Geri Dön

Nonlinear characterization, circuit-based modeling and analysis of single-core fluxgate current sensors

Tek manyetik nüveli fluxgate akım sensörlerinin doğrusal olmayan karakterizasyonu, devre tabanlı modellemesi ve analizi

  1. Tez No: 900088
  2. Yazar: YUNUS ÇAY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. OZAN KEYSAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN DEMİROK
  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: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 116

Özet

Fluxgate akım sensörleri, doğruluk ve doğrusalıklarıyla öne çıkarak, kaçak akım koruma röleleri (RCD'ler) gibi güvenlik odaklı uygulamalar için uygun hale gelmiştir. Özellikle, tek nüveli fluxgate akım sensörlerinin doğru akım ölçüm yeteneği ve yeterli bant genişliği, onları Tip B RCD'ler için ideal kılmaktadır. Ancak, bu sensörlerin basit yapıları, doğrusal olmayan çalışma nedeniyle zorluklarla karşılaşmaktadır. Doğrusal olmayan çalışmayı tanımlayan diferansiyel denklemler, her sürekli BH eğrisi yaklaşım fonksiyonu için klasik yöntemlerle çözülememektedir. Bu nedenle, doğrusal olmayan BH eğrisini ve sensörün çalışmasını ele almak için literatürde kesikli modeller ve varsayımlar öne sürülmüştür. Doğrusal olmayan çalışma karakteristiklerini incelemek için sayısal analiz bir alternatif olsa da, fluxgate transdüktörlerinin modellenmesi ve simülasyonu literatürde ayrıntılı olarak ele alınmamıştır. Bu tez, fluxgate transdüktörleri için yeni modelleme yaklaşımlarını ve devre tabanlı analizleri sunmaktadır. Fluxgate sensörlerinin modellenmesi ve simülasyonu, her ne kadar kısa ve öz analitik denklemler sağlamasa da doğrusal olmayan devre davranışı hakkında değerli bilgiler sunmaktadır. Ayrıca, bu tez, sabit frekans uyarımlı tek nüveli fluxgate akım sensörleri için sürekli BH eğrisi yaklaşımına dayalı doğrusal olmayan bir analitik model sunmaktadır. Bu matematiksel model, sensörün doğru akım aktarım karakteristiklerini doğru bir şekilde temsil etmektedir. Son olarak, tezde tek nüveli fluxgate akım sensörleri için tasarım göz önünde bulundurulmuş, doğrusal olmayan çalışmanın sensör performansına etkisi analiz edilmiştir. Bu analizlerde, doğrusalık, ölçüm aralığı, hassasiyet ve bant genişliği gibi parametrelerin performansa etkisi detaylı incelenmiştir. Modelleme çalışmaları, deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Ayrıca, açık devre ve kapalı devre tek nüveli self-oscillating fluxgate sensörleri için bir PCB tasarlanmış ve sabit frekans uyarımlı fluxgate akım sensörü için bir deneysel düzenek kurulmuştur.

Özet (Çeviri)

Fluxgate current sensors are highly regarded for their accuracy and linearity, making them suitable for safety-related applications such as residual current devices (RCDs). Particularly, the DC measurement capability and sufficient bandwidth of single-core fluxgate current sensors make them ideal for Type B RCDs. However, their simple structure is challenged by the nonlinear operation. The differential equations describing the nonlinear operation could not be solved with classical methods for every continuous BH curve approximation function. Therefore, the piecewise models and assumptions have been stated to address the nonlinear BH curve and sensor operation. Although numerical analysis is an alternative for examining the nonlinear operational characteristics, the modeling and simulation of fluxgate transducers are not adequately elaborated in the literature. This thesis presents new modeling approaches and circuit-based analyses of fluxgate transducers. Modeling and simulation of fluxgate sensors may not yield succinct analytical equations but offer valuable insights into nonlinear circuit behavior. Besides, the thesis presents a nonlinear analytical model based on continuous BH curve approximation function for fixed-frequency excited single-core fluxgate current sensors. The accurate mathematical model accurately represents the DC transfer characteristics of the sensor. Finally, the thesis presents a design consideration for single-core fluxgate current sensors. The impact of design parameters on sensor performance, such as linearity, measurement range, sensitivity, and bandwidth, is thoroughly analyzed. The modeling studies are validated with experimental results. PCB is designed for open-loop and closed-loop single-core self-oscillating fluxgate current sensors. Also, an experimental setup is constructed for the fixed-frequency excited fluxgate current sensor.

Benzer Tezler

  1. Destek vektör makinelerinin mikrodalga teori ve tekniğindeki uygulamaları

    The applications of support vector machines in microwave theory and technique

    NURHAN TÜRKER TOKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ

  2. Fabrication, modeling and characterization of GaN HEMTs, and design of high power MMIC amplifiers

    GaN HEMT yapılarının üretimi, modellenmesi ve ölçümü, ve yüksek güçlü MMIC yükselteçlerin tasarımı

    MUHAMMED ABDULCELİL ACAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EKMEL ÖZBAY

  3. Design considerations, modeling and characterization of GaN HEMTs and design of high frequency and high power MMIC amplifiers

    GaN HEMT yapılarının tasarımı, modellenmesi ve ölçümleri, ve yüksek hızlı ve yüksek güçlü MMIC yükselteçlerin tasarımı

    ÖMER CENGİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞULLARI

  4. Design of an ultrawide band microstrip amplifier using 3D Sonnet based SVRM with particle swarm optimization

    Bir ultra-geniş bandlı mikroşerit kuvvetlendiricisinin 3-D Sonnet tabanlı DVRM kullanılarak parçacık sürü optimizasyonu ile tasarımı

    AHMET KENAN KESKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ

  5. Elektrikli araçlardaki lityum iyon bataryalar için şarj durumu tahmini

    State of charge estimation for lithium-ion batteries in electric vehicles

    EGE ANIL BOSTAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. VOLKAN SEZER