Yenilenebilir enerji kaynakları için çok fazlı aralıklı yükseltici dönüştürücülerin performans analizi ve en uygun topoloji seçimi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: RECEP ERDAĞ
Danışman: Burak Akın
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde yaşanan küresel ısınma ve buna bağlı iklim krizi, fosil yakıt rezervlerinin tükenme tehlikesi ve bu durumun neden olacağı enerji arzı sorunları, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemini artırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen yeşil hidrojen ve yakıt hücreleri, fosil yakıtlara kıyasla daha düşük karbon ayak izine sahiptir ve enerji depolama özellikleri sayesinde enerji arzı ile talep arasındaki dengesizlikleri giderebilir. Ayrıca, enerji tüketiminde önemli bir yere sahip olan ulaşım sektörü için yakıt hücreli elektrikli araçlar sürdürülebilirlik ve çevre açısından umut vericidir. Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynakları ve yakıt hücreli elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılan çok fazlı aralıklı yükseltici tip dc-dc dönüştürücülerin performans analizleri yapılmış ve uygun topoloji seçimleri belirlenmiştir. Yakıt hücrelerinin uzun ömürlü olabilmesi için giriş akım dalgalanmalarının çok düşük olması gerekmektedir. Ayrıca, yakıt hücreleri ve yenilenebilir enerji kaynaklarında kullanılan yükseltici tip dc-dc dönüştürücüler, çıkışta düşük dalgalanma gerilimi, yüksek güç yoğunluğu, hızlı tepki süresi ve yüksek verim gibi tasarım kriterlerini karşılamalıdır. Bu kriterlerin tümünü yerine getirebilen en iyi aday, çok fazlı aralıklı yükseltici dönüştürücülerdir. Bu doğrultuda, dc-dc dönüştürücülerin detaylı bir şekilde incelenmesinin ardından aralıklı yükseltici topolojisine odaklanılmış ve analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda uygun topoloji seçiminde optimum doluluk oranının önemli olduğu saptanmıştır. Yapılan analiz sonuçlarını doğrulamak için PSIM simülasyon programı kullanılarak farklı doluluk oranı ve farklı güçlerde geleneksel, iki, üç, dört, altı ve sekiz fazlı topolojiler için simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Tasarım kontrolünde çift kapalı çevrim PI algoritması kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları şekil ve tablo olarak elde edildikten sonra her bir performans kriterine göre tüm topolojilerin performansları karşılaştırılmıştır. 10 kW güç ve 0.5 ile 0.75 doluluk oranı için en iyi performansı dört fazlı topolojinin gösterdiği tespit edilmiştir. 10 kW güç ve 0.66 doluluk oranı için en iyi performansı üç fazlı topoloji göstermiştir. Son olarak, 120 kW güç ve 0.75 doluluk oranı için yapılan performans iyileştirmeleriyle birlikte en iyi performansı sekiz fazlı topolojinin verdiği belirlenmiştir.