LEE- Elektrik Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19261

Gözat

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 21

Asenkron motorlarda rotor oluk şekli ve kaykının elektromanyetik titreşim ve gürültü spektrumu üzerine etkisinin analizi ve değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-28) Çatal, Duygu ; Kırış Kömürgöz, Güven ; 504171015 ; Elektrik Mühendisliği

Günümüzde; azalan kaynaklar, çevre kirliği ve gürültü kirliliği gibi sebeplerden dolayı enerjinin verimli kullanımı dikkat edilmesi gereken konulardan biri haline gelmiştir.Endüstriyel bir ortamda gürültünün bir kısmını elektrik motorları oluşturmaktadır. Elektrik motorlarının amacı düşük ses gücü seviyesi ile yüksek mekanik güç sağlamaktır. Optimum mekanik enerjininim elde edilmesi için motor tasarım sürecinde alınması gereken farklı önlemler mevcuttur ve gelişime açıktır. Bir motorda giriş gücünün bir kısmı ısı olarak dağıtılırken bir kısmı havalandırma sistemi tarafından harcanır ve daha küçük olan bir kısmı ise gürültü olarak kaybolur. Optimum motor tasarımı, beklenen tasarım isterine göre değişkenlik göstermektedir. Elektrik makinalarında gürültü kaybına neden olan; aerodinamik, mekanik ve elektromanyetik kaynaklar mevcuttur. Manyetik kuvvet, statorda salınım hareketine neden olur. Titreşim enerjisi, mekanik bileşenlere veya çevreleyen ortamlara akustik gürültü şeklinde istenmeyen aktarıma neden olur.Bu yüzden elektrik makinelerin, tasarım aşamasında iyileştirme yapılarak manyetik kuvvetin neden olduğu sonuçlar azaltılmaya çalışılır. Bu aşamada statorun manyetik kuvvetten kaynaklanan titreşim analizi önemlidir. Manyetik akı yoğunluğunun radyal ve teğetsel harmonik bileşenleri manyetik kuvvetin oluşmasında ana etkendir.
Elektrikli araç şarj istasyonlarında sezgisel yöntemler kullanılarak talep cevabı tabanlı optimum enerji yönetimi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-19) Canol, Bilal ; Türkay, Belgin ; 504191012 ; Elektrik Mühendisliği

