Endüksiyon ocak elektronik kontrol sistem tasarımı
Electronic control system design for an induction cooker
Yazar: BURÇAK AYTEKİN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Endüksiyonla ısıtma tekniği endüstriyel uygulamalarda uzun yıllardan beri uygulanmaktadır. Ev uygulamalarında özellikle ocak uygulamalarında ise son on yıl içerisinde yaygınlaşmıştır. Bu yeni ve gelişen teknoloji diğer ocaklara göre çok daha yüksek bir verime sahiptir. Geniş bir ısıtma ayar aralığı vardır ve hızlı ısıtma yapabilmektedir. Ayrıca, sadece tencereyi ısıttığı için ocak üstünün daha güvenilir olmasını ve rahat temizlenmesini sağlamaktadır.Bu tez çalışmasında, sistem temel kavramları ve ilgili elektronik düzen hakkında bilgi verildikten sonra sistem için uygun olan kontrolör yapısının belirlenmesi amaç edinilmiştir. Elektronik yapı olarak yarım köprü seri rezonans evirici yapısı kullanılmıştır. Anahtarlama frekansı 20 kHz ile 50 kHz arasında seçilmiştir.Sistem için sabit akım kontrolü yapılması uygun görülmüştür. Her seviye için belirlenen referans akım değeri sabit tutulacaktır. Endüksiyon ocak, kullanıcı ara yüzü ile ayarlanabilecek 10 seviyeden oluşmaktadır. İlk 5 seviye 6. seviye ile aynı referansa sahiptir. Bu beş seviyenin seviye 6' dan farkı kesikli modda çalışmalarıdır. Bu sebeple deney koşulları seviye 6, 7, 8, 9, 10 için iki boyut tencere üzerinden incelenecektir. Bu amaçla PI, sezgisel PI, bulanık, ileri-geri yönde ayarlamalı kontrolör yapıları ve en keskin iniş (steepest descent) yöntemi incelenmiştir. Seçilen bu çeşitli kontrolörler öncelikle ?tencere gözde sabitken? gözlemlenmiş ve birbirlerine göre kıyaslamaları yapılmıştır. Daha sonra, sistemdeki ani değişikliklere verdikleri cevapların önemi üzerinde durulup, uygulanan kontrolör yapıları bu kez ?tencere gözden hızla çekiliyor? ve ?tencere algılama algoritması yokken tencere gözden hızla çekiliyor? koşullarında gözlemlenmiştir. Bu sayede yapılan bir dizi incelemeden sonra en uygun kontrolör yapısı sistem için belirlenmiştir.

Abstract:
Induction heating has been used in industral applications for long times. In addition induction cooking technique has been succesfully used for last 10 years in domestic cooking appliances. This new and developing technology is more efficient than other cooker types. It has wide power range and it is able to cook fast. This technique is heated up the pans directly that?s why its cooker surface is more reliable and easy cleanable.In this study, after describing the system basic concept and electronical features, the best and suitable controller for the induction cooker system is investigated. Half bridge series resonant converter topology is implemented for the system design and switching frequency is operated between 20 kHz and 50 kHz.Current control is chosen for the induction cooking system. For this purpose, reference current value for evey level which is chosen by the user with user interface is determined. Induction cooker has 10 levels. The reference values of first five levels are the same as level 6. The difference between those levels and level 6 is the discontinuous mode of the first five levels. For this reason, tests are examined at level 6,7,8,9,10 with two different size pans. PI controller, heuristic PI controller, fuzzy controller, a simpler controller called forward-backward controller and a controller based on the steepest descent algorithm are imlemented as controller types. Firstly, these control methods are investigated when pan is on the hob and then compared the responses. Secondly, unexpected variations of the system characteristic are evaluated so the controller are investigated when pan is removed from the hob suddenly and pan is removed from the hob suddenly without pan detection algorithm. After these implementations, the best and suitable controller is chosen for the induction cooking system.