Kesintisiz güç kaynaklarında sic mosfet ve si IGBT tabanlı dönüştürücü topolojilerinin karşılaştırmalı performans analizi
Comparative performance analysis of sic mosfet and si IGBT based converter topologies in uninterruptible power supplies
- Tez No: 1018534
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT KALE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Düzce Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kesintisiz Güç Kaynakları (KGK), kritik sistemlerin güvenli bir şekilde çalışabilmesi için yüksek verimlilik ve güç kalitesi gerektiren yapılardır. Silisyum (Si) tabanlı yarı iletkenlerin fiziksel limitleri, artan güç yoğunluğu beklentileri karşısında bu sistemlerin performansını daha da ileriye taşımayı zorlaştırmaktadır. Güç elektroniğinde Silisyum Karbür (SiC) gibi yeni nesil cihazların kullanılması, anahtarlama kayıplarını ve sistemin fiziksel boyutlarını küçültmek için önemli bir çözüm potansiyeline sahiptir. Ancak, KGK tasarımlarında toplam maliyeti ve boyutu optimize ederken en yüksek performansı sağlayacak topolojinin ve anahtar türünün belirlenmesi önemli bir mühendislik sorunudur. Sonuç olarak, bu ihtiyaçları karşılayacak en uygun sistemin seçilebilmesi için kapsamlı bir analize ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, 40 kVA gücündeki çevrimiçi KGK sistemleri için 2-Seviyeli (2L) Si IGBT, 3-Seviyeli Nötr Noktası Kenetli (3L NPC) Si IGBT ve 2L SiC MOSFET topolojilerinin karşılaştırmalı performans analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında üç topolojinin matematiksel kayıp modelleri çıkarılmış, simülasyonları yapılmış ve deneysel doğrulama için laboratuvar ortamında prototipleri test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, en düşük gerilim harmoniğini 3L NPC Si IGBT topolojisi sağlarken; 2L SiC MOSFET sisteminin tam yükte ulaştığı %95.91 verim ve minimum hacim değeriyle, geleneksel yöntemlere kıyasla yeni nesil KGK sistemleri için çok daha verimli ve kompakt bir çözüm olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Uninterruptible Power Supplies (UPS) are critical systems that require high efficiency and power quality to ensure the safe operation of sensitive loads. The physical limits of Silicon (Si)-based semiconductors make it difficult to further advance the performance of these systems in response to increasing power density expectations. The use of next-generation devices such as Silicon Carbide (SiC) in power electronics presents significant potential for reducing switching losses and the physical dimensions of the system. However, determining the topology and switch type that will provide maximum performance while optimizing the overall cost and footprint in UPS designs is a prominent engineering challenge. Consequently, a comprehensive analysis is required to select the most suitable system to meet these demands. In this study, a comparative performance analysis of 2-Level (2L) Si IGBT, 3-Level Neutral Point Clamped (3L NPC) Si IGBT, and 2L SiC MOSFET topologies was conducted for 40 kVA online UPS systems. Within the scope of the research, mathematical loss models of the three topologies were derived, simulations were performed, and prototypes were tested in a laboratory environment for experimental validation. The obtained results indicated that while the 3L NPC Si IGBT topology provided the lowest voltage harmonic distortion, the 2L SiC MOSFET system achieving 95.91% efficiency at full load and a minimum physical volume proved to be a significantly more efficient and compact solution for next-generation UPS applications compared to conventional methods.
Benzer Tezler
- Si IGBT ile SiC MOSFET yarı iletken anahtarlarının 3 fazlı eviriciler üzerindeki güç kayıp ve verim analizi
Power losses and efficiency analysis of Si IGBT and SiC MOSFET semiconductor switches on 3 phase inverters
MACİT AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSOY BEŞER
- Hesaplama yükü azaltılmış model öngörülü kontrol yönteminin üç seviyeli T tipi evirici için uygulanması
Application of a model predictive control method with reduced computational load for a three-level T-type inverter
AYKUT BIÇAK
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYETÜL GELEN
- Non-orthogonal multiple access techniques for satellite networks
Uydu ağları için dik olmayan çoklu erişim teknikleri
MEHMET CAN
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Otomatik yineleme istemeli işbirlikli iletimde enerji hasatlama
Energy harvesting in arq-based cooperative communication
EMİRHAN ÖZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- Anahtarlamalı güç kaynağı transformatörü tasarımı ve magnetik malzeme seçimi
Başlık çevirisi yok
AHMET GÜRBÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN TACER