Yenilenebilir enerji uygulamaları için MEMS teknolojisi tabanlı DC/AC güç invertörünün modellenmesi ve tasarımı
Modeling and design of MEMS technology based DC/AC power inverter for renewable energy applications
Yazar: SALİH RAHMİ TURAN
Danışman: DOÇ. DR. MELİH KUNCAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN ÜLKİR
Siirt Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Denetim sistemleri = Control systems ; Dönüştürücüler = Transformers ; Rezonans invertör = Resonant inverter ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Mikro-elektromekanik sistemler (MEMS), büyük ölçekli elektronik cihazları küçük ölçekli elektronik cihazlara dönüştürmemizi sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji uygulamalarında kullanılan DC/AC invertörlere MEMS teknolojisi uygulandı. Yenilenebilir enerji uygulamalarında MEMS teknolojisi kullanmamızın en temel nedeni düşük güç harcayarak yüksek verimlilikte DC gerilimi AC gerilime dönüştürmektir. Tez çalışmasında kapasitif MEMS DC/AC inverter
tasarlanırken şehir şebekesinde kullanılan 50 Hz ve 220V AC gerilim uygulanmıştır. Deneysel çalışmalarda frekans 50 Hz sabit alınmıştır. Ayrıca klasik MEMS yerleşim alanı tercih edilmiştir. Deneysel çalışmalarda, MEMS tarak yapısı, kapasitans, elektrostatik kuvvet, elektriksel potansiyel ve yer değiştirmenin invertöre etkileri incelendi. 0.5V ve 24V DC gerilimde analizleri yapıldı ve mükemmele yakın gerilim dönüşümü elde edildi. Önerilen güç invertörü, kapasitif özelliği nedeni ile sıfır güç tüketimi sağlamaktadır. Bu tez çalışmasıyla düşük güç uygulamaları ile DC/AC dönüşümün mümkün olacağı görüldü. İleriki çalışmalarda, uygun yarı iletkenler, tarak sayısı, tarak uzunluğu, uygun giriş gerilimi ve kapasitansı seçilerek yüksek verimli DC/AC invertör veya MEMS teknolojisinin uygulanabileceği elektronik cihazlar tasarlanabilecektir.

Abstract:
Micro-electro-mechanical systems (MEMS) enable us to transform large-scale electronic devices into small-scale electronic devices. In this thesis, MEMS technology was applied to DC/AC inverters used in renewable energy applications. The main reason for using MEMS technology in renewable energy applications is to convert high efficiency DC voltage to AC voltage with low power consumption. While designing a capacitive MEMS DC/AC inverter in our thesis study, since the AC voltage used in the city grid is 50 Hz and 220V, the frequency is taken as 50 Hz in this study. In addition, the classical MEMS settlement area was preferred. The effects of MEMS comb structure, capacitance, electrostatic force, electrical potential and displacement on the inverter were investigated. Analyzes were made at 0.5V and 24V DC voltages and near-perfect voltage conversion was obtained. With the proposed power inverter, zero power consumption was achieved due to its capacitive feature. With this thesis, it was seen that DC/AC conversion is possible with low power applications. In future studies, by selecting suitable semiconductors, number of combs, comb length, appropriate input voltage and capacitance, high efficiency DC/AC inverter or electronic devices can be designed to apply MEMS technology.