Elektrikli araçlar için 3 fazlı fırçasız DC motor sürücülerinde kullanılan SiC ve Si Mosfetlerin performans karşılaştırması
The performance comparison of the SiC and Si Mosfets used in 3-phaze brushless DC motor drivers for electric vehicles
- Tez No: 822262
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH ÇETİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Elektrikli araçlar motor, motor sürücü ve batarya sistemlerinden oluşmaktadır. Batarya kapasitesi sınırlı olması sebebiyle sistemin verimli bir şekilde çalışması gerekmektedir. Motor sürücü yapısında bulunan güç yarı iletkenleri bu sistemin verimliliği için önemlidir. Bu etki sistemin çalışma sıcaklığına ve güç oranına göre değişmektedir. Bu çalışma elektrikli araç yapısında kullanılacak olan bir Fırçasız DC Motor sürücüsünde kullanılan SiC (Silisyum Karbür) ve Si (Silisyum) Mosfetlerin sistem üzerindeki performans bakımından hangisinin avantajlı olduğunu ortaya koymaktır. Bu çalışmayı yaparken sistemin farklı güçlerde ve farklı sıcaklıklarda test edilebilmesi gereken bir simülasyon programına ihtiyaç duyulmuştur. Yapılan araştırmalar sonrası testlerin doğruluğu ve yapılacak olan deneylerin sonuçlarının rahat gözlemlenebilmesi için PSIM uygulaması üzerinde karar kılınmıştır. Sistem bu program üzerinde oluşturulmuş ve yapılan deneyler sonrası sonuçlar kıyaslanmıştır. Yapılan çalışmada motor sürücülerinin yapısında bulunan güç yarı iletkenleri hariç sistem özdeş olarak kullanılmıştır. Farklı Mosfet yapılı sistemler farklı yüklerde ve farklı ortam sıcaklıklarında kıyaslanarak sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda motorun boşta çalışma durumunda Si ve SiC Mosfetler neredeyse bir fark gözlemlenmezken, mekanik yük ve sıcaklık değerlerinin yükselmeye başlaması ile farklar gözlemlenmiştir. Sıcaklık durumlarına bakıldığı zaman Si Mosfetler SiC Mosfetlere göre %22'ye kadar daha fazla ısındığı gözlemlenmiştir. Mosfetlerin yüksek akımdaki çalışması sırasında incelenen sinyallerden Si Mosfetlerin anahtarlama hızlarının yavaşladığı, SiC Mosfetlerin ise etkilenmediği gözlemlenmiştir. Güç kaybı olarak kıyaslandığında Si Mosfetler SiC Mosfetlere göre daha fazla ısınması ve anahtarlama hızının yavaşlaması gibi durumlar yüzünden %226 daha fazla güç kaybına uğramıştır. Sonuç olarak SiC Mosfetler Si Mosfetlere göre özdeş sistemlerde belirgin bir şekilde daha verimli çalıştığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Electric vehicles consist of motor, motor driver and battery systems. Since the battery capacity is limited, the system must work efficiently. The power semiconductors in the motor driver structure are important for the efficiency of this system. This effect varies according to the operating temperature and power ratio of the systemThis study is to reveal which of the SiC (Silicon Carbide) and Si (Silicon) Mosfets used in a Brushless DC Motor driver to be used in the electric vehicle structure is advantageous in terms of performance on the system. While carrying out this study, a simulation program was needed, in which the system should be tested at different powers and different temperatures. After the researches, it was decided on the PSIM application in order to ensure the accuracy of the tests and the results of the experiments to be easily observed. The system was created on this program and the results were compared after the experiments. In the study, the system was used identically, except for the power semiconductors in the structure of the motor drivers. The results were obtained by comparing systems with different Mosfet structures at different loads and different ambient temperatures. As a result of the experiments, while Si and SiC Mosfets were almost not different in the idle state of the engine, differences were observed as the mechanical load and temperature values started to increase. When the temperature conditions are examined, it has been observed that Si Mosfets are heated up to 22% more than SiC Mosfets. During the high current operation of the Mosfets, it was observed that the switching speeds of the Si Mosfets slowed down, while the SiC Mosfets were not affected When compared in terms of power loss, Si Mosfets lost 226% more power than SiC Mosfets due to more heating and slower switching speed. As a result, it has been observed that SiC Mosfets work significantly more efficiently in identical systems than Si Mosfets.
Benzer Tezler
- İnsansız hava araçları için lineer elektromanyetik fırlatıcı sistem tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of linear electromagnetic launcher system for unmanned air vehicle
İSMAİL TOPALOĞLU
Doktora
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN GÜRDAL
- Elektrikli araçlar için fırçasız doğru akım motorlarının sensörsüz doğrudan moment kontrolünün güç geri kazanımlı olarak gerçekleştirilmesi
Implementation of sensorless direct torque control with power recovery mode for the bldcm in electrical vehicles
ERKAN KARAKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELAMİ KESLER
- Elektrikli araçlar için fırçasız doğru akım motor sürücüsü tasarımı ve adaptif kontrolü
Brushless direct current motor driver design and adaptive control for electric vehicles
ALİ BAHADIR
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER AYDOĞDU
- Determination of commutation sector in sensorless control of BLDC motors by maximum likelihood estimation method
Fırçasız doğru akım motorlarının algılayıcısız kontrolünde komütasyon bölgesinin en büyük olasılık tahmini yöntemi ile tespiti
ABDULKERİM AHMET KAPLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Ağır zırhlı araçlara yönelik 800 amper fırçasız 3 fazlı alternatör rotorunun üretimi ve izolasyon analizi
Production and insulation analysis of 800 ampere, brushless, 3 phase alternator rotor for heavy armor vehicles
CEYLAN KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mekatronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN VARAN