Optimum placement of high energy inductors for capacitive pulse power supplies
Kapasitif darbe güç kaynaklarında kullanılan yüksek güç bobinlerinin optimum yerleşimi
- Tez No: 698147
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE BOSTANCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Elektromanyetik fırlatıcı (EMF) sistemleri, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Mermi için gerekli ivmeyi sağlamak için kısa sürede büyük miktarda enerji sağlanmalıdır. Bu enerji türü genellikle kapasitif darbe güç kaynakları (DGK) ile sağlanır. EMF sistemlerinin toplam enerjisini artırmak için birçok darbe güç kaynağı ünitesi paralel olarak bağlanır. Kapasitif DGK'nın her bir modülü, yüksek enerjili kondansatör, şekillendirme bobini ve yarı iletkenler içerir. Şekillendirme bobinleri, modülün maksimum akımını sınırlamak için kullanılan hava çekirdekli bobinlerdir. Kompakt bir tasarım elde etmek için farklı modüllerin bobinleri yakın yerleştirildiğinden, manyetik alanları birbirini etkiler. Bu manyetik etki, ateşlenmeyen modüllerde yeterince yüksek bir negatif indüklenmiş voltaja yol açarsa, diyotlar iletime geçer ve iletimdeyken bu modül ateşlenirse diyot bozulabilir. EMF sistemlerinde diyotların bu şekilde iletime geçmesi durumunda ilgili modülün aktivasyonunu önleyen koruma sistemleri kullanılmaktadır. Koruma sistemleri arızayı önler fakat sistemin toplam enerjisini azaltır. Bu çalışma, kompakt bir güç kaynağı ile yarı iletken arızasını önlemek için bobinlerin konumlarını ve yönelimlerini, bunların yanında anahtarlama sırasını belirleyen bir tasarım metodolojisi önermektedir. Tasarım, istenen endüktans değerine sahip ve belirlenen yanal kuvvet sınırının altındaki olası indüktörlerin fiziksel boyutlarının belirlenmesiyle başlar ve 2 boyutlu sonlu eleman analiziyle simülasyonları yapılır. İndüktörler arasındaki mesafeler, önceden tanımlanmış farklı yerleşimler dikkate alınarak bir döngü içerisinde belirlenir. Bu yöntemde, diğer indüktörlerde ve sistem düzeyinde indüklenen gerilimleri tahmin etmek için kullanılan endüktans matrisini hesaplamak için 3 boyutlu sonlu eleman analizi modelleri kullanılır. Son olarak, her bir ateşleme dizisi adımı için en uygun modülleri seçmek adına optimum anahtarlama algoritması tasarlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Electromagnetic launcher (EML) systems convert electrical energy into mechanical energy. A large amount of energy must be supplied in a short time period to provide the necessary acceleration for the projectile. This type of energy is generally provided by capacitive pulsed power supplies (PPS). Many PPS units are connected in parallel to increase the total energy. Each module of a capacitive PPS includes high energy capacitor, shaping inductor, and semiconductors. The shaping inductors are air-core type inductors that are used to limit maximum current of the module. Since the shaping inductors of different modules are placed close by to achieve a compact design, their magnetic fields affect each other. If this magnetic coupling leads to a high enough negative induced voltage in non-conducting modules, the freewheeling diode may fail if the particular module is fired as the diode is open. Thus, protection systems that avoid the activation of a modules while their diodes are in conduction are used in EML systems. The protection system avoids the fault but decreases the energy of the supply. This study proposes a design methodology that determines the positions and orientations of shaping inductors as well as the switching sequence to avoid semiconductor fault with a compact power supply. The design starts by determination of the physical dimensions of possible inductors with the desired inductance value and also capable of withstanding lateral electromagnetic forces by using 2D finite element analysis (FEA) simulations. The distances between the inductors are determined by an iterative approach by considering the different pre-defined placements. In this method, 3D FEA models are used to calculate the inductance matrix, which are used to estimate the induced voltages in other inductors and also in the system level simulation models. Finally, an optimum switching algorithm is presented that selects the most appropriate module firing sequence for a switching sequence.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlar için lityum iyon batarya paketinin termal yönetimi
Thermal management of lithium-ion battery pack for electric vehicles
ZİYAETTİN ATILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YİĞİT
- Senkron relüktans motorlarda rotor tasarımı ile performans arttırılması
Performance enhancement of synchronous reluctance motors with rotor design
HELİN KAHRIMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FADIL KUYUCUOĞLU
- Elektrikli bisikletler için fırçasız doğru akım motoru tasarımı ve üretimi
Design and implementation of brushless dc motor for electric bicycles
GAMZE TANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme yöntemleri ile WNbMoVAlxCry (x, y = 0 – 1,0) refrakter yüksek entropi alaşımlarının sentezlenmesi ve ilişkin karakterizasyon çalışmaları
Synthesis and related characterization investigations of WNbMoVAlxCry (x, y = 0 – 1,0) refractory high entropy alloys by mechanical alloying and pressureless sintering methods
CEM ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Santrifüj eğirme sistemi ile üretilen liflerle yapılan kompozitlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Definition of mechanical properties from centrifugal spun fibrous composites
HARUN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
YRD. DOÇ. ALİ KILIÇ