Manyetik rezonans kuplaj yöntemiyle kablosuz güç aktarım sistemi tasarımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUHAMMED TURAN ARSLAN
Danışman: Kadir Erkan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda mobil elektronik cihazların kullanımının yaygınlaşmasıyla, kablosuz şarj teknolojisinde de ilerlemeler kaydedilmiştir. Kablodan kaynaklanan sorunların ortadan kalkmasıyla, hareket özgürlüğü ve kullanım kolaylığı gibi avantajları beraberinde getiren bu konu üzerine farklı tekniklerle birçok çalışma yapılmıştır. Ancak, kablosuz şarj teknolojisinin günlük hayatta yaygın şekilde kullanılmasını sağlayacak yeni çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, orta mesafede yüksek verimle kablosuz güç aktarımına olanak sağlaması nedeniyle manyetik rezonans kuplaj yöntemi ile bir sistemin tasarlanması ve prototip gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Bu sayede elektrikli araçların ve mobil elektronik cihazların kolay bir şekilde ve yüksek verimlilikte şarj edilmesi mümkün olacaktır. Bu tezin, kablosuz güç aktarımı konusu üzerine ilgi duyan ve bu konuda çalışma yapacak olan araştırmacılara, rehber niteliğinde olması hedeflenmektedir. Çalışmamızda öncelikle kablosuz güç aktarımının tarihçesi verilip, ardından farklı kablosuz güç aktarımı tekniklerine yer verilmiştir. Daha sonra manyetik rezonans kuplaj yönteminin temel prensibi açıklanmıştır. Manyetik rezonans kuplaj yöntemindeki temel kompanzasyon topolojileri verilip, ardından çalışmamızda kullanılan seri-seri rezonans devre topolojisinin detayları ortaya koyulmuştur. Son olarak kablosuz güç aktarımı sisteminin devre tasarımı ve bobin tasarımı aşamalarına değinilmiştir. Sistemin invertör devresi Altium Designer programı kullanılarak çizilmiştir. Sistemde kullanılan bobinler analitik yöntemler kullanılıp tasarlanmış, ANSYS EM programında doğrulanmıştır. Deri ve yakınsaklık etkisinden kaynaklı kayıpları azaltmak için bobinde litz kablo teli kullanılmıştır. Tasarlanan sistemde, 7 cm hava aralığında maksimum enerji verimliliğiyle kablosuz güç aktarımı hedeflenmiştir. Sistem verimliliği MATLAB Simulink ortamında test edilmiştir. Tasarlanan sistem deneysel olarak üretilmiş ve 26,8 W gücün %91,42 verimle; 44,3 W gücün ise %88,49 verimle 7 cm hava aralığında kablosuz olarak başarılı bir şekilde aktarımı gerçekleştirilmiştir.