kısımdan oluşmaktadır. Veri toplama kısmında; tasarlanan donanım ile akım ve gerilimin bir periyoduna ait değerleri anlık olarak örneklenerek kendi üzerindeki RAM'de depoladıktan sonra gömülü bilgisayara aktarılmaktadır. Verilerin analizi kısmında; bilgisayarda toplanan veriler düzenlenerek tüm analizler, MATLAB&Simulink modeli yardımıyla yapılmaktadır. Verilerin depolanması ve paylaşımı kısmında ise; analiz sonuçları MSP ile bir veri tabanına taşınarak depolanmakta ayrıca web üzerinden de istenilen bir yerde ve bir PC üzerinden MATLAB yazılımına gerek olmaksızın görüntülenebilmektedir. Anahtar kelimeler: Enerji kalitesi, Analizör, Harmonik, Veri örnekleme, Mikroişlemci
Şebekeden bağımsız çalışan hibrid enerji sistemlerinde risk değerlendirmesi
Hızla büyümekte olan güç sistemlerinde talep edilen enerji her geçen gün artmaktadır. Bu gelisme insanoglunu, fosil yakıtlı enerji üretim sistemlerinin yüksek maliyetlerini ve çevresel etkilerini de göz önüne alarak, yeni enerji kaynaklarını kullanma yoluna sürüklemistir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının güç sistemlerinde kullanılmaya baslanmasıyla birlikte hibrid enerji sistemleri olusmus ve günümüzde enerji üretim sistemlerinde önemli bir yer kazanmıstır. Hibrid enerji sistemleri, sebekeden bagımsız çalısarak yükleri besleyebildikleri gibi, enterkonnekte sisteme baglanarak sebekeye de enerji saglayabilmektedirler. Tüm bu avantajlarının yanında özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının sürekliliklerinin bulunmamasından dolayı hibrid enerji sistemlerinde yüklerin tam olarak beslenemedikleri durumlarla karsılasılabilmektedir. Bu çalısmada sebekeden bagımsız çalısan, rüzgar türbini + günes panelleri + dizel generatörden olusan bir hibrid enerji sistemi üzerinde, rüzgar ve günes sistemlerinin sürekliligi incelenmis ve sistem için risk degerlendirmesi yapılmıstır. Uygulaması gerçeklestirilen sistem, 250kW gücündeki bir yükü karsılayacak sekilde farklı senaryolar (Dizel+Rüzgar+Günes enerjisi hibrid kombinasyonları) gelistirilerek incelenmis ve olası arıza durumlarına göre risk degerlendirmesi yapılmıstır. Sonuç olarak her bir senaryo için beslenemeyen yük miktarı, yükün beslenemedigi yıllık toplam saat sayısı, dizel generatöre ait yıllık toplam yakıt maliyeti ve optimum senaryoya ait ekonomik çıktılar elde edilmistir.
Akıllı robotlardaki sensörlerin sürekli senkronizasyonu ile hedef belirleme
Robot teknolojisinde kullanılan sensörlerin karakteristik özellikleri robotun kabiliyetlerini dogrudan etkiler. Robot, sensörler ile dıs ortamdan veri toplar. Elde edilen verilerin dogrulugu önemlidir. Daha güvenilir veri elde etmek için birden fazla sensör ile olusturulan entegrasyon kullanılabilir. Bir entegrasyonda kullanılan sensörler aynı veya farklı karakteristik özelliklere sahip olabilirler. Elde edilen verilerin analizinde bu karakteristik farklılıklar dikkate alınmalıdır. Bu tez çalısmasında ölçme sınırları ve cevap verme süreleri farklı mesafe sensörlerin entegrasyonu üzerinde yogunlasılmıstır. Ölçme sınırları farklı sensörler ile olusturulan entegrasyonda sınır degerleri dısında kalan ölçme sonucu üreten sensör verileri hatalıdır. Bu hatalı verilerin ayıklanması gerekir. Gauss dagılımı kullanılarak hatalı veri analizi yapan yöntemler, sınır degerler dikkate alınmadan uygulanırsa yetersiz kalırlar. Chauvenet kriteri veya Peirce kriteri hatalı veri ayıklama yöntemlerindendir. Bu tez çalısmasında her bir sensörün lojik çıkısları Chauvenet kriterindeki matematiksel yöntem içinde kullanılarak verinin güvenilirligi artırılmıstır. Verinin güvenilirligini daha da artırmak için entegrasyondaki her bir sensör ölçmesi birden fazla tekrarlanır. Ayrıca hedef tespitinde birden fazla akıllı robotta kullanılır. Bu durumda elde edilen veriler eszamanlı incelenmelidir. Tezin amacı bir akıllı robotta sensörler ile hedefi daha dogru tespit edebilmektir. Bu amaç dogrultusunda gelistirilen matematiksel yöntem ve metotlar bu kriterlerde dikkate alınmıstır. Tez çalısmasında bilgisayar ag teknolojileri, istatistiksel analiz yöntemleri, lojik kapılar, yazılım teknolojilerinden faydalanılmıstır. Ayrıca, tez çalısmasına yön vermesi, gelistirilen bazı yöntemlerin pratikte uygulanabilmesi ve yeni fikirlerin olusmasına yardımcı olabilmesi için RoboKS2 isimli bir robot tasarlanmıstır. Robot üzerinde sanal ve gerçek sensörler kullanılarak gelistirilen model ve yöntemler test edilmistir. Anahtar kelimeler: Chauvenet kriteri, sensör entegrasyonu, ölçme sınırları farklı sensörler, cevap verme süreleri farklı sensörler, es zamanlı veri analizi, hatalı veri analizi, Gauss dagılımı.
