Geri Dön

Design and analysis of a six-phase Vienna rectifier

Altı fazlı Viyana doğrultucu tasarımı ve analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 887679
  2. Yazar: FURKAN DURAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 102

Özet

Viyana doğrultucu, adı Avusturya'nın Viyana şehrinden alınmıştır. Doğrultucu, ilk olarak telekomünikasyon güç kaynakları için kullanılmak üzere geliştirildi, ancak o zamandan beri çok çeşitli uygulamalarda benimsenmiştir. Viyana doğrultucu, çeşitli uygulamalar için çok yönlü ve güvenilir bir güç kaynağı devresidir. Viyana doğrultucu, alternatif akımı (AC) doğru akıma (DC) dönüştürmek için kullanılan elektronik bir devredir. Doğrultucu, AC sinyalini bir diyot köprüsü kullanarak dönüştürür ve ardından bir kapasitörü kullanarak düzeltir. Diyot köprüsü dört diyottan oluşur ve AC sinyalini tek yönlü olarak yönlendirir. Bu, sinyalin hem pozitif hem de negatif yarım periyodlarında aynı yönde akmasına izin verir. Düzleştirilmiş sinyal daha sonra bir kapasitöre kullanılarak düzeltilir. Kapasitör, sinyalin dalgalanmasını filtreler, bu da daha yumuşak bir çıkış sinyali oluşturur. Telekomünikasyon ekipmanı, güvenilir bir şekilde çalışabilmeleri için kararlı ve düzenlenmiş DC güç kaynaklarına ihtiyaç duyar. Viyana doğrultucular, yüksek verimlilikleri, düşük gürültüleri ve yüksek akım yükleri ile başa çıkma yetenekleri nedeniyle bu uygulama için idealdir. Baz istasyonları, anahtarlama ekipmanları ve yönlendiricilerde, telekomünikasyon cihazları için AC şebeke voltajını düzenlenmiş DC voltaja dönüştürmek için kullanılırlar. Ayrıca, LED aydınlatma sistemleri enerji verimliliği ve uzun ömürleri nedeniyle giderek daha popüler hale geliyor. Viyana doğrultucular, AC şebeke voltajını LED ışıkları sürmek için düzenlenmiş DC voltajına dönüştüren LED sürücülerin önemli bir bileşeni olarak kullanılabilir. Yüksek akım yükleri ile başa çıkma ve düşük dalgalanmalar üretme yetenekleri, onları LED uygulamaları için ideal hale getirir. UPS sistemleri, kesinti veya kesinti sırasında sürekli güç kaynağı gerektiren kritik uygulamalar için gereklidir. Öte yandan, endüstriyel motor sürücüleri, elektrik motorlarının hızını ve torkunu kontrol eder ve bunlar imalat, nakliye ve diğer endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Viyana doğrultucular, DC motorları sürümek için AC şebeke voltajını DC voltaja dönüştürmek veya indüksiyon motorları tarafından üretilen AC'yi doğrultmak için motor sürücülerinde kullanılabilir. Diğer yandan tıbbi ekipmanlar, doğru ve güvenilir çalışmayı sağlamak için genellikle kararlı ve düzenlenmiş DC güç kaynaklarına ihtiyaç duyar. Viyana doğrultucular, düşük gürültüleri ve yüksek akım yükleri ile başa çıkma yetenekleri nedeniyle bu uygulamalar için idealdir. Tıbbi görüntüleme cihazları, yaşam desteği ekipmanları ve diğer tıbbi cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Akü şarj sistemleri, elektrikli araçlar, el aletleri ve mobil cihazlar gibi çeşitli uygulamalarda pilleri şarj etmek için kullanılır. Viyana doğrultucular, şarj işlemini kontrol etmek ve şarj voltajını ve akımını düzenlemek için pil şarj cihazlarında