Havacılığa yönelik turboelektrik itki sistemi için matematiksel model tasarımı

Bu çalışma, havacılık uygulamaları için gelecek vaat eden bir turboelektrik itki sisteminin matematiksel modellemesi ve simülasyonunu gerçekleştirmiştir. Ana güç kaynağı olarak, GE T700 turboşaft motorunun yüksek hassasiyete sahip MATLAB / Simulink matematiksel modeli kullanılmıştır. Seçilen gaz türbininin matematiksel modeli, N-3X turboelektrik uçaklar için tasarlanan NASA elektrik mimarileri ile birleştirilmiştir. Çift motorlu uçaklarda meydana gelen motor arızalarında, tek motor ile çalışma senaryosu önemli bir tasarım ölçütüdür. Bu senaryonun analizi için MATLAB / Simulink matematiksel modeli kullanılmıştır. Bu doğrultuda yapılan çalışma doğru sistem tasarımı ve gerekli ekipman seçimi gibi konularda öngörüler içermektedir. İki önemli mimari olan Baseline Architecture ve Inner Bus Tie Architecture'ın analizleri yapılmıştır. Bu doğrultuda, seçilen mimariye göre yapılacak değişiklikler ve ekipman farklılıkları açıklanmıştır. Ayrıca, turboelektrik mimariler için en uygun güç elektroniği uygulamaları konusunda bazı ön çalışmalar yapılmıştır. Bu turboelektrik itki sisteminin her bir elektrik ünitesinin güç gereksinimleri, dağıtım yüzdeleri, güç elektroniği sistemleri için ön güç değerlendirmesi ve nominal güç kapasiteleri, ana güç kaynağı olarak günümüzde yaygın bir şekilde kullanılan GE T700 turboşaft motor modeli kullanılarak hesaplanmıştır. Turboşaft motor 3 fazlı jeneratöre bağlanarak mekanikten elektriğe güç dönüşümü sağlanmıştır. 3 fazlı jeneratörün çıkış gerilimi yükselten bir 6-pulse doğrultucu aracılığıyla doğrultulup daha sonra bir gerilim kaynaklı invertör yardımı ile motorun gereksinimlerine göre gerilim düşürülebilecektir. Fakat, gerilimi gerekenden daha yüksek bir seviyede iletmek DC iletim kayıplarının azalmasını sağlayacaktır. Birbirlerine göre farklı üstünlükleri olan Baseline Architecture ve Inner Bus Tie Architecture'ın matematiksel modelleme sonuçları, gelecekte farklı güç sistemleri için yapılacak olan çalışmalara altyapı teşkil etmektedir. Bu turboelektrik itki sisteminin her bir elektrik ünitesinin güç gereksinimleri, dağıtım yüzdeleri, güç elektroniği sistemleri için ön güç değerlendirmesi ve nominal güç kapasiteleri, ana güç kaynağı olarak günümüzde yaygın bir şekilde kullanılan GE T700 turboşaft motor modeli kullanılarak hesaplanmıştır. Turboşaft motor 3 fazlı jeneratöre bağlanarak mekanikten elektriğe güç dönüşümü sağlanmıştır.3 fazlı jeneratörün çıkış gerilimi yükselten bir 6-pulse doğrultucu aracılığıyla doğrultulup daha sonra bir gerilim kaynaklı invertör yardımı ile motorun gereksinimlerine göre gerilim düşürülecektir. Gerilimi gerekenden daha yüksek bir seviyede iletmek DC iletim kayıplarının azalmasını sağlayacaktır. Bu matematiksel modelleme ile yapılan mimari tasarımın sonuçları, gelecekte farklı güç sistemleri için yapılacak olan çalışmalara altyapı teşkil etmektedir.