ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ


Yrd. Doç. Dr. Ozan Keysan / TÜBİTAK

7.5 kW Sabit Mıknatıslı Tümleşik Modüler Motor Sürücü Sistemi Geliştirilmesi

Proje Yürütücüsü: Yrd. Doç. Dr. Ozan Keysan

Proje Türü: TÜBİTAK/ARDEB 3501 – Kariyer Geliştirme Programı

Proje Süresi: 24 Ay
Proje Başlangıcı: Ekim 2017
Proje Bütçesi: 220.000 TL

Proje Ekibi: 1 doktora (yarı zamanlı) ve 1 yüksek lisans (tam zamanlı) öğrencisi.

 

Günümüzde elektrik motorları, toplam enerji tüketiminin %50’sinden fazlasını oluşturmaktadır. Değişken frekanslı motor sürücüler (VFD) endüstride gittikçe yaygınlaşmaktadır. Ayrıca önümüzdeki 10 yılda elektrikli araçların yaygınlaşması beklenmektedir. Havacılık sektöründe önceden hidrolik olarak yapılan kontroller artık elektromanyetik sistemlerle değiştirilmektedir. Buna ek olarak, savunma sanayi sektöründe mekanik yapılar yerini hassas servo motorlarına bırakmaktadır. Tüm bu sistemlerde elektrik motorları ayrı bir motor sürücü sistemi ile dışardan uzun kablolarla bağlanarak sürülmektedir. Bu durum sistemin toplam güç yoğunluğunun (W/kg, W/cm3) azalmasına neden olmaktadır. Ayrıca bahsedilen uygulamaların birçoğu yüksek güvenilirlik, yedeklilik ve arıza toleransına sahip motor sürücü sistemleri gerektirmektedir.


Bu projenin amacı elektrik motorunu ve motor sürücüsünü tek bir pakette birleştiren bir Tümleşik Modüler Motor Sürücü (Integrated Modular Motor Drive, IMMD) sistemi geliştirmektir. Bu kapsamda:

  • Bu projede elektrik motor ve sürücüsünün tek bir paket altında toplanması böylelikle normal sistemlere göre daha yüksek bir güç yoğunluğu (5 kW/litre) elde edilmesi ve elektrikli araç, havacılık, uzay ve savunma sanayi gibi sektörlerdeki motor yerleştirme sorunlarının azaltılacaktır.
  • Geliştirilecek sistemde elektrik motoru da güç elektroniği donanımı da paralel çalışacak modüler yapılardan oluşacaktır. Böylelikle tasarım ve kontrolde esneklik sağlanacak, ısı dağılımı arttığından soğutma kolaylaşacak ve sistemin yedekliliği arttırılacaktır.
  • Arıza toleransı görev kritik sistemlerde (havacılık, savunma vb.) çok büyük önem teşkil etmektedir. Arıza toleranslı makinelerin en temel özelliği herhangi bir arıza durumunda anma gücünden daha düşük bir kapasitede çalışmaya devam edebilmesidir. Modüler yapı sayesinde bir modülde arıza çıkması durumunda bile sistem daha düşük güçte çalışmaya devam edebilecektir.

 
Proje kapsamında yeni nesil geniş bant aralıklı (WBG) Galyum Nitrat (GaN) güç yarıiletkenleri yüksek frekansta çalıştırılacaktır. Bu sayede konvansiyonel motor sürücü sistemlerine göre sürücü hacminin %30 oranında azalması, sürücü veriminin ise % 2 oranında artması hedeflenmektedir.


Proje çalışmaları açık kaynaklı olarak yürütülmekte olup, tüm çalışmalara ve makalelere https://github.com/mesutto/IMMD adresinden ulaşılabilir. Ayrıca yürütücünün yer aldığı araştırma grubu web sitesine http://power.eee.metu.edu.tr/ adresinden ulaşılabilir.

 

Projede hâlihazırda bir doktora öğrencisi çalışmakta olup, tam zamanlı bursiyer olarak çalışmalar yürütecek bir yüksek lisans öğrencisi aranmaktadır. Projede aynı zamanda Research League (http://power.eee.metu.edu.tr/research-league/) alt araştırma grubu içerisinde ve ODTÜ EEE STAR (http://star.eee.metu.edu.tr/current-program/) programı kapsamında 10 adet lisans öğrencisi çeşitli konularda çalışma yürütmektedir.