kullanılabilir. Verimlilikleri ve yüksek akım yükleri ile başa çıkma yetenekleri, onları akü şarjı uygulamaları için ideal hale getirir. Viyana doğrultucularının bir numaralı uygulamalarından biri, MEA ve uçaklarda kullanılan yardımcı güç ünitesi (APU) veya uçak üzerindeki jeneratörlerden AC gücünün DC gücüne dönüştürülmesidir. Bu, tahrik sistemlerine, aviyoniklere, aydınlatmaya ve diğer temel bileşenlere güç dağıtımını içerir. Güç dönüştürme dışında, Viyana doğrultucular ayrıca uçak sistemlerinde kullanılan elektrik motorlarının ve motor sürücülerinin kontrol ve düzenlenmesinde de kullanılmaktadır. Yüksek akım yükleri ile başa çıkma ve kararlı DC güç sağlama yetenekleri, bu elektrik sistemlerinin doğru ve verimli çalışması için kritik öneme sahiptir. Ayrıca altı fazlı sistemlerin artması, altı fazlı doğrultuculara olan talebi artırdı. Altı fazlı doğrultma, yüksek güç yoğunluğu ve düşük dalgalanma gerektiren modern uygulamalarda giderek daha önemli hale gelen, altı alternatif akım (AC) kaynağı kullanan bir güç dönüştürme tekniğidir. Altı fazlı doğrultucular, tek fazlı veya üç fazlı düzeltmeye kıyasla DC çıkışta çok daha düşük bir dalgalanma oluşturur. Bunun nedeni, altı AC kaynağın zaman içinde eşit aralıklarla yerleştirilmiş olmasıdır, bu da AC dalga formunu yumuşatmaya yardımcı olur. Altı fazlı doğrultucular, tek fazlı veya üç fazlı muadillerine göre daha yüksek güç yoğunluklarında çalışabilir. Bunun nedeni dalgalanma kontrolünü kaybetmeden daha yüksek akım yükleri ile başa çıkabilmeleridir. Altı fazlı doğrultucular, tek fazlı veya üç fazlı doğrultuculara göre daha az gürültü üretirler. Bunun nedeni, daha düşük bir dalgalanma frekansına sahip olmalarıdır, bu da gürültünün hassas elektronik devreleri etkilemesini daha zorlaştırır. Bu çalışmada, altı fazlı bir Viyana doğrultucu tasarlandı ve performansı üç fazlı bir Viyana doğrultucunun performansıyla karşılaştırıldı. Güç kaybı, toplam harmonik bozulma (THD) ve yarıiletken sıcaklığı, PLECS'deki simülasyon modelleri aracılığıyla analiz edildi. Talep edilen çıkış voltajı 650V, 700V, 750V ve 800V'dir ve talep edilen çıkış akımları 4A, 8A, 12A, 16A, 20A, 24A, 28A, 32A ve 36A'dır. Bu voltajlar ve akımlar simülasyonda çalıştırıldı ve sonuçlar sunuldu. Tasarlanan Viyana doğrultucularının kullanılan kontrol yöntemi histeresis kontrolüdür. Histeresis kontrolü, çıkış voltajını düzenlemek için Viyana doğrultucularında kullanılan bir kontrol stratejisidir. Bu nedenle, altı fazlı Viyana doğrultucu, üç fazlı Viyana doğrultucusuna göre daha fazla avantaja sahiptir. Üç fazlı doğrultucuya göre aynı çıkış gücü elde etmek için altı fazlı doğrultucu daha az anahtarlama işlemi gerektirir ve faz başına düşen akım miktarı yüksek güçlerde azalmıştır. Bu, daha düşük anahtarlama ve iletim kayıplarına ve dolayısıyla daha düşük güç kaybına neden olur. Altı fazlı doğrultucu, üç fazlı doğrultucudan daha yumuşak bir çıkış voltajı üretir. Bu, özellikle yüksek güç talepleri için giriş akımının THDsinin daha düşük olması anlamına gelir. Altı fazlı doğrultucu, üç fazlı doğrultucudan daha düşük anahtarlama kaybı ve iletim kaybına sahiptir. Bu, daha düşük yarıiletken sıcaklığına neden olur.

