Silisyum (Si) ve silisyum karbür (SiC) yarı iletkenlerin yükseltici tip (boost) dönüştürücü uygulamasında performans karşılaştırılması
Performance comparison of silicin (Si) and silicon carbide (SiC)semiconductors in boost converter application
- Tez No: 916929
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE AKARSLAN, DOÇ. DR. SAİD MAHMUT ÇINAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Güç elektroniği devrelerinde anahtarlama elemanı olarak Silisyum (Si) tabanlı yarı iletkenler yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, Si tabanlı yarı iletkenler teorik sınırlarına çok yaklaşmış ve bu alandaki ilerlemeler yavaşlamıştır. Son dönemde geliştirilen geniş bant aralıklı Silisyum Karbür (SiC) yarı iletkenler, düşük kayıp, yüksek elektrik dayanımı ve yüksek sıcaklık dayanımı özellikleri ile Si yarı iletkenlerin yerini almaya başlamıştır. Bu çalışmada, 1kW gücündeki bir boost dönüştürücü tasarlanmıştır. Tasarlanan dönüştürücüde eşit akım ve gerilim seviyelerine sahip Si ve SiC tabanlı yarı iletken anahtarlar kullanılarak 10-60 kHz anahtarlama frekansı aralığında verim değerleri alınmıştır. Elde edilen deneysel değerler, LtSpice benzetim programı ile karşılaştırılmış ve sonuçların örtüştüğü görüldükten sonra LtSpice benzetim programı üzerinde 10-200 kHz anahtarlama frekansı aralığında verim ve yarı iletken kayıpları ölçülmüştür. Yapılan ölçümler ile verim, boyut ve maliyet karşılaştırması yapılmıştır. SiC yarı iletkenlerin yüksek maliyetine rağmen, toplam dönüştürücü maliyetinin daha düşük, daha verimli ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Silicon (Si) based semiconductors are commonly used as switching elements in power electronics circuits. However, Si based semiconductors have approached their theoretical limits, and advancements in this field have slowed down. Recently developed wide-bandgap Silicon Carbide (SiC) semiconductors have started to replace Silicon (Si) semiconductors due to their characteristics of low losses, high electrical breakdown strength, and high-temperature tolerance. In this study, a 1kW boost converter was designed. Efficiency values were obtained in the 10-60 kHz switching frequency range using Si and SiC-based semiconductor switches with equal current and voltage ratings in the designed converter. The experimental values were compared with simulations in LtSpice, and after confirming that the results matched, efficiency and semiconductor losses were measured in the 10-200 kHz switching frequency range using LtSpice. The measurements were used to compare efficiency, size, and cost. Despite the high cost of SiC semiconductors, the overall converter cost was found to be lower, with higher efficiency and energy density.
Benzer Tezler
- Silisyum karbür güç yarı iletkenlerine dayalı yüksek verimli da-da çevirgeç uygulamaları
Silicon carbide power semiconductor based high efficiency dc-dc converter applications
SERKAN ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÇADIRCI
- All GaN-based multidevice interleaved boost converter structure for hybrid electric vehicles
Elektrikli araçlar için tümü GaN tabanlı çok cihazlı serpiştirilmiş yükseltici dönüştücü yapısı
ALİ ZÜLFİKAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AMİRA TANDİROVİÇ GÜRSEL
- SiC temelli yüksek verimli motor sürücü tasarımı
SiC based high efficiency motor drive design
YASİN MERT YALÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KIYAK
- Performance evaluation and comparison of low voltage grid-tied three-phase AC/DC converter configurations with SIi and SiC semiconductor switches
Si ve SiC yarı iletken anahtarlı, alçak gerilim 3 faz şebeke bağlantılı AC/DC güç dönüştürücü topolojilerinin performans değerlendirmesi ve karşılaştırılması
OĞUZHAN ÖZTOPRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET MASUM HAVA
- Contributions to short-circuit protection of electric vehicle battery systems by implementing SiC switches
SiC anahtar uygulaması ile elektrikli araç batarya sistemlerinin kısa devre korumasına katkılar
MURAT KUBİLAY ÖZGÜÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