Design of fault-tolerant cascaded H-bridge multilevel inverter with output-side transformers using bidirectional switches
Çift yönlü anahtarlar kullanarak hata toleranslı çıkış trafolu kaskat H-köprü çok-seviyeli evirici tasarımı
- Tez No: 333053
- Danışmanlar: PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Energy, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrik devreleri, Elektrik enerjisi, Elektrik güç sistemleri, Eviriciler, Güç elektroniği, Harmonik analiz, Hata toleransı, Yenilenebilir enerji, Electric circuits, Electrical energy, Electric power systems, Inverters, Power electronics, Harmonic analysis, Fault tolerance, Renewable energy
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enerji Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Şehir elektrik şebekesinden uzak bölgeler için, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak yerel-yerinde elektrik üretimi ideal çözümlerden biridir. Ancak üretilen bu elektriksel enerjinin kullanılabilmesi için, elektrikli cihazların çalışma koşullarıyla uyumlu olması gerekmektedir. Bu gerekliliği sağlamak için en yaygın kullanılan cihazlardan biri de eviricilerdir. 1980'li yılların başında gerilimi merdiven basamağı şeklinde sentezleyebilen çok-seviyeli eviricilerin hayatımıza girmesi ile çok-seviyeli eviriciler ve klasik iki-seviyeli eviriciler arasında amansız bir yarış başlamıştır. Çok-seviyeli eviriciler iki seviyeli eviriciler ile kıyaslandığında, herhangi bir filtre ünitesi kullanmadan düşük anahtarlama frekanslarında çok düşük toplam harmonik bozunma değerlerine sahip AC sinyaller üretebilirler. Çok-seviyeli eviriciler içinde kaskat H-Köprü eviriciler modüler yapıları ve kolaylıkla çıkış sinyalinin seviyesini artırmaya izin vermeleri ile ön plana çıkmaktadırlar. Buna karşın çok-seviyeli eviricilerde fazla sayıda yarı-iletken eleman bulunması, sistemde hata oluşma olasılığı artmaktadır. Bu durumda tüm sistemin uzun sureli olarak durması sorunu gerçekleşmektedir. Böylesi durma sorunları, özellikle hastane gibi hayati öneme sahip yapılar ve sistemin uzun sureli durması ile büyük maddi zarara uğrayabilecek işletmeler için kritik ve ciddi bir probleme neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında, belirtilen probleme çözüm seçeneği adayı olarak, hata toleranslı, tek DC kaynaklı, çıkış trafolu, 15 seviyeli kaskat H-Köprü evirici tasarımı ve yeniden yapılandırma tekniğinin uygulaması sunulmaktadır. Tasarlanan çok-seviyeli evirici sistemi, H-Köprü modüllerinden herhangi birinde hata meydana gelmesi durumunda bir gerilim seviyesi azalarak çalışmasını sürdürebilmektedir. Çift-yönlü anahtar çeşitleri olan Diyot-Köprü MOSFET ve Ortak Kaynaklı MOSFET'ler ayrı ayrı tasarlanan sistemde kullanılarak çıkış gerilimi ve akımı üzerinden kalite parametrelerine göre farklı yükler altında kıyaslamaları yapılmıştır. Tasarlanan sistem MATLAB-SIMULINK simülasyon ortamında test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Local electricity production from renewable energy sources, seems to be one of the ideal solutions for the areas away from electrical grid of the cities. However, the produced energy must be conditioned. One of the most needed devices for this purpose is the inverter. After invention of multilevel inverter, which syntheses the voltage as a staircase waveform, a though competition has been started between the multilevel inverters and classic two-level inverters. Multilevel inverters can achieve very low THD values at low switching frequencies without using any filtering units when compared with classic two-level inverters. Among the multilevel inverters cascaded H-Bridge inverters comes to the fore by modularity and letting to increase the level of the system easily. However, multilevel inverters use high number of semiconductor elements, which increases the probability of any fault in the circuit, which may cause the whole system stopping for a long time. In this thesis, as a candidate solution for the problem mentioned above, a fault-tolerant cascaded H-Bridge quasi-eight-level multilevel inverter with a single DC source and with output side transformers is designed and application of reconfiguration technique is shown. The proposed inverter system can continue working if a fault occurs in one of H-Bridges with a one level decrement in the output voltage in quarter period. The proposed system is tested in MATLAB-SIMULINK and comparisons are made by using two types of bi-directional switches, Diode-Bridge (DB) MOSFET and Common-Source (CS) MOSFETs, up to the quality parameters, under no-fault and fault conditions with different loads.
Benzer Tezler
- Design and implementation of a multilevel cascaded h-bridge inverter
Çok seviyeli kaskad h-köprü çevirici tasarımı ve gerçeklenmesi
FATİH EROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET METE VURAL
- Deep neural networks for robust time delay fault tolerant autonomous landing control system design under severe disturbances
Ağır bozuntular altında derin öğrenme tabanlı gürbüz zaman gecikmeli arıza toleranslı otomatik ıniş kontrol sistemi tasarımı
MUSTAFA ÇAĞATAY ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZIM KEMAL ÜRE
- Reconfigurable modular snake robot locomotion via learning based hybrid motion control system architecture
Öğrenme temelli melez hareket kontrol sistem mimarisi ile yeniden yapılandırılabilir modüler yılan robot hareket kabiliyeti
İLYAS KOCAER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
- Design and permutation routing algorithms of rearrangeable networks
Ayarlanabilir şebekelerin dizaynı ve permutasyon yönlendirme algoritmaları
HASAN ÇAM
Doktora
İngilizce
1992
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPurdue UnıversıtyBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JOSE A.B. FORTES
- An algorithmic fault-tolerant control architecture without actuator redundancy
Yedek tahrik unsuru kullanılmayan bir algoritma tabanlı hata toleranslı kontrol mimarisi
ALP MARANGOZ
Doktora
İngilizce
2018
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TÜRKER KUTAY