İndüksiyonlu ocak uygulamaları için geniş yumuşak anahtarlama aralığına sahip kısmi rezonanslı inverter tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of wide soft switching range quasi resonant inverter for induction cooker applications
- Tez No: 935616
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM AKBOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Enerji maliyetlerindeki artış, yüksek verimli cihazlara olan talebi önemli ölçüde artırmıştır. Isıtma sistemleri içerisinde en yüksek verime sahip yöntemlerden biri indüksiyonlu ısıtmadır. İndüksiyonlu ısıtma teknolojisi, günümüzde metal ısıtma, ergime işlemleri, yüzey sertleştirme ve kaynak uygulamaları gibi endüstriyel alanlarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bununla birlikte, indüksiyonlu ocaklar ev türü uygulamalarda, geleneksel gaz ve vitroseramik ocaklara kıyasla yüksek verimlilik, geniş güç aralığında yüksek kararlılıkla kontrol, daha hızlı ve güvenli ısıtma gibi olumlu özellikleri sebebiyle her geçen gün daha fazla tercih edilmektedir. Verimlilik açısından değerlendirildiğinde, gazlı ocakların %45, vitroseramik ocakların %60 seviyelerinde verim sağladığı; buna karşılık, indüksiyonlu ocakların verim değerinin %85 seviyelerine kadar ulaşabildiği gözlemlenmektedir. Ev tipi indüksiyonlu ocaklarda güç elektroniği topolojisi seçimi, maliyet, basit yapı, performans ve verimlilik kriterleri dikkate alınarak yapılmaktadır. Bu amaçla, ev türü uygulamalarda seri rezonanslı yarım köprü inverter ve tek anahtarlı kısmi rezonanslı inverter topolojileri sıkça tercih edilmektedir. Performans ve verim öncelikli uygulamalarda, genellikle seri rezonanslı yarım köprü inverter topolojisi tercih edilmektedir. Tek anahtarlı kısmi rezonanslı inverter topolojisi ise, düşük maliyet ve devre basitliği açısından öne çıkmaktadır. Bununla birlikte, performans ve verim açısından değerlendirildiğinde, kısmi rezonanslı topolojisinin en önemli dezavantajı dar yumuşak anahtarlama aralığıdır. Dar yumuşak anahtarlama aralığı, minimum sürekli güç değerinin yüksek olmasına ve sert anahtarlama nedeniyle yarı iletken anahtarda aşırı akım stresine sebep olmaktadır. Bu durum, yarı iletkenin zarar görme riskini artırarak güvenilirliği düşürmekte ve güç elektroniği topolojisinin verim değerini azaltmaktadır. Bu çalışmada, ev tipi uygulamalar için geniş bir güç aralığında yumuşak anahtarlamayı sağlayabilen, kısmi rezonanslı inverter topolojisine sahip yüksek frekanslı bir indüksiyon ocak sistemi analiz edilmiş ve tasarlanmıştır. Tasarımda, yumuşak anahtarlama aralığını genişletmek ve verimliliği artırmak amacıyla rezonans kondansatörünün değerinin dinamik olarak değiştirilmesine dayalı bir yöntem uygulanmıştır. Sistem, temel olarak bir indüksiyon bobini ile kontrol, koruma ve rezonans tank bloklarını içeren bir indüksiyon anakartından oluşmaktadır. İndüksiyon bobini, Maxwell programında analiz edilerek tasarlanmış ve prototipi üretilmiştir. İndüksiyon anakartı ise Altium programında tasarlanmış ve prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan indüksiyon ocak sistemi, bilgisayar ortamında simüle edilerek 150 - 250 V AC şebeke gerilimi ve 500 W - 2000 W çıkış gücü aralığında yumuşak anahtarlamayı sağladığı gözlemlenmiş ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Elde edilen pratik dalga şekilleri, sistemin 500 W - 2000 W aralığında yumuşak anahtarlamayı başarıyla sağladığını doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The increase in energy costs has significantly raised the demand for high-efficiency devices. Among heating systems, one of the most efficient methods is induction heating. Nowadays, induction heating technology is widely utilized in industrial fields such as metal heating, melting processes, surface hardening, and welding applications. Additionally, induction cooktops are increasingly preferred in household applications due to their high efficiency compared to traditional gas and vitroceramic cooktops, their ability to provide highly stable power control over a wide range, as well as their faster and safer heating characteristics. In terms of efficiency, gas cooktops achieve approximately 45%, vitroceramic cooktops around 60%, while induction cooktops can reach efficiency levels as high as 85%. In household induction cooktops, the choice of power electronics topology is determined by criteria such as cost, simplicity, performance, and efficiency. For this purpose, series-resonant half-bridge inverters and single-switch quasi-resonance inverter topologies are commonly employed in domestic applications. In applications prioritizing performance and efficiency, the series-resonant half-bridge inverter topology is generally preferred. On the other hand, the single-switch quasi-resonance inverter topology stands out for its low cost and simplicity. However, when evaluated in terms of performance and efficiency, the most significant drawback of the quasi-resonance topology is its narrow soft-switching range. A narrow soft-switching range leads to a higher minimum continuous power value and causes excessive current stress on the semiconductor switch due to hard switching. This increases the risk of damage to the semiconductor, reducing reliability and lowering the efficiency of the power electronics topology. In this study, a high-frequency induction cooktop system with a quasi-resonance inverter topology, capable of achieving soft-switching over a wide power range for household applications, has been analyzed and designed. In this design, a method based on dynamically varying the value of the resonant capacitor was implemented to expand the soft-switching range and enhance efficiency. The system primarily consists of an induction coil and an induction main board that includes control, protection, and resonance tank blocks. The induction coil was analyzed and designed using Maxwell software, and its prototype was manufactured. The induction main board was designed using Altium software, and its prototype production was completed. The designed induction cooktop system was simulated in the PSIM simulation tool, and it was observed to achieve soft-switching within the input voltage range of 150--250~V~AC and power range of 500 W - 2000 W. The practical waveforms obtained confirmed that the system successfully achieved soft-switching within the 500 W - 2000 W range.
Benzer Tezler
- Açıklanamayan infertilite nedeniyle kontrollü ovaryan hiperstimülasyon ve intrauterin inseminasyon uygulanan hastalarda ıuı öncesi sperm hazırlama tekniklerinden swim up ve dansite gradient santrifugasyon yöntemlerinin gebelik başarısı üzerine etkilerinin araştırılması
The effects of swim up and density gradient centrifugation sperm preparation techniques on pregnancy success in patients with unexplained ınfertility who undergone controlled overian hyperstimulation and ıntrauterine ınsemination
ÖZGÜR KARA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2011
Kadın Hastalıkları ve DoğumHacettepe ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
PROF. DR. G. SERDAR GÜNALP
- Ovulasyon İndüksiyonu Yapılan Kadınlarda Serum 25-Hidroksi Vitamin D Düzeyleri ile Dominant Folikul Büyüklüğü ve Oluşma Süresi Arasındakı İlişkinin Değerlendirilmesi
Evaluation of the relationship between serum 25-hidroxy Vitamin D levels and dominant follicle size and formation time in women undergoing ovulation induction
SUDABA GARIBOVA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Kadın Hastalıkları ve DoğumAfyonkarahisar Sağlık Bilimleri ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE KANAT PEKTAŞ
- Ev tipi indüksiyonlu ocak bobinlerinin tasarımı ve homojen pişirme parametrelerinin incelenmesi
Design of household induction cooker coils and examination of homogeneous cooking parameters
ALİ BUĞRA BUĞDAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİN ÖZÇIRA ÖZKILIÇ
- Ovulasyon indüksiyonu sikluslarında erken foliküler dönem serum progesteron düzeylerinin gebeliği ön görme gücü
Pregnancy of early folicular serum progesterone levels in ovulation induction cycles preview power
EMRE YILMAZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
Kadın Hastalıkları ve DoğumAfyonkarahisar Sağlık Bilimleri ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MİNE KANAT PEKTAŞ
- Servikal olgunlaşma ve doğum indüksiyonunda prostaglandinlerin yeri
Başlık çevirisi yok
M. SELÇUK KERPİÇ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1994
Kadın Hastalıkları ve DoğumFırat ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı