Lazer ile kablosuz güç aktarımı için tek aşamalı güç faktörü düzeltme özelliğine sahip yüksek verimli LLC sürücü tasarımı
Design of a high-efficiency LLC driver with single-stage power factor correction for laser power transfer
Yazar: AHMET YİĞİT SARI
Danışman: DOÇ. DR. ALİ RIFAT BOYNUEĞRİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yıllarda literatürde geniş yer bulan Kablosuz Güç Aktarımı (KGA) teknolojisi iki nokta arasında fiziksel veya elektriksel bağlantı olmaksızın enerji aktarımını sağlamaktadır. Hem endüstriyel uygulamalarda hem de tüketici elektroniği alanında büyük ilgi gören KGA teknolojisi konvansiyonel kablolu güç aktarımı sistemlerine kıyasla  güvenilirlik, dayanıklılık, estetik, tasarım özgünlüğü ve kullanım kolaylığı gibi birçok avantaj sunmaktadır. Bu sebeple  mobil cihazlardan elektrikli araçlara kadar geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmaktadır. Farklı KGA teknikleri bulunmasına rağmen, lazerle güç aktarımı (LGA), uzun mesafelerde ve yüksek güç gerektiren uygulamalarda önde gelen teknolojilerden biridir. Bu yöntemde elektrik enerjisi bir dönüştürücü devresi vasıtasıyla lazere aktarılır, lazer elektriksel enerjiyi ışına dönüştürür ve bu ışın fotovoltaik (FV) hücreler tarafından tekrardan elektrik enerjisine dönüştürülür. LGA teknolojisi, zorlu koşullarda faaliyet gösteren askeri insansız hava, kara ve deniz araçlarına, uzay araştırma araçlarına ve diğer mobil sistemlere güç sağlama konusunda önemli teorik ve uygulama tabanlı araştırmalara konu olmaktadır. LGA sistemlerinde bütüncül sistem verimi göz önüne alındığında özellikle uzak mesafelerde lazer diyotlar (LD) ön plana çıkmaktadır. LD sürücüsünün verimliliği bütüncül LGA sistem verimi bakımından önemli hale gelmiştir. Bu tez çalışmasında güç faktörü düzeltmeli (PFC) tek aşamalı LLC devresi %96,5 gibi yüksek bir verimle ve %2,10 gibi düşük giriş akımı toplam harmonik bozulmasıyla (THD) gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In recent years, the Wireless Power Transfer (WPT) technology, which has been extensively covered in the literature, enables energy transfer between two points without any physical or electrical connection. This technology, which has garnered significant interest in both industrial applications and consumer electronics, offers numerous advantages such as reliability, durability, aesthetics, design originality, and ease of use compared to conventional wired power transfer systems. Consequently, WPT technology is being used in a wide range of applications, from mobile devices to electric vehicles. Although various WPT techniques exist, laser power transmission (LPT) stands out as a leading technology for long-distance and high-power applications. In this method, electrical energy is converted to laser energy via a converter circuit, the laser converts the electrical energy into a beam, and this beam is then converted back into electrical energy by photovoltaic (PV) cells. LPT technology is subject to significant theoretical, simulation, and application-based research for powering military unmanned aerial, ground, and naval vehicles operating under challenging conditions, as well as space exploration vehicles and other mobile systems. Considering the overall system efficiency in LPT systems, laser diodes (LD) become particularly important for long distances. The efficiency of the LD driver has become crucial for the overall efficiency of the LPT system. In this thesis, a single-stage LLC circuit with power factor correction (PFC) has been implemented with a high efficiency of 96.5% and a low input current total harmonic distortion (THD) of 2.10%.