Değişken devirli kompresör kullanılan ev tipi derin dondurucular için kontrol algoritması geliştirilmesi
Development of a control algorithm for chest freezers with variable speed compressors
Yazar: SERTAN AKSOY
Danışman: PROF. DR. SEZAİ TAŞKIN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Ev tipi bir dondurucu, yiyecekleri içinde donmuş halde tutabilen ısı yalıtımına
sahip elektrikle çalışan bir cihazdır. Bu cihazın ortalama sıcaklık hedef değeri -18°C
olup iklim sınıfına göre farklı ortam sıcaklığı aralıklarında çalışabilmelidir. Bir miktar
dondurulmuş gıdayı çıkarmak için kapısı açıldığında kaybedilen ısıyı geri kazanmalı
veya donmamış yiyecekleri dondurabilmelidir. İklim sınıfı Tropikal(T) olarak beyan
edilen derin dondurucular 43 °C ortam sıcaklığı ile 16 °C ortam sıcaklığı arasında
sorunsuz çalışabilmelidir. Sub-tropikal olarak beyan edilen bir ürün için maksimum
çalışma sıcaklığı 38 °C'dir. Sub-normal olarak beyan edilen bir ürün için ise en düşük
çalışma sıcaklığı 10 °C'dir.
Bir ürün birden fazla iklim sınıfında beyan edilebilir. Örneğin, SN-T olarak
beyan edilen bir ürünün hem sub-normal hem de tropikal şartları sağlayacağı beyan
edilmiş olur. Bu durumda bu ürünün 43 °C ve 10 °C sıcaklıktaki ortamda ve bunların
arasındaki herhangi bir sıcaklıktaki ortamda sorunsuz çalışacağı ifade edilmiş olur.
Bu tez çalışması, ev tipi derin dondurucular için değişken devirli kompresör
kullanılması durumunda enerji verimliliği ve performans ihtiyacını beraber
karşılayabilen bir kayan kip kontrol algoritması geliştirilmesi üzerinedir. Bu kapsamda
değişken devirli kompresör kullanılan ev tipi bir derin dondurucunun matematiksel
modeli elde edilmiş ve model üzerinde kompresör frekans değişimi incelenmiştir.
Kayan kip kontrol algoritmasının soğutma performansı ve enerji verimliliğine etkisi
deneysel testler yapılarak sabit devirli kompresör kullanılan ürünlerin test sonuçlarıyla
karşılaştırılmıştır. Test sonuçlarında enerji verimliliğinde modele göre %12-24 arası,
dondurma kapasitesinde ise %26-67 arası iyileştirme sağlandığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Derin dondurucu, değişken devirli kompresör, denetleyici
algoritması, enerji verimliliği, soğutma sistemi, kayan kip, benzetim

Abstract:
A chest freezer is an electrically powered device with thermal insulation that
can keep food frozen. The target average temperature for this device is -18°C, and it
should be able to operate within different ambient temperature ranges according to its
climate class. When its door is opened to remove some frozen food, it should be able
to regain the lost heat or freeze non-frozen food. Freezers declared as Tropical (T)
climate class should operate smoothly between ambient temperatures of 16°C and
43°C. For a product declared as sub-tropical, the maximum operating temperature is
38°C. For a product declared as sub-normal, the lowest operating temperature is 10°C.
A product can be declared in multiple climate classes. For example, a product
declared as SN-T is stated to meet both sub-normal and tropical conditions. In this
case, it is indicated that the product will operate smoothly in ambient temperatures of
10°C, 43°C, and any temperature in between.
This thesis focuses on developing a sliding mode control algorithm that can
simultaneously meet the needs for energy efficiency and performance when using a
variable-speed compressor in household deep freezers. In this context, a mathematical
model of a household deep freezer with a variable-speed compressor is obtained, and
compressor frequency variation is examined on this model. The effect of the sliding
mode control algorithm on cooling performance and energy efficiency is
experimentally tested and compared with the test results of products using fixed-speed
compressors. The test results showed an improvement of 12-24% in energy efficiency
and 26-67% in freezing capacity compared to the model.
Keywords: Chest freezer, Variable speed compressor, Control algorithm, Energy
efficiency, Cooling system