İnsansız yakıt hücreli hibrit hava araçlarının enerji yönetimi
Energy management of fuel cell hybrid unmanned aerial vehicles
Yazar: SERHAT BAYRAM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ RIFAT BOYNUEĞRİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Dalgacık dönüşüm tekniği = Wavelet transforms technique ; Enerji yönetim sistemleri = Energy management systems ; FIR filtre = FIR filter ; IIR filtre = IIR filter ; Wiener filtreler = Wiener filters

Özet:
Elektrik motorlu araçlar, ulaşım sektöründe çok önemli bir araştırma konusudur. Artan tüketici beklentileri, sera gazı salınımı, hava kirliliği ve fosil yakıtların tükenmesi gibi sebepler bu konunun ön plana çıkmasının en önemli nedenleridir. Son zamanlarda çevre dostu ve daha düşük maliyetler sağlayacak teknolojiler gündeme gelmektedir. Özellikle havacılık sektöründe alternatif enerji kaynaklarına sahip, hibrit enerji kaynakları ile tahrik edilen elektrikli uçaklar ön plana çıkmaktadır. Son yıllarda yakıt hücreleri (YH), bataryalar, süper-kapasitörler (SK) gibi alternatif enerji kaynaklarının kullanıldığı birçok hibrit çalışma ortaya çıkmaya başlamıştır. Bu kaynakları hibrit bir sistemde çalıştırırken kritik nokta, kaynakların avantajlarını ön plana çıkaran bir enerji yönetim sistemi (EYS) kullanılmasıdır. Bu çalışmada, sabit kanatlı hibrit bir insansız hava aracının (İHA) güç sistemini oluşturmak için alternatif enerji kaynakları arasından YH ve SK seçilmiştir. EYS'nin bu kaynakların avantajlarını ön plana çıkarmak ve dezavantajlarını bertaraf edebilmesi için güç talebinin yüksek frekanslı ve düşük frekanslı birleşenlerine ayırması gerekmektedir. Bu sayede talep edilen güç kaynakların karakteristik özelliklerine göre bileşenlerine ayrılacak ve kaynaklar sistemde daha verimli bir şekilde kullanılacaktır. 
Bu çalışmada literatürde en aktif şekilde kullanılan dört farklı filtreleme tekniği test edilerek, performansları karşılaştırılmıştır. Bunlar dalgacık dönüşümü, Wiener, sonlu darbe tepkisi (FIR) ve sonsuz darbe tepkisi (IIR) filtresidir. Bu yöntemlerle kaynakların özelliklerine göre, İHA'nın güç talebi kaynaklar arasında paylaştırılmıştır. Deneysel uçuştan elde dilen veriler kullanılarak MATLAB/Simulink® benzetim ortamında insansız hava aracı için EYS modellenmiştir.

Abstract:
Electric power engines are a very popular research topic in the transportation sector. Such as growing consumer expectations, greenhouse emission, air pollution and exhaustion of fossil fuel is the most important reasons for this famous research topic. Advancing technologies that are environmentally friendly and will provide lower costs in the future are on the agenda. Especially in the aviation industry, aircraft which driven by hybrid energy sources with alternative energy sources are coming to the forefront. Many studies using resources and energy storage units like fuel cells (FC), batteries, supercapacitors (SC) have started to emerge in recent years. The critical point when operating these resources in a hybrid system is to use an advantageous energy management system (EMS). In this way, the demanded power will be separated into its components according to the characteristics of the resources and the resources will be used more efficiently in the system.
In this study, FC and SC were selected among alternative energy sources to construct the power system of a fixed-wing hybrid unmanned aerial vehicle (UAV). While creating the EMS, four different filtering techniques were used. These are Wavelet transform, Wiener, Finite Impulse Response (FIR) and Infinite Impulse Response (IIR). The demanded power was shared according to the characteristics of the resources with these methods. The results of EMS were evaluated using experimental flight data. The system is modeled with MATLAB/Simulink®.