Design of a novel asymmetric twenty-one level inverter topology
Yeni bir asimetrik yirmi bir seviyeli evirici topolojisi tasarımı
- Tez No: 957457
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELİN ÖZÇIRA ÖZKILIÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- 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: 225
Özet
Bu çalışma, geleneksel çok seviyeli inverterlerin sınırlamalarını ele almayı amaçlayan yeni bir asimetrik yirmi bir seviyeli inverter topolojisinin tasarımını ve doğrulamasını sunmaktadır. Önerilen topoloji, bileşen sayısını azaltmak, sistem maliyetini en aza indirmek ve yüksek enerji verimliliği, düşük toplam harmonik bozulma (THD) ve gelişmiş güvenilirlik sağlarken kompakt bir tasarım elde etmek için özel olarak geliştirilmiştir. Yenilenebilir enerji sistemleri, elektrikli araçlar ve endüstriyel uygulamalarda verimli güç dönüşümüne yönelik artan talebi karşılamak üzere tasarlanan önerilen inverter topolojisi, üstün dalga biçimi kalitesine sahip yirmi bir seviyeli bir çıkış voltajı üretmek için asimetrik DC kaynakları ve H-köprüsü yapılandırmasını kullanan değiştirilmiş bir MLI mimarisi sunar. Harmonik performansı optimize etmek ve anahtarlama kayıplarını en aza indirmek için En Yakın Seviye Kontrolü (NLC) tabanlı bir anahtarlama stratejisi entegre edilerek referans dalga biçiminin hassas bir şekilde yaklaştırılmasına olanak sağlanmıştır. Bu yaklaşım, genel sistem verimliliğini ve güvenilirliğini artırmakta olup Toplam Durağan Gerilim (TSV) ve Maliyet Fonksiyonu (CF) gibi temel performans parametreleri başta olmak üzere, inverterin enerji verimliliğini ve teknik fizibilitesini değerlendirmek için sistematik olarak analiz edilmektedir. Önerilen invertör topolojisi, çeşitli çalışma koşulları altında simülasyonlar yoluyla bir doğrulamaya tabi tutularak sağlamlığı ve uyarlanabilirliği gösterilmiştir. Mevcut MLI tasarımlarıyla karşılaştırmalı kıyaslama, önerilen topolojinin THD azaltımı, iyileştirilmiş gerilim dalga şekli kalitesi ve maliyet etkinliği açısından üstün performansını vurgulamaktadır. Güç elektroniğindeki kritik zorlukları sistematik olarak ele alan bu araştırma, çok seviyeli invertör teknolojisinin ilerlemesine katkıda bulunmaktadır. Önerilen asimetrik yirmi bir seviyeli inverter topolojisi ölçeklenebilir, verimli ve ekonomik olarak uygulanabilir bir çözüm sunarak yenilenebilir enerji entegrasyonunu, gelişmiş sistem güvenilirliğini ve önemli enerji verimliliği iyileştirmelerini kolaylaştırmaktadır.
Özet (Çeviri)
This research presents the design, and validation of a novel asymmetric twenty-one-level inverter topology aimed at addressing the limitations of conventional multilevel inverters (MLIs). The proposed topology is specifically developed to reduce the number of components, minimize system cost, and achieve a compact design while delivering high energy efficiency, reduced total harmonic distortion (THD), and enhanced reliability. Designed to meet the growing demand for efficient power conversion in renewable energy systems, electric vehicles (EVs), and industrial applications, the proposed inverter architecture introduces a modified MLI configuration that utilizes asymmetric DC voltage sources and an H-bridge structure to generate a twenty-one-level output voltage with high waveform quality. To optimize harmonic performance and minimize switching losses, a Nearest Level Control (NLC)-based switching strategy is integrated, allowing for precise approximation of the reference waveform. This approach enhances overall system efficiency and reliability, with a systematic evaluation of energy performance and technical feasibility based on key performance metrics such as Total Standing Voltage (TSV) and Cost Function (CF). The proposed inverter topology has been validated through extensive simulations under various operating conditions, demonstrating robustness and adaptability. Comparative benchmarking against existing MLI designs highlights the superior performance of the proposed topology in terms of THD reduction, improved voltage waveform quality, and cost-effectiveness. By systematically addressing critical challenges in power electronics, this research contributes to the advancement of multilevel inverter technology. The proposed asymmetric twenty-one-level inverter topology offers a scalable, efficient, and economically viable solution that facilitates renewable energy integration, enhances system reliability, and enables significant improvements in energy efficiency.
Benzer Tezler
- İnsansı robotlar için modüler yapay omurga tasarımı
Design of a modular constructed spine for humanoid robots
EKİM YURTSEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Yürüyen dalgalı tüp kuvvetlendiricilerinde tek helisli yavaş dalgalı yapıların analizi, tasarımı ve incelenmesi
Analysis, design and investigation of single helix slow-wave structures in traveling wave tube amplifiers
AGAH OKTAY ERTAY
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN ŞİMŞEK
- LTE için geniş bantlı ve yüksek verimlilikli doherty güç yükselteç tasarımı
Başlık çevirisi yok
KAAN KOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDEF KENT PINAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ŞERİF SAVCI
- Yapı hasarlarının zemin oturması ile ilişkisi ve risk analizi
The relationship of structural damages with ground settlement and risk analysis
EKİN EVRİM LAÇİN AKŞİT
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Monolithic and hybrid silicon-on-insulator integrated optical devices
Yekpare ve melez yalıtkan üstü silisyum tümleşik optik aygıtlar
İSA KİYAT
Doktora
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ATİLLA AYDINLI