Reliability-oriented ripple minimization using artificial neural networks in power converter systems
Güç dönüştürücü sistemlerinde yapay sinir ağları kullanarak güvenilirlik odaklı dalgalanma minimizasyonu
- Tez No: 920476
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OZAN KEYSAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 166
Özet
Devre bileşenlerinin üzerindeki termal stresleri azaltarak bu bileşenlerin çalışma ömürlerini uzatmak güç dönüştürücü sistemlerinin güvenilirliğini artırmak için etkili bir stratejidir. Kapasitörler, bir güç dönüştürücünün toplam güvenilirliğini sınırlayan ana bileşenlerden biridir. Bir kapasitörün ömrünü sınırlayan birincil parametre, kapasitörden geçen dalgalanma akımının miktarıyla doğrudan ilişkili olan en sıcak nokta sıcaklığıdır. Faz kaydırmalı paralelleme tekniği, paralel güç çevrim bloklarına sahip güç dönüştürücülerinde ortak giriş/çıkış kapasitörlerinin akım dalgalanmasını en aza indirebilir. Faz kaydırmalı paralelleme, çok girişli, tek çıkışlı, tek girişli, çok çıkışlı ve kademeli güç dönüştürücü sistemlerinde de ortak kapasitörlerin akım dalgalanmasını en aza indirmek için kullanılabilir. Bu sistemlerde, dönüştürücü hücreleri farklı giriş/ çıkış gerilimi veya yükü gibi asimetrik koşullar altında çalıştırıldığında, minimum dalgalanmalı operasyonu sağlayan optimum faz kaymasını belirlemek basit değildir. Bu çalışma, Yapay Sinir Ağları'na (YSA) dayalı ortak kapasitörleri minimum dalgalanma ile çalıştırmak için gereken optimum faz kayması değerlerini sağlayan aktif bir dalgalanma en aza indirme yöntemi önermektedir. Önerilen yöntem, kapasitörlerdeki termal stresleri azaltmak ve böylece kapasitörlerin kullanım ömrünü uzatmak için ilave aktif bir kontrol yöntemi olarak kullanılabilir. Önerilen yöntem ilk olarak asimetrik faz kaydırmalı paralellenmiş iki hücreli bir Boost dönüştürücüsünde deneysel olarak doğrulanmıştır. Daha sonra, kapasitör ömrünü uzatmak amacıyla iki ve üç hücreli üç seviyeli (3L) Boost dönüştürücülerine uygulanmıştır. Önerilen yöntem, kapasitörler üzerindeki termal stresi azaltarak güvenilirlik metriklerini arttırma amacıyla aktif bir kontrol yöntemi olarak çok girişli, tek çıkışlı, tek girişli, çok çıkışlı ve kademeli güç dönüştürücü sistemlerinde kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Reducing thermal stresses on components to extend their operational lifespan is an effective strategy for enhancing the reliability of power converter systems. Capacitors are one of the main components that limit the overall reliability of a power converter. The primary parameter limiting the lifetime of a capacitor is the hotspot temperature, which is directly related to the amount of ripple current flowing through the capacitor. The interleaving technique can minimize common input/output capacitors' current ripple in power converters employing paralleled power stages. In multi-input, single-output, single-input, multi-output, and cascaded power converter systems, interleaving can also be employed to minimize common capacitors' current ripple. In these systems, finding the optimal phase shift that provides the minimum ripple operation is not straightforward when converter cells are operated under asymmetric conditions such as different input/output voltages or loads. This study proposes an active ripple minimization method based on Artificial Neural Networks (ANNs), which provide optimal phase shift values to operate the common capacitors at the minimum ripple state. The proposed method can be used as an additional active control scheme to reduce the thermal stresses on capacitors, enabling lifetime extension. The proposed method is first validated experimentally on an asymmetric interleaved two-cell Boost converter. Then, it is applied to two-cell and three-cell three-level (3L) Boost converters to achieve capacitor lifetime extension. The effectiveness of the proposed method is shown through experimental results. The proposed method can be used in multi-input, single-output, single-input, multi-output, and cascaded power converter systems as an active control scheme to enhance reliability metrics by reducing the thermal stress on capacitors.
Benzer Tezler
- Sürekli mıknatıslı senkron motorun FPGA ile konum tahmin yöntemi ile alan yönlendirmeli kontrollü sürücü tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of pmsm driver controlled by field oriented control method with using FPGA and position estimation method
ALİCAN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT YILMAZ
- Simulation and circuit design of an inverter driver with sensorless field oriented control for a PMSM used in compressor
PMSM kullanılan kompresör için ve algılayıcısız alan yönlendirmeli kontrol kullanılan evrici sürücünün benzetim ve devre tasarımı
TOLGA ODABAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LALE ERGENE
- Elektrikli araç tahrik sistemleri için akım kaynaklı evirici tasarımı ve kontrolü
Current-source inverter design and control for electric vehicle propulsion systems
BURAK AKMANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ BAKBAK
- The speed control of induction motor with fuzzy logic based vector control used in a wind energy conversion system
Rüzgar enerjisi dönüşüm sisteminde kullanılan bir asenkron motorun bulanık mantık tabanlı vektör kontrolü ile hız kontrolü
ELMIRA MOUSAREZAEE
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LALE ERGENE
- Elektrik motoru seçim kriterleri ve kontrol organına bir limiter konulmuş motorun optimal parametrelerinin simpleks metodu ile tayini
Başlık çevirisi yok
VOLKAN ÇAKMAKÇI