Günümüzde elektrik enerjisi insanoğlunun günlük hayatının her aşamasında sürekli ve kesintisiz olarak kullandığı vazgeçilmez enerji kaynakları arasında bulunmaktadır. Hem dünyanın genel nüfus miktarındaki artışı hem de teknolojik gelişmelerin elektrik enerjisinin kullanımına daha sık yönelmesinden dolayı elektrik enerjisine olan talep son yüzyılda da olduğu gibi gün geçtikçe artış göstermektedir. Elektrik enerjisine olan talep miktarının artması Tellegen teoremine göre, elektrik enerjisinin üretimine olan ihtiyacında aynı oranda artış göstermesi gerektiğini belirtmektedir. Ülkelerin elektrik enerjisi üretiminin bir bölümünde ise ısıl değeri yüksek fosil yakıtlar temel hammadde olarak kullanılmaktadır. Fosil yakıt tüketimi ise sera gazı emisyonunu arttırmakta ve bununla birlikte küresel ısınma ve iklim değişikliğiyle sadece insan hayatını değil dünyadaki tüm canlıların yaşamını tehdit etmektedir. Fosil yakıt tüketimi sadece enerji üretiminde değil, ulaşım sektörünün de can damarını oluşturmaktadır. Petrol ve türevlerinin gelecekteki belirsiz krizlere yol açabilmesinin yanı sıra tükenebilir bir enerji kaynağı olması, karayolu taşımacılığını geleneksel içten yanmalı motorlu araçlardan farklı tipte araçlara yöneltmektedir. Hem bahsedilen bu sebeplerden dolayı hem de hava ve çevre kirliliği bakımından sera gazı emisyonları azaltmak için ulaşım sektöründe elektrikli araçların kullanımı sıklıkla teşvik edilmektedir. Son yıllarda elektrikli araç sayısındaki büyük miktardaki artış, farklı talep cevabı programlarını ve elektrikli araçların şarj yönetimi ile araştırmacıların odak noktası haline gelmiştir. Elektrikli araçlar, bulundurdukları bataryayla birlikte farklı güç aktarım tekniklerinin kullanılabildiği, yer değiştirebilen esnek yüklerdir. Bununla birlikte dağıtım sistemine bağlı çok sayıdaki elektrikli araç, güç sisteminde gerilim ve frekans dalgalanmaları, harmonik oluşumlar gibi farklı güç kalitesi sorunlarına ve arz-talep dengesinin bozulması ile yük profilinde puant güç talebinin artmasına neden olabilmektedir. Bu tez çalışmasında ise, elektrikli araç otoparklarında optimum şarj planlamasını hedefleyen, sezgisel algoritmalardan Genetik Algoritma (GA) ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) tabanlı enerji yönetim modeli önerilmiştir. Önerilen yöntemler, puant yük sınırlamasını temel alarak güç profilinde yük faktörünün azami değere getirilmesini amaçlamaktadır. Elektrikli araçlar ve elektrikli araç şarj istasyonlarıyla ilgili matematiksel modelleme oluşturulmuş ve uygulamadaki kısıtlar ele alınmıştır. Ayrıca araçtan şebekeye enerji aktarımının (V2G) yanı sıra elektrikli araçların otoparka varış zamanı ve vardıkları andaki enerji durumları gibi belirsizlikleri de dikkate alan bir talep cevabı sistemi geliştirilmiştir. 5 farklı durum analizini içeren ilgili enerji yönetim sistemi, kullanılan algoritmalar ve analiz yöntemleri ise MATLAB ortamında gerçekleştirilmiştir. 5 farklı durum analizinin içerisinde çeşitli puant yük sınırlaması ile farklı miktarlarda V2G işlem gücünü içermektedir. Sonuçlar incelendiğinde önerilen enerji yönetim sisteminin kullanıldığı durum analizlerinde yük faktörü değerinin kayda değer miktarda yükseltilebildiği farkedilmiştir. Ayrıca önerilen yöntemlerde analiz sonuçları karşılaştırıldığında, GA ile elde edilen yük faktörü değerlerinin PSO'ya göre daha iyi olduğu görülmüştür.
Evaluation of dielectric performance of high-temperature vulcanizing silicone rubber samples

(Graduate School, 2023-01-19) Bilgiç, Taylan Özgür ; Kalenderli, Özcan ; 504191050 ; Electrical Engineering

