Geri Dön

Havai rüzgar enerji sistemleri için çift modlu enerji dönüşüm ünitesinin çok fizikli analitik tasarımı ve optimizasyonu

Analytical design and multiphysics optimization of a dual mode energy conversion unit for airborne wind energy systems

  1. Tez No: 893275
  2. Yazar: ESRA ÇELİK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUHAMMET GARİP, DOÇ. DR. KADİR ERKAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Son yıllarda geleneksel rüzgar türbini teknolojilerinin teknik ve ekonomik sınırlamaları, yüksek irtifa ve havaî rüzgar enerji sistemlerine yönelik önemli araştırmalara yol açmıştır. Bu çalışma, entegre tip havaî rüzgar enerji sistemi için çok modlu çalışan bir elektrik makinesinin tasarımını ve optimizasyonunu kapsamaktadır. Tasarım süreci, çoklu-fiziksel bir yaklaşımla analitik elektromanyetik modelin ve çok amaçlı genetik algoritmaların (MOGA) kullanımını içermektedir. Analitik elektromanyetik model, sürekli mıknatıs senkron makine (SMSM) için geliştirilmiş ve tasarım sürecinde kullanılmıştır. Güç yoğunluğunu artırmak amacıyla kobalt-demir manyetik malzeme tercih edilmiştir. Makine, 600 V DC gerilim koşullarında optimize edilmiş ve iki boyutlu sonlu elemanlar yöntemi (SEY) ile doğrulanmıştır. Bu optimizasyon sonucunda, makinenin 1.8 kW/kg güç yoğunluğuna ve \%96 verimliliğe ulaştığı belirlenmiştir. Termal analizler, makinenin hem motor hem de generatör modlarında sargı ve mıknatıs sıcaklıklarının kritik eşiklerin altında kaldığını doğrulamıştır. Ayrıca, mekanik dayanıklılık analizleri, stator yüzeyindeki kayma gerilmesinin belirtilen limitlerin altında olduğunu ve tasarımın mekanik açıdan güvenilir olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, entegre tip havaî rüzgar enerji sistemleri için yüksek performanslı ve güvenilir bir makine tasarımının başarıyla gerçekleştirildiğini ve elde edilen sonuçların tasarımın pratikteki etkinliğini doğruladığını ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

In recent years, the technical and economic limitations of conventional wind turbine technologies have led to significant research efforts focused on high-altitude and airborne wind energy systems. This study encompasses the design and optimization of an electric machine operating in multiple modes for a flying-generator airborne wind energy system. The design process incorporates a multi-physical approach using an analytical electromagnetic model and multi-objective genetic algorithms. The analytical electromagnetic model has been developed for a Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Machine (SMPSM) and utilized throughout the design process. Cobalt-iron magnetic material was selected to enhance power density. The machine was optimized under 600 V DC voltage conditions and validated using two-dimensional Finite Element Method (FEM) analysis. As a result of this optimization, the machine achieved a power density of 1.8 kW/kg and an efficiency of 96\%. Thermal analyses confirmed that the temperatures of the windings and magnets remain below critical thresholds in both motor and generator modes. Additionally, mechanical durability analyses demonstrated that the shear stress on the stator surface is within specified limits, indicating the mechanical reliability of the design. This study successfully demonstrates the design of a high-performance and reliable machine for airborne wind energy systems with a flying generator, and the results validate the effectiveness of the design in practical applications.

Benzer Tezler

  1. Physical layer security performance of satellite networks

    Uydu ağlarının fiziksel katman güvenlık başarımı

    OLFA BEN YAHIA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Prof. Dr. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT

    Assoc. Prof. Dr. EYLEM ERDOĞAN

  2. Güneş enerjisi destekli bir termoelektrik iklimlendirme sisteminin tasarımı

    Design of solar assisted thermoelectric air-conditioning system

    MANUEL FERNANDO ARIZA TABA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    EnerjiEge Üniversitesi

    Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KORAY ÜLGEN

  3. Çift katmanlı düşürücü tip DC-DC çevirici tabanlı yeni bir adaptif mppt algoritması geliştirilmesiyle enerji verimliliğinin arttırılması

    Increasing energy efficiency by developing a new adaptive mppt algorithm based on a two-legged interleaved DC-DC buck converter

    SİNAN SARIKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENK YAVUZ

  4. Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi

    Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque

    EVREN YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE

  5. Thermo-elastic analysis and multi objective optimal design of functionally graded flywheel for energy storage systems

    Enerji depolama sistemleri için fonksiyonel derecelendirilmiş volan termoelastik analizi ve çok parametreli optimizasyonu

    ALPER UYAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM OZKOL