Sıfır geçiş tespiti yöntemiyle SCR tabanlı tek faz güç kontrol cihazı tasarımı
Design of SCR-based single phase power controller with zero-crossing detection
Yazar: DURSUN KEREM KARADUMAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN DİŞLİTAŞ
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Enerji = Energy ; Enerji analizi = Energy analysis ; Enerji bağımsızlığı = Energy independence ; Güç analizörü = Power analyzer ; Güç elektroniği = Power electronics ; Tabakalı yarı iletkenler = Layered semiconductors

Özet:
Endüstriyel uygulamalarda fırın ve motor gibi yüksek güçlü sistemler için gerekli olan ayarlanabilir gücün sağlanmasında güç kontrol sistemleri kullanılmaktadır. Bu açıdan güç kontrolünün hızlı ve verimli bir şekilde yapılmasına yönelik sistemlerin tasarlanması, imal edilmesi ve performansı büyük önem taşımaktadır. Literatürde Silisyum Kontrollü Doğrultucu (SCR) tabanlı güç kontrol sistemlerinin mekanik, elektrik ve yazılım açısından tasarımı ve geliştirilmesine yönelik çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, endüstriyel uygulamalara yönelik güç kontrolü amacıyla SCR tabanlı tek fazlı solid-state güç kontrol cihazının donanım ve yazılım tabanlı gömülü sistem tasarımı yapılmış ve geliştirilen prototipin elektriksel çalışma özellikleri çıkarılarak performansı incelenmiştir. Sistemde istenilen gücün elde edilmesine yönelik olarak SCR'lerin hızlı bir şekilde anahtarlanması için AC sinyal Sıfır Geçiş Tespiti (ZCD) tekniğine dayalı faz açısı kontrol yöntemi kullanılmaktadır. Mikrodenetleyici yazılımı C programlama dili ile geliştirilmiştir. Tasarlanan sisteme yönelik deneysel çalışmalar kapsamında, prototip olarak üretilen güç kontrol cihazının çalışma şartları ve performansının belirlenmesine yönelik akım, gerilim ve güç ölçümleri ile analiz çalışmaları yapılmıştır. Sonuç olarak; prototipi üretilen güç kontrol cihazı ile yüksek güçlü sistemler için gerekli olan ayarlanabilir gücün faz açısının 0-180 arasında değişimine bağlı olarak elde edilebildiği görülmüştür. Tez çalışması ile elde edilen sonuçlar, bu konuda yapılacak akademik ve endüstriyel çalışmalara katkı sağlayacaktır.

Abstract:
In industrial applications, power control systems are widely used to provide the adjustable power required for high-power systems such as ovens and motors. In this respect, the design, manufacturing and performance of systems for fast and efficient power control are of great importance. In the literature, various theoretical, experimental and practical researches are carried out on the design and development of Silicon-Controlled Rectifier (SCR) based power control systems in terms of mechanical, electrical and software. In this thesis study, a hardware and software-based embedded system design of the SCR-based single-phase solid-state power controller is made in order to perform power control for industrial applications, and the performance of the developed prototype was examined by extracting its electrical operating properties. Phase angle method based on AC signal Zero-Crossing Detection (ZCD) technique is used to quickly switch the SCR modules to obtain the desired power in the system. The microcontroller software is developed in C-based programming. Within the scope of experimental studies for the designed system, current, voltage and power measurements and analysis studies were carried out to determine the operating conditions and performance of the power controller produced as a prototype. In conclusion; with the developed prototype, it has been observed that the adjustable power required for high-power systems can be obtained depending on the change of the phase angle between 0-180. The results obtained from the thesis will contribute to academic and industrial studies on this subject.