Electricity has become a must-have rather than a need in our current times. In addition to holding a very important place in people's daily lives, it is also a great need in industrial facilities. An unplanned power outage causes huge financial losses for industrial facilities. Therefore, it is necessary to minimize power outages and to ensure a continuous generation, transmission and distribution of electricity. One of the reasons for power cuts is due to the material used. Interruptions occur due to faults in the distribution and transmission networks of electricity from the generation stage until it reaches more users. In the selection of the materials used here, it is necessary to choose according to the place and conditions where they will be used, and attention should be paid to their lifetime. In addition, when the materials used have better properties, these new materials should be used to prevent future failures. Insulators are used in transmission lines to provide insulation between the energy part and the ground. If there is a problem in one of the insulators in a transmission line, high short-circuit current will be drawn as there will be a short-circuit and a malfunction will occur in the system. This brings about the necessity to pay attention to the lifetime of the insulators and to be aware of the innovations. For this reason, traditional insulators, which are ceramic and glass ones, are replaced by silicone insulators. Silicone insulators are preferred because of their hydrophobic properties, their lightness, their resistance to impacts, their cheapness, ease of installation, protection of their properties at wide temperatures and electrical resistance. Malfunctions in insulators are generally caused by short-circuit currents due to environmental conditions, namely weather conditions such as rain, fog and snow. The reason for this is that the dirt accumulated on the surfaces of the insulators creates a conductive path together with the water formed on the surface due to these weather conditions. When this conductive path is created, a short circuit occurs and short circuit currents occur. Silicone insulators can help prevent this thanks to their hydrophobic properties. The flow of water from the surface of a silicone insulator that has not lost its hydrophobic feature does not form a path, it flows drop by drop. In this way, the formation of short-circuit current is prevented. In this study, high temperature vulcanizing (HTV) silicone rubber samples were investigated in 3 different experimental setups. The first experiment is the Inclined Plane Experiment. With this experiment, the trace and erosion resistance of HTV silicone samples are examined. The experiment was carried out in 3 different voltage types as AC, –DC and +DC and they were compared. For AC, –DC and +DC voltages, 4.5, 3.15 and 2.45 kV voltage values were tested, respectively. According to these voltage levels, the pre-resistances and the contaminant liquid flow rate were determined. A total of 5 samples has been used simultaneously in the experiment. In addition, the temperature measurements of the samples for 6 hours were taken with the help of a thermal camera. In the same way, leakage current data were obtained using the labview program. The second test was the corona discharge test. In this test, the hydrophobicity properties of HTV silicone samples were investigated. In this test, AC, –DC and +DC voltage types were tested in the same way. The voltage level required to create a corona discharge has been found through trials. 5 kV in AC voltage, 21 kV in –DC and +DC voltage was applied. In addition, tests were carried out at different temperatures and different pressures to examine the effect of ambient conditions on hydrophobicity. For each test, 2 samples were used and corona discharge was applied with needle electrodes at 3 points determined on each sample surface. As long as the discharge was applied to these 6 points and afterwards during the recovery of hydrophobicity, the roofs were photographed by dripping water drops at different times. In these photographs, the change of hydrophobicity was examined by finding the angles between the drop and the surface with the help of the program. This change was examined first as loss and then as recovery. As the third test, the dynamic drop test was performed. In this test, the hydrophobicity properties of HTV silicone samples were also investigated. In this test, AC, –DC and +DC voltage types were tested in the same way. A voltage level of 6 kV has been applied in 3 voltage types. Five samples were used for each test. In this test, samples are subjected to electrical stress with the help of 2 electrodes. A liquid is run over the surface of the samples. As a result of electrical stresses, samples lose their hydrophobic properties over time. While at first no accumulation or water path is formed on the surface of the samples during the liquid