Concurrent operation of wireless power transfer based contactless slip ring and motor drive system with a single converter
Kablosuz güç aktarım tabanlı temassız kayma halkası ve motor sürücü sisteminin tek bir dönüştürücü ile eş zamanlı çalışması
- Tez No: 759363
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OZAN KEYSAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Bu tez, tek bir evirici kullanarak kablolu ve kablosuz sistemlere eş zamanlı güç aktarımı için yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Önerilen bu yaklaşım, sensor, radar veya rüzgar türbini hatve kontrolü gibi uygulamalarda kullanılan temassız kayma halkalarının (TKH) kablosuz güç aktarım (KGA) sistemlerine uygun maliyetli bir çözüm sunar. Geleneksel sistemlerde iki ayrı dönüştürücü vardır: biri motor sürücüsü için, diğeri KGA sistemi içindir. Motor sürücüsünün düşük frekanslı bileşenin hala motoru sürmek için kullanırken, anahtarlama harmoniklerinin ise KGA sistemini harekete geçirmek için kullanılabileceği önerilmektedir. Böylece, KGA sistemlerinin dönüştürücüsü ortadan kalkar. Ancak geçmişte, Si-tabanlı geleneksel motor sürücüler 20kHz in altında anahtarlama frekanslarına kadar izin verdikleri için KGA sistemlerinin boyutları büyük oluyordu. Günümüzde geniş bant aralıklı cihazların geliştirilmesiyle, anahtarlama frekansı 100kHz e kadar önemli ölçüde artmış ve önerilen sistem uygulanabilir hale gelmiştir. Ancak, anahtarlama bileşeninin bağımsız kontrolü, geleneksel darbeli genişlik modülasyon (DGA) tekniklerini kullanırken zordur. Bu çalışmada, yeni eş zamanlı operasyon yöntemleri geliştirilmiştir. DC motor sürücülerinde, önerilen frekans/görev çevrimi yöntemi kullanılan çift kutuplu-DGA matematiksel olarak analiz edilir ve yöntem, bir GaN tabanlı tam köprü (TK) dönüştürücü tarafından sürülen bir seri seri (SS) KGA sistemi ile deneysel olarak doğrulanır. AC motor sürücülerinde önerilen taşıyıcı-faz-kayması/modülasyon indeksi yönteminin uygulandığı sinüzoidal-DGA analiz edilmiştir. İlk olarak, asenkron motor (AM) ve bir SS-KGA sisteminin eş zamanlı çalışması, GaN-tabanlı bir evirici ile deneysel olarak doğrulanmıştır. İkinci olarak, önerilen sistem, bir senkron makinenin alan sargısının ikazında kullanılır. Rotor tarafında hafiflik elde etmek için bir seri-hiç (SH) KGA sistemi kullanılır ve çıkış kapasitansını azaltmak için değişken taşıyıcı-faz kayması yöntemi kullanılır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a novel approach for concurrent power transfer to wired and wireless systems using a single inverter. This proposed approach fits a cost-effective solution to wireless power transfer (WPT) systems used in contactless slip rings (CSR) applications such as sensors, radars, or wind-turbine pitch controls. In conventional systems, there are two separate converters: one is for the motor drive, and the other is for the WPT system. It is proposed that the switching harmonics of the motor drive can also be utilized to excite the WPT system while the low-frequency component can still be used to drive the motor. Thus, the converter of WPT systems is eliminated. In the past, however, conventional Si-based motor drives allow switching frequencies below 20kHz, making the WPT system bulky. Nowadays, with the development of wide-bandgap devices, the switching frequency has considerably increased up to 100kHz, making the proposed system a feasible size. However, the independent control of switching and low-frequency components is challenging while utilizing the conventional motor driving PWM techniques. In this study, novel concurrent operation methods are developed. In DC motor drives, the bipolar-PWM with the proposed frequency/duty cycle control is analyzed mathematically, and it is experimentally verified with a series-series (SS) WPT system and a DC motor driven by a GaN-based full-bridge (FB) converter. In AC motor drives, SPWM with the proposed carrier-phase-shift / modulation index control is analyzed mathematically. Firstly, the concurrent operation of the induction motor (IM) and an SS-WPT system for rotating electronic loads is experimentally verified with a GaN-based inverter. Secondly, the field winding of the wound-field synchronous motor is excited by the proposed method. In order to achieve light-weight on the rotor side, a series-none (SN) WPT system is used, and varying carrier-phase-shift is used to reduce the output capacitance.
Benzer Tezler
- Multiband and concurrent matching network design
Çokluband ve eş zamanlı empedans uydurma devresi tasarımı
SERKAN YILDIZ
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiIşık ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AKSEN
- 5G uygulamaları için DGS kullanılarak mikroşerit yapıların analizi
Analysis of microstrip structures using DGS for 5G applications
BURAK DÖKMETAŞ
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEL AKÇAM
PROF. DR. ERDEM YAZGAN
- Energy efficient resource allocation for future wireless communication systems
Gelecek nesil kablosuz haberleşme sistemleri için enerji verimli kaynak tahsisi
MEHDI SALEHI HEYDAR ABAD
- Optimization framework for simultaneous transmit and receive operations in wireless local area network
Kablosuz yerel alan ağında eş zamanlı iletim ve alım eniyilemesi
EGE BİLALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OYA KARAŞAN
- Jeofon dizinleri vasıtasıyla sismik yön tespiti
Seismic direction estimation via geophone arrays
ARDA ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKGÜL