Manyetik rezonans kuplaj yöntemiyle kablosuz güç aktarım sistemi tasarımı
Wireless power transmission system design via magnetic resonance coupling
- Tez No: 819343
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KADİR ERKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
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.
Özet (Çeviri)
With the widespread use of mobile electronic devices in recent years, advances have been made in wireless charging technology. Many studies have been conducted with different techniques on this subject, which brings advantages such as freedom of movement and ease of use by eliminating the problems caused by the cable. However, there is a need for new studies that will enable the widespread use of wireless charging technology in daily life. In this study, it is aimed to design and prototype a system with the magnetic resonance coupling method as it enables wireless power transfer with high efficiency at medium distances. In this way, it will be possible to charge electric vehicles and mobile electronic devices easily and with high efficiency. This thesis is intended to serve as a guide for researchers who are interested in wireless power transfer and who will work on this subject. In our study, first, the history of wireless power transfer is given and then different wireless power transfer techniques are given. Then the basic principle of the magnetic resonance coupling method is explained. Finally, the circuit design and coil design stages of the wireless power transfer system are discussed. The inverter circuit of the system is drawn using Altium Designer program. The coils used in the system were designed using analytical methods and verified in the ANSYS EM program. Litz cable wire is used in the coil to reduce losses due to skin and proximity effects. In the system which is designed, wireless power transmission is aimed at the maximum energy efficiency in the 7 cm air gap. The efficiency of the system was tested in the MATLAB Simulink environment. The system that is designed has been produced experimentally and wireless power transmission has been observed successfully in the 7 cm air gap 26,8 W with 91,42% efficiency and 44,3 W power with 88,49% efficiency.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlar için kablosuz şarj cihazı tasarımı
Designing a wireless charger for electrical vehicles
BEKİR FİNCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Geçiş metal bileşiklerinde manyetizma ve spin geçişleri
Magnetism and spin crossover in transition metal complexes
MEHMET ALİ VATANDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİKRİ ALTUN
- A coherent coupling between graphene plasmon and molecular vibration in strong coupling regime
Güçlü bağlantı rejiminde grafen plazmonu ve moleküler titreşim arasındaki tutarlı bağlantı
MD FAYSAL HOSSAIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Dr. WON MI AHN
- Innovative designs of RF transmit array coils and RF heating analysis of patients with implanted DBS
RF verici dizisi sargılarının yenilikçi tasarımları ve implante edilmiş DBS'li hastaların RF ısınma analizi
EHSAN KAZEMIVALIPOUR
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN ATALAR
- Optimization of coupled class-E RF power amplifiers for a transmit array system in 1.5t MRI
Kuplajlı E-sınıfı RF güç yükselteçlerinin 1.5t MRG verici dizisi sistemi için optimizasyonu
MUHAMMED SAİD ALDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN ATALAR