flow without losing the hydrophobic properties of the samples. As time passes and they start to lose their hydrophobicity, water drops form on the sample surface. Then, when they completely lose their hydrophobicity, a water path is formed. The innovative approach of this study is to use 3 different tests to examine the properties of HTV silicone rubber samples and to perform these 3 different tests at AC, –DC and +DC voltage types. But as a more important innovation, testing at different temperatures and different humidity is performed to examine the effect of ambient conditions in the corona discharge test. Insulators in transmission and distribution lines are located in the open air and are affected by the changes in air conditions. By performing tests at different temperatures and different humidity values and examining the hydrophobic behavior of the samples, information can be obtained about the hydrophobicity properties of silicone insulators under various climate environments including the characteristics of seasons such as summer and winter. When the inclined plane test was performed at 4.5 kV AC voltage, all 5 samples lasted 6 hours and passed the test. In the inclined plane test performed at AC voltage, the average temperature of the 5 samples was measured as 81.5 ˚C and the average of the maximum temperatures of the 5 samples was found to be 113 ˚C. At most, the 2nd sample reached a temperature of 133 ˚C. The average mass loss of 5 samples is 0.0496 grams. In the inclined plane test performed at 3.15 kV negative DC voltage, all 5 samples survived for 6 hours and passed the test. The average temperature of the 5 samples was found to be 242.81 ˚C and the average of the maximum temperatures of the 5 samples was found to be 549.45 ˚C. The 3rd and 4th samples reached a temperature of 670.09 ˚C, which is the highest temperature that can be measured. The average mass loss of 5 samples is 0.0828 grams. In the inclined plane test performed at 2.45 positive DC voltage, only the first sample survived for 6 hours and passed the test. The other 4 samples failed in less than two and a half hours because their erosion length exceeded the value specified in the standard. The first sample, on the other hand, did not cross the erosion length limit of 2.5 cm at the tip of 2.45 cm. But the greatest mass loss is in the 1st sample. The reason for this is that it has been dealing with a great erosion both transversely as well as longitudinally. The average mass loss of 5 samples is 0.85 grams. The mass loss of the 1st sample is also the highest with 1.23 grams. The average temperature value of 5 samples was found to be 98.95 ˚C. The average of the maximum temperatures of the 5 samples is 648.37 ˚C and the 1st sample has the smallest maximum temperature with 602.64 ˚C. As can be seen from these results, the best results were found at AC voltage and the worst results were found at +DC voltage. Recovery of hydrophobicity for HTV SIR samples in CDT for all 3 voltage types is best in high temperature, ie 30 °C temperature and 54% humidity ambient conditions. In the recovery of hydrophobicity, the worst case in all three voltage types is at low temperature, that is, at 18 °C and 54% humidity. In hydrophobicity loss, the worst ambient condition was found to be high temperature in all three voltage types. The best condition for loss of Hydrophobicity in AC and positive DC voltage is low humidity, ie 24 ˚C temperature and 45% humidity. The best condition for loss of hydrophobicity at negative DC voltage is low temperature. Although the samples tested at high temperature gave the worst results in terms of hydrophobicity loss, the hydrophobicity loss rate is lower than the recovery rate. So the loss is more, but the recovery is even more. In the dynamic drop test, the lowest time for the 2nd sample at AC voltage is 116 minutes, the highest time is 212 minutes for the 4th sample, and the average of the 5 samples losing their hydrophobicity is 157.4 minutes. The lowest time at negative DC voltage is 45 minutes for the 2nd sample, the highest time is 239 minutes for the 4th sample, and the average of the 5 samples losing their hydrophobic properties is 124.2 minutes. At positive DC voltage, the lowest time for the 5th sample is 75 minutes, the highest time for the 2nd and 3rd samples is more than 720 minutes, and the average of the 5 samples losing their hydrophobic properties is 387.2 minutes. As can be seen from these results, the best results were found at +DC voltage and the worst results were found at –DC voltage. The time for the samples to lose their hydrophobic properties at AC voltage is close to each other and the standard deviation is the lowest with 42.34. Although the best results are obtained at +DC voltage, there is a great difference between the loss of hydrophobic properties of the samples.
Improved tracking algorithm for rooftop pv systems employing multi-input DC-DC converter

