Daha elektrikli hava aracı için yüksek verimli bir evirici tasarımı

Abstract

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.