Havacılık uygulamalarında kullanılan aktif doğrultucularda faz kilitlemeli çevrim yönteminin donanım içi döngü ile gerçekleştirilmesi
Implementation of the phase locked loop method in active rectifiers used in aviation applications with hardware in the loop
Yazar: İBRAHİM ETHEM DEMİRALAY
Danışman: PROF. DR. AHMET FARUK BAKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Elektrikli ulaşım sistemleri = Electric transport systems ; Faz kilitli döngü = Phase locked loop ; Gömülü sistemler = Embedded systems ; Güç elektroniği = Power electronics ; Havacılık = Aviation

Özet:
Bu çalışmada, öncelikle uçakların elektrik üretim yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. Daha fazla elektrikli uçak konseptinin getirmiş olduğu artan elektrik enerjisi ihtiyaçları tanımlanmıştır. Bu dönüşümün uçaklara kazandıracağı avantajlar belirtilmiştir. Daha fazla elektrikli uçak dönüşümü sırasında uyulması gereken elektriksel sınır değerler aktarılmıştır. Güç faktörü, pasif ve aktif güç faktörü düzeltme yöntemleri ele alınmıştır. Ardından, üç fazlı anahtarlamalı