Özet (Çeviri)

The Vienna rectifier is named after the city of Vienna, Austria. The rectifier was originally developed for use in telecommunications power supplies, but it has since been adopted for a wide range of applications. The Vienna rectifier is a versatile and reliable power supply circuit that is well-suited for a variety of applications. A Vienna rectifier is an electronic circuit used to convert an alternating current (AC) to direct current (DC). The rectifier converts the AC signal using a diode bridge and then smooths it using a capacitor. The diode bridge consists of four diodes and directs the AC signal in a single direction. This allows the signal to flow in the same direction during both the positive and negative half-periods of the signal. The rectified signal is then smoothed using a capacitor. The capacitor absorbs the signal's ripple, creating a smoother output signal. Telecommunications equipment requires stable and regulated DC power supplies to operate reliably. Vienna rectifiers are well-suited for this application due to their high efficiency, low noise, and ability to handle high current loads. They are often used in base stations, switching equipment, and routers to convert AC mains voltage into regulated DC voltage for telecom devices. Further, LED lighting systems are becoming increasingly popular due to their energy efficiency and long lifespan. Vienna rectifiers are a key component in LED drivers, which convert AC mains voltage into DC voltage with a regulated current for driving LED lights. Their ability to handle high current loads and generate low ripples makes them ideal for LED applications. On the other hand, UPS systems are essential for critical applications that require continuous power supply during power outages or disturbances. On the other hand, Industrial motor drives control the speed and torque of electric motors, which are widely used in manufacturing, transportation, and other industrial applications. Vienna rectifiers can be used in motor drives to convert AC mains voltage into DC voltage for driving DC motors or to rectify the AC generated by induction motors. Medical equipment often requires stable and regulated DC power supplies to ensure accurate and reliable operation. Vienna rectifiers are well-suited for this application due to their low noise and ability to handle high current loads. They are often used in medical imaging devices, life support equipment, and other medical devices. Battery charging systems are used to charge batteries in various applications, such as electric vehicles, power tools, and mobile devices. Vienna rectifiers can be used in battery chargers to control the charging process and regulate the charging voltage and current. Their efficiency and ability to handle high current loads make them well-suited for battery charging applications. One of the primary applications of Vienna rectifiers is MEA, and it is the conversion of AC power from onboard generators or the aircraft's auxiliary power unit (APU) to DC power for various electrical systems. This includes power distribution to propulsion systems, avionics, lighting, and other essential components. In addition to power conversion, Vienna rectifiers are also being employed in the control and regulation of electric motors and motor drives used in aircraft systems. Their ability to handle high current loads and provide stable DC power is crucial for the accurate and efficient operation of these electric systems. Increasing of the six phases systems caused demand of the six phase rectifications. Six-phase rectification is a power conversion technique that uses six alternating current (AC) sources to deliver a smoother and more stable direct current (DC) output. This technique is becoming increasingly important in modern applications where high-power density and low ripple are required. Six-phase rectification produces a much lower ripple in the DC output compared to single-phase or three-phase rectification. This is because the six AC sources are evenly spaced in time, which helps to smooth out the AC waveform. Six-phase rectifiers can operate at higher power densities than their single-phase or three-phase counterparts. This is because they can handle higher current loads without sacrificing ripple control. Six-phase rectifiers produce less noise than single-phase or three-phase rectifiers. This is because they have a lower ripple frequency, which makes it more difficult for the noise to couple into sensitive electronic circuits. In this study, a six-phase Vienna rectifier was designed, and its performance was compared to that of a three-phase Vienna rectifier. Power loss, total harmonic distortion (THD), and semiconductor temperature were analyzed through their simulation models in PLECs. Requested output voltages are 650V, 700V, 750V and 800V, and requested output currents are 4A, 8A, 12A, 16A, 20A, 24A, 28A, 32A and 36A. Configurations of these voltages and currents were run in simulation, and results were presented. The used control method of the designed Vienna rectifiers is hysteresis control. Hysteresis control is a used control strategy employed in Vienna rectifiers for regulating the output voltage. Consequently, the six-phase Vienna rectifier has more advantages over the three-phase Vienna rectifier. A six-phase rectifier requires fewer switching operations to achieve the same output power as a three-phase rectifier. This results in lower switching losses and, therefore, lower power loss. A six-phase rectifier produces a smoother output voltage than a three-phase rectifier. This results in lower THD of the input current, especially for high power demands. A six-phase rectifier uses a lower switching loss, and conduction loss than a three-phase rectifier. This results in lower semiconductor temperature.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    19431

    Altı fazlı enerji iletim sistemlerinde seri kompansator lokalizasyonunun tayini

    The Localization of condansators in series on a 380 kv six-phase tranmission system

    AHMET ECEVİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1990

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. H. NUSRET YÜKSELER

  2. Tez No

    637012

    Design and analysis of a VTOL tilt-wing UAV

    Dikey iniş ve kalkış yapabilen ve kanatlari döndürülebilen bir insansız hava aracının tasarımı ve analizi

    HASAN ÇAKIR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ

  3. Tez No

    14417

    Altı fazlı enerji iletim sistemlerinde şönt reaktör lokalizasyonunun etkilerinin incelenmesi

    The Studying on localization effects of shunt reactors in six-phase power transmission systems

    FATMA GÜL ÜNLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. H. NUSRET YÜKSELER

  4. Tez No

    855698

    Anlatıların dili üzerinden kliniği ve klinik eğitimi düşünmek: anlatı analizi

    Thinking clinic and clinical education through the language of narratives: Narrative analysis

    MERVE SARAÇOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Eğitim ve ÖğretimMarmara Üniversitesi

    Tıp Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLPINAR

  5. Tez No

    782512

    F-16 jet uçağı için açık model izleme tabanlı boylamsal kontrolör tasarımı ve hücum açısı kestirimi

    Explicit model following based longitudinal controller design and angle of attack estimation for F-16 jet aircraft

    GÜLŞAH KESGİN ERTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU

Geri Dön