(Graduate School, 2023-01-27) Bayraktar, Gökhan ; Yıldırım, Deniz ; 504191021 ; Electrical Engineering

The energy need of humankind has been increasing rapidly with the population and consumption increment. Various energy production methods have been investigated to meet this need since the beginning of the 20th century. After half of that century, solar energy has become one of the most studied concepts of energy production methods. With the help of economy-politics crises upon oil or natural gas, investment in non-dependent energy types has increased. Solar energy has become one of the invested areas. Here wishful thoughts may be such that the environmental risks of using fossil fuels are also one of the reasons for this tending, but it is not. The solar energy concept consists of three following main parts. Photovoltaic (PV) panels for transforming solar photon energy into DC electrical energy. Power electronics devices for MPPT implementation and manipulating the electrical power according to the load side. Lastly, the load part of the systems can be a DC load, AC load, or the utility grid directly. In this thesis, a study about the power electronics part of the concept has been completed. At the power electronics aspect, the system may have a single DC/AC converter or two-stage with a DC/DC and a DC/AC converter. As known, PV panel characteristics are not linear; therefore, a maximum power point tracking (MPPT) algorithm should be designed to extract the maximum available power from the panel. Also, to transform the PV panel's DC power into AC power, some electronic manipulation should be configured with switching mode power supplies. These main requirements can be provided within a converter that forms the single-stage PV power system or can be divided into two converters to build a two-stage PV power system. Both systems have their benefits and drawbacks. This study's content is designing a DC/DC converter of the two-stage PV power system. The main targets of the converter are implementing the MPPT algorithm and boosting the low DC voltage level of the PV panel up to 400V DC level for being transformed into AC voltage for utility grid injection. Additionally, the designed converter accepts four PV panels as its input and applies the MPPT algorithm to each one independently. The converter is named as Collector module. As a result, the Collector module consists of four small power electronics topologies whose outputs are connected in parallel to form the single high 400V DC voltage output. The input of the system (PV panels) can have various parameters between 25V to 50V voltage and up to 400W power. Thus, the total nominal output of the module is 1600W. The reason for this individual MPPT configuration is to eliminate the problems with the string-connected PV panel systems. As known, a PV panel has I-V and P-V curves due to PV cell configuration and environmental aspects such as irradiance strength and temperature. The MPPT algorithm aims to carry the PV panel operation point through these curves and locates the maximum power point. When the PV panels are serial or parallel connected to increase the system's power, these curves change according to connection configuration. However, the system performance degrades significantly if some shading effect or other problem occurs on even a single PV panel. Because in this case, the problematic PV panel is not just a lack of contribution to the total system but also has adverse effects on the power produced by other PV panels. In literature, many MPPT algorithms have been theoretically and practically examined and applied to PV system converters. They have advantages and disadvantages regarding implementation easiness, accuracy, stability, or settling speed towards ambient changes. These aspects can be calculated and predicted with theoretical methods. However, another phenomenon is named "power traps" above the I-V and P-V curves of the system. This phenomenon is caused by the interaction of PV panels and power electronics circuits. The outcome of this phenomenon is a disordered structure of a non-linear I-V curve. Such as, even though the ideal theoretical curve is not linear, its fundamental concept is that when PV voltage decreases, PV current should increase at the same irradiance strength as an inverse relationship. However, with the result of the panel and circuit integration, the resultant curve does not follow this fundamental, especially around the DCM-CCM limit. Consequently, when a regular MPPT algorithm is applied to the system, it is observed that the steady-state operation point is far away from the actual maximum power point. As a result, an improved version of the Incremental Conductance (InC) algorithm has been developed and applied to each circuit independently by a single microcontroller. This thesis mainly focuses on the system's software structure, such as designing the novel MPPT algorithm and time-shaping between the moments of required measurement occurrences for four circuits and the MPPT calculations. Lastly, these four circuits are driven with the interleaved technique by having a 45° phase shift between the consecutive circuit's PWM signals. Last, the collector module's hardware structure has been designed for this study. Push-pull topology has been used for four power circuits. The designed module has been tested in various ways. Firstly, individual power circuits were connected to a PV simulator device separately to check the MPPT accuracy. A PV simulator is an analog device whose output characteristic coincides with actual PV panels. With this device, a controllable imitation of a PV panel has been used; hence the circuits in the collector module could be tested under various input powers. According to the results, the MPPT efficiencies of all circuits are above 99%. This verifies that the designed MPPT algorithm has successfully tracked the maximum power point. On the other hand, power transfer efficiency is around 92%-93% for each circuit. Then, all inputs of the collector module were loaded at the same time to verify simultaneous power transfer. Firstly, 4 PV panels are used as inputs. Secondly, 3 PV panels and the PV simulator are used as inputs. In both cases, both MPPT and power transfer efficiency ended up with similar values to the individual test results. Consequently, simultaneous MPPT operation and power transfer are verified with these tests, as well as the availability of using different PV sources simultaneously.
Konvansiyonel ve mikro şebeke içeren güç sistemlerinde dinamik ekonomik yük ve emisyon dağıtımının sezgisel yöntemlerle analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-17) Aydın, Esra ; Türkay, Belgin ; 504191019 ; Elektrik Mühendisliği

Yıllar içerisinde yaşanan nüfus artışı ve teknolojik gelişmeler ile birlikte enerji talebinde artış yaşanmaktadır. Bu artış ile birlikte elektrik enerjisi üretim sistemlerinin sayısında artış yaşanmakta ve güç sistemleri, daha büyük ve daha karmaşık bir hale gelmektedir. Talebin artması ile güç sistemlerinde yaşanan büyüme, bu sistemlerin ekonomik olarak işletilmesi konusuna büyük önem kazandırmaktadır. Bu hususta, güç sistemlerinin optimizasyon planlamalarından biri olan Ekonomik Yük Dağıtımı problemi oldukça önemli bir hale gelmiştir. Ekonomik yük dağıtımı, termik santrallerde yakıt maliyetinin en aza indirgenmesinin amaçlandığı ekonomik bir planlamadır. Bu kapsamda, güç ünitelerinin çıkış güçleri talep gücü karşılayacak şekilde yakıt maliyetinin minimum olması için optimum planlama yapılır. Bu planlama yapılırken sistemin kısıtları göz önünde bulundurulmalıdır. Güç denge kısıtları, generatör kısıtları ve rampa oranı kısıtları dahilinde en optimum planlama yapılmalıdır. Fosil yakıtların kullanıldığı güç ünitelerinde atmosfere emisyon gazları salınır. Sera gazı olarak da bilinen bu gazlar, atmosferde sera etkisine sebep olarak dünyadaki yaşamı pek çok açıdan tehdit etmektedir. Atmosferdeki emisyon gazı yoğunluğunu azaltmaya yönelik çalışmalar küresel bir boyuta ulaşmıştır. Güç sistemlerinin, emisyon yoğunluğuna en fazla sebep olan birimlerden biri olduğu düşünüldüğünde, emisyon yoğunluğunun minimuma indirilmesinin amaçlandığı ekonomik emisyon dağıtımı, önemli bir konu haline gelmiştir. Ekonomik emisyon dağıtımında, emisyon yoğunluğunun minimuma indirgenmesi amaçlanır, yakıt maliyetinden bağımsızdır. Ekonomik yük dağıtımı probleminde ise yakıt maliyetinin minimum olması amaçlanır, emisyon yoğunluğu önemsenmez. Ekonomik yük dağıtımı ve emisyon dağıtımının birlikte ele alındığı durumda ise birleşik ekonomik emisyon-yük dağıtımı fonksiyonu oluşturulur ve hem yakıt maliyetinin hem de emisyon yoğunluğunun en aza indirilmesi amaçlanır. Güç sistemlerinin ekonomik yük ve emisyon dağıtımı problemlerinin çözümünde çeşitli optimizasyon yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemler klasik ve sezgisel yöntemler olarak ikiye ayrılır. Sistemlerin büyük boyutlu olması sebebi ile klasik yöntemlerden ziyade sezgisel yöntemlerin kullanımı daha uygun olmaktadır. Sezgisel yöntemlerin karmaşık problemlere uygulanabilirliği, çözüm süresinin hızlı olması gibi sağladığı avantajlar popülerliğini arttırmıştır. Genetik Algoritma, Parçacık Sürü Optimizasyonu, Tabu Araştırma ve Yapay Sinir Ağları günümüzde uygulamalarda en çok tercih edilen sezgisel yöntemlerdendir. Bu tez çalışmasında, güç sistemlerinin dinamik ekonomik yük dağtımı ve emisyon dağıtımı gerçekleştirilmiştir. Problemlerin analizi için sezgisel algoritma yöntemlerinden olan Genetik Algoritma (GA) ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) yöntemleri kullanılmıştır. Algoritmalar, 5 ve 10 üniteli sistemler ile mikro şebeke içeren sisteme uygulanmıştır. Algoritmalara ait kodlamalar MATLAB programında oluşturulmuştur. 5 ve 10 üniteli sistemlerin dinamik ekonomik yük dağıtımı, emisyon dağıtımı ve dinamik ekonomik emisyon-yük dağıtımı gerçekleştirilmiştir. Mikro şebeke içeren sistem için ekonomik yük dağıtımı gerçekleştirilmiştir. Uygulamada güç denge kısıtı, generatör limitleri, hat kayıpları, rampa oranı kısıtları ve valf nokta etkisi dikkate alınmıştır. Analiz sonuçları literatürde yapılan çalışmaların bulguları ile karşılaştırılmış, GA ve PSO yöntemleri ile daha optimum sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Ayrıca bu yöntemler kendi arasında karşılaştırıldığında ise PSO algoritmasının daha uygun sonuçlar verdiği görülmüştür.

Gözat

Son Başvurular