Sabit mıknatıslı senkron motorda moment dalgalanması ve gürültünün azaltılması
Bu Çalışmada inverter anahtarlama sisteminden kaynaklanan PMSM de üretilen harmonik gürültülerinin ve moment dalgalamalarının azaltılması incelenmektedir. Çalışmada farklı gerilim modülasyon çeşitlerinin ve kontrol algoritmalarının harmonikleri ve dalgalanmaların seviyesini nasıl etkilediğini belirlemek için aynı çalışma koşulları altında FOC, HDTC, ve SVMDTC için Matlab modelleri oluşturulmuştur. Çalışmadan elde edilen sonuç şudur: Kontrol algoritmasında dalgalanma seviyesini etkileri belli bir şekilde bir örnekleme zamanı içerisinde uygulanan vektör sayısı arttırıldığında değişmektedir. PMSM deki harmonik gürültülerini ve moment dalgalanmalarını azaltmak için üç farklı yöntem önerilmiştir. Birinci metodda, FOC ve HDTC için yeni bir pasif filtre topolojisi önerilmiştir. Bu filtre topolojisi dağıtıcı pasif filtreye kaskad bağlı alçak geçiren RLC filtreden ibarettir. Birleşik filtre iki set değeri frekansını ayarlar. Bunlardan birisi inverter anahtarlama frekansında diğeri ise seçilen bazı orta frekanslarda ayarlama yapabilmektedir. Simülasyon sonuçlarından, önerilen topolojinin EMI gürültü seviyesi ve akım THD gibi moment dalgalanmalarını etkili bir şekilde azalttığı görülmektedir. İkinci yöntemde, aktif filtre topolojisi önerilmiştir. IGBT anahtarlama elemanlarından oluşan bu aktif filtre yapısı, iki tane RLC EMI gürültü filtresi içermektedir. Aktif filtre kontrol devresi ölçülen motor faz gerilimi ile referans gerilimini karşılaştırarak filtre için gerekli olan sinyalleri üretir. Referans gerilimi, FOC yöntemiyle elde edilen kontrol ve motor parametrelerinin fonksiyonu olarak üretilir. Bu yöntem simülasyon sonuçları, harmonik gerilim seviyesinde dikkate değer bir azalma gösterdiği gibi sürekli haldeki moment dalgalanmalarını da azaltmakta ve yeterli bir dinamik moment performansı göstermektedir. Üçüncü yöntem, HDTC performansını artırmada IPMSM için yeni bir direkt moment kontrolü tanımlar. Bu algoritma geleneksel HDTC´de bitişik (komşu) iki vektörü belirlemek için kullanılan iki histeresis kontrolörün çıkışını kullanır. Aynı zamanda bu algoritma seçilen iki vektör için gerekli anahtarlama zamanını belirlerken stator bağlantı akı konumunu ve moment hatasının genliğini kullanır. Anahtarlama zamanı seçiminde önerilen tablo yapısından faydalanır. Önerilen bu üçüncü algoritmanın simülasyon sonuçları, HDTC ile karşılaştırıldığında daha düşük harmonik seviyesi ortaya koyduğu gibi moment dalgalanmalarında dikkate değer bir azalmayı ve yeterli dinamik moment performansını göstermiştir. Bu simülasyon sonuçlar deneysel çalışma ile ispatlanmıştır. Anahtar kelimeler: Aktif filtresi, Alan yönlendirmeli kontrol, doğrudan moment kontrolü, elektromanyetik girişim, harmonik, moment dalgalanmaları, pasif filtre, Sürekli mıknatıslı senkron motor
Aydınlatma otomasyonu ile enerji tasarrufu
Günümüzde yabancı ülkelerde önemli bir yer tutan ve ülkemizde de hızla yaygınlasan aydınlatma kontrol sistemlerindeki son gelismeler ve sagladıgı avantajlar anlatılmaktadır. Ülkemizde son yıllara kadar bir odanın aydınlatılması için odanın ortasında bir lambanın bulunması yeterli görülmekteydi. Oysa ki aydınlatmacılık, kullanıcıların zaman içinde degisen ihtiyaçlarını karsılayabilmek için birçok bilginin göz önüne alınarak yapılması gereken bir mühendislik uygulamasıdır. Buradaki temel gaye mekanın istenilen düzeyde aydınlatılması olmaktan çıkıp, istenilen durumlar karsısında esnek olabilen bir aydınlatma sistemi olusturmaktır. Gün ısıgı ve hareket sensörleriyle de aydınlık seviyesi kontrol altında tutularak enerji tasarrufu saglanabilir. Bu arastırmada aydınlatma kontrol sistemlerinin amacı ve çalısma sekilleri anlatılmaya çalısılmıstır. Aydınlatma sistemlerinin farklı mekanlara göre seçimi, bu asamada kullanılacak kontrol elemanlarının özellikleri ve dikkat edilmesi gereken konulara deginilmistir. Dogru seçilmis bir aydınlatma otomasyonun kullanıcıya sagladıgı faydalar ve sistemin ne kadar enerji tasarrufu saglanabilecegi örnek uygulamalar ile gösterilip, ülke ekonomisine sagladıgı faydalar vurgulanmıstır. Anahtar kelimeler: Aydınlatma, aydınlatma otomasyonu, aydınlatma yönetimi, enerji tasarrufu, dijital adreslenebilir aydınlatma arayüzü.
Sabit mıknatıslı senkron motorun kontrol yöntemleri ve endüstriyel uygulamaları
Endüstriyel uygulamalarda, sabit mıknatıslı senkron motorlar, gittikçe daha geniş uygulama alanı bulmaktadır. Bu, sabit mıknatıslı senkron motorun yüksek güç yoğunluğundan ve yüksek moment üretmesinden kaynaklanmaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte son yıllarda sabit mıknatıslı senkron motorlar üzerinde yapılan çalışmalar hızlanmış ve çalışmalar alan yönlendirmeli kontrol ve doğrudan moment kontrolü yöntemleri üzerinde yoğunlaşmıştır. Matematiksel modeli, uzay vektör teorisi, gerilim beslemeli inverter modeli, uzay vektör modülasyonu ve gerilim vektörlerinin seçimi sabit mıknatıslı senkron motor kontrolünün temel konularıdır. Bu çalışmada, sabit mıknatıslı senkron motorun yapısı ve matematiksel modeli verilmiş, kontrol yöntemleri incelenmiş ve endüstriyel uygulamalarda en yaygın kullanılan kontrol yöntemi olan doğrudan moment kontrolü metodu ile Matlab/Simulink simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Sabit mıknatıslı senkron motorun analizi ile elektromanyetik moment değerindeki artışın, stator ve rotor manyetik akılarının arasında kalan açının artışı ile orantılı olduğunu görülmüştür. Anahtar kelimeler: Sabit mıknatıslı senkron motor, doğrudan moment kontrolü, Matlab/Simulink modeli.
Magnetik alan ekranlaması
Elektronik cihazları ve sistemleri elektromagnetik kirliliğe karşı korumanın ana yollarından birisi ekranlamadır. Bu tez, elektromagnetik uyumluluk çalışma alanının konularından olan elektromagnetik alanların farklı malzeme ve farklı şekillerde ekranlanması üzerine hazırlanmıştır. Bu çalışmada; başlıca elektromagnetik alan kaynakları , elektromagnetik girişim kaynakları, elektromagnetik alanların etkileri ve bu alanların ekranlanması hakkında bilgiler verilmiştir. Farklı elektriksel iletkenlik ve magnetik geçirgenlik özelliklerine sahip malzemeler ile çeşitli konfigrasyonlarda ve çeşitli şekillerde yüksek akım laboratuarında magnetik alan ölçümü yapıldı. Bu ölçümler neticesinde tablo ve grafikler oluşturularak farklı malzemelerin elektromagnetik alanları ekranlaması konusundaki etkileri değerlendirildi. Yapılan çalışmalar neticesinde çeşitli malzemelerin ekranlama faktörü ölçümlerle tespit edilmiştir. Daha ilerideki çalışmalarda bu ölçüm sonuçlarıyla tezde belirtilen yöntemlerle elde edilecek hesaplama sonuçlarının karşılaştırılması yapılabilir. Anahtar Kelimler:Elektromagnetik alan, elektromagnetik uyumluluk, magnetik ekranlama, magnetik geçirgenlik, ekranlama etkinliği
Sanayi sektörlerinde kullanılan enerji kompozisyonunun sektör ve firma ölçeği ile olan ilişkisi: İMES ve İkitelli organize sanayi bölgelerinde bir uygulama
Ülkelerin ekonomik büyüme ve gelişmelerinde enerji kullanımı büyük önem taşımaktadır. Bu önem, enerji türlerinden elektrik enerjisinin ekonominin diğer sektörleri ile olan yapısal bağlılığından kaynaklanmaktadır. Gelişmekte olan ülkelerde elektrik talebi ile ekonomik büyüme arasındaki güçlü ilişkinin, gelişmiş ülkelerde daha zayıf olduğu görülmektedir. Gelişmekte olan ülkelerde elektrik kullanımı uluslararası standartların oldukça gerisinde kalmakla birlikte, bu ülkelerdeki sanayileşme çabaları, gelirin artması ve elektrikli ev aletlerinin kullanımının yaygınlaşmasıyla elektriğe olan talep artmıştır. Ülkemizin de gelişmekte olan ülkeler arasında yer aldığı kabul edilerek, sanayide kullanılan enerji kompozisyonunun firma ve sektör ölçeği ile olan ilişkisi incelenen bu çalışma toplam 9 bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde konuya kısa bir giriş yapılmıştır. İkinci bölüm enerjinin önemini ve dünyada enerjinin durumunu anlatmaktadır. Üçüncü bölümde enerji çeşitleri detaylarıyla açıklanmıştır. Dördüncü bölüm Türkiye'deki enerji durumunu ele almaktadır. Beşinci bölümde elektrik enerjisi ve elektrik enerjisinin özellikleri açıklanmıştır. Altıncı bölüm İstanbul'da faaliyet gösteren temel sanayi sektörlerini anlatmaktadır. Yedinci bölümde İMES ve İkitelli Organize Sanayi Bölgesi'nde yapılan araştırmada kullanılan metodoloji açıklanmıştır. Sekizinci bölümde sayısal uygulamalar anlatılmış, dokuzuncu ve son bölümde ise araştırmadan elde edilen sonuçlar yorumlanmış ve değerlendirilmiştir. Yapılan uygulamada 2 farklı sanayi bölgesi ve 4 ayrı üretim sektörüne ait anket gözönüne alınmıştır. Doğrusal regresyon modeli kurularak buna bağlı istatistiksel analizler yapılmıştır. Bu modele ilave değişkenler eklenerek oluşturulan genişletilmiş model incelenmiş, Gruplandırma analizi, Crosstab Analizi ve Independent Samples T Test uygulanmıştır. SSPS yazılımının ve istatistiksel modeller ve analizlerin elektrik enerjisi sektörüne uygulanması bu çalışmayı özgün kılmaktadır. Anahtar Kelimeler: Enerji, Elektrik Enerjisi, Sanayi Sektörleri, İstatistiksel Analiz, Doğrusal Regresyon, SPSS Yazılımı
Modele dayalı öngörülü kontrol algoritmaları
Son yıllarda öngörülü kontrol bakıs açısının gelismesiyle Modele Dayalı Öngörülü Kontrol algoritmaları hem akademik çalısmalarda hem de endüstriyel uygulamalarda sık tercih edilen yöntemlerdir. Bu çalısmada da görülecegi üzere pek çok proseste bu algoritmalar çok iyi sonuçlar vermektedir. Diger yöntemlere göre uygulaması daha kolay oldugundan dolayı endüstride daha fazla tercih edilmektedir. Bu çalısmada ilk olarak öngörülü kontrol ile ilgili kısa bir literatür arastırması yapılarak bu konu hakkında daha önce yapılmıs olan önemli çalısmalarda bilgi verilmistir. Modele Dayalı Öngörülü Kontrol algoritmalarının en çok kullanılan üç algoritması, Genellestirilmis Öngörülü Kontrol, Dinamik Matris Kontrol ve Model Algoritmik Kontrol tanıtılmıstır. Bu algoritmalar hem tek degiskenli hem de çok degiskenli sistemler için anlatılmıstır. Tüm algoritmaların kontrol kurallarının ne sekilde elde edildigi matematiksel olarak ifade edilmeye çalısılmıstır. Ayrıca bu çalısmada Genellestirilmis Öngörülü Kontrol ve Dinamik Matris Kontrol algoritmaları farklı proseslere uygulanarak sonuçları gözlemlenmistir. Öngörülü kontrol algoritmaları çok degiskenli örneklere de uygulanarak çok degiskenli öngörülü kontrol algoritmaları da uygulamalı olarak anlatılmıstır. Bir örnekte PID kontrolör ile sonuçlar karsılastırılıp bu sonuçlar hakkında yorumlar yapılmıstır. Bu çalısmada yapılan tüm simulasyonlar ve hesaplamalar MATLAB ve Simulink programları kullanılarak yapılmıstır. Anahtar Kelimeler: Model, Öngörü, Kontrol, Algoritma