Daha elektrikli hava aracı için yüksek verimli bir evirici tasarımı
Designing a high-efficiency inverter for more electric aircraft
- Tez No: 940879
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SOYSAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Devreler ve Sistemler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Bu doktora tezi, Daha Elektrikli Hava Aracı (MEA) kavramının enerji verimliliği ve güç gereksinimlerini karşılamak amacıyla yüksek verimli tek fazlı, saf sinüs dalga çıkışlı üç seviyeli evirici sisteminin modellenmesi ve iyileştirilmesine yönelik olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma; pnömatik, mekanik ve hidrolik sistemlerin elektrikle entegrasyonu sayesinde hava aracı verimliliğini artırmayı hedeflemekte ve eviriciler gibi kritik bir güç elektroniği bileşenlerinin rolünü vurgulamaktadır. Enerji dönüşüm sistemlerinde, harmonik bozulmayı azaltarak güç kalitesini artırmak amacıyla evirici devresindeki yarıiletkenlerin kontrolü için sinüzoidal PWM (SPWM) ve dalgacık PWM (WPWM) gibi ileri anahtarlama yöntemleri uygulanmıştır. Bu anahtarlama yöntemleri ile evirici devresinin çıkışındaki toplam harmonik bozulma (THD) gözlemlenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca, sistem performansını daha da iyileştirmek amacıyla yeni bir filtre yöntemi olarak adaptif aktif filtre (AAF), hava aracı güç sistemine entegre edilmiş ve güç sisteminin performansının artırılmasına yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak hava aracı güç sistemi ile ilişkili dinamik bir yük yapısı oluşturulmuş ve bu yükün yüksek başarımla kontrol edilmesi ayrıca enerjilendirilmesine yönelik derin pekiştirmeli öğrenme (DRL) tabanlı yenilikçi bir yaklaşım gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen DRL ve AAF entegrasyonu tabanlı bu yaklaşım ile hava aracı güç sisteminin hem geçici hem de sürekli rejim performansı önemli oranda iyileştirilmiştir. Çalışma aynı zamanda, uluslararası MIL-STD-704F hava araçları standardına uygunluğa odaklanarak, hava aracı güç sistemlerinin çeşitli senaryolardaki enerji, verim ve güç performans gereksinimlerini sağlamaya yönelik öneriler sunmaktadır. Benzetimler, hesaplamalar ve analizler modellenen evirici devresinin MEA'nın güvenilirlik ve verimlilik standartlarını karşıladığını göstermektedir. Bu araştırma, modern hava araçlarının elektrikle çalışan alt sistemleri için güçlü bir temel sunarak, elektrik gücü ile çalışma oranını artırmayı, karbon emisyonunu ve işletim maliyetlerini azaltmayı hedefleyen yenilikçi bir çözüm sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This PhD thesis is aimed at modelling and improving a high-efficiency single-phase, pure sine wave output three-level inverter system to meet the energy efficiency and power requirements of the More Electric Aircraft (MEA) concept. The study aims to improve aircraft efficiency through electrical integration of pneumatic, mechanical and hydraulic systems and emphasizes the role of critical power electronics components such as inverters. In energy conversion systems, advanced switching methods such as sinusoidal PWM (SPWM) and wavelet PWM (WPWM) have been applied to control the semiconductors in the inverter circuit to improve power quality by reducing harmonic distortion. With these switching methods, the total harmonic distortion (THD) at the output of the inverter circuit is observed and the results are compared. In addition, to further improve the system performance, a new filter method, adaptive active filter (AAF), has been integrated with the aircraft power system and studies have been carried out to improve the performance of the power system. In addition, a dynamic load structure associated with the aircraft power system has been created and an innovative approach based on deep reinforcement learning (DRL) has been implemented to control and energize this load with high performance. With this approach based on the integration of DRL and AAF, both the transient and steady-state performance of the aircraft power system has been significantly improved. The study also focuses on compliance with the international MIL-STD-704F standard for aircraft, providing recommendations to meet the energy, efficiency, and power performance requirements of aircraft power systems under various scenarios. Simulations, calculations, and analyses demonstrate that the modeled inverter circuit meets the reliability and efficiency standards required for MEA. This research provides a robust foundation for electrically powered subsystems in modern aircraft, offering an innovative solution to increase electric power utilization, reduce carbon emissions, and decrease operational costs.
Benzer Tezler
- Electric vehicle powertrain design and implementation
Elektrikli araç sürüş sistemi tasarımı ve imalatı
MERT SAFA MÖKÜKCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Elektrikli araçlar için kablosuz şarj cihazı tasarımı
Designing a wireless charger for electrical vehicles
BEKİR FİNCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Conceptual power conversion architecture for unmanned aerial vehicles utilizing BLDC motor as both starter and generator
BLDC motorun hem marş motoru hem de jeneratör olarak kullanıldığı insansız hava araçları için kavramsal güç dönüşüm mimarisi
EMEL TİMURKAYNAK SOLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- Dağıtık üretim sistemleri içeren dağıtım şebekelerinde akıllı gerilim kontrol yöntemi geliştirilmesi
Development of an intelligent voltage control method in distribution networks including distributed generation systems
MERVE GÜLERYÜZ HALAÇLI
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN DEMİRÖREN
- A performance improvement study of a permanent-magnet assisted synchronous motor used in washers
Kalıcı mıknatıs destekli senkron relüktans motorlarda performans artırmaya yönelik bir çalışma
LJIRIDON DJELADINI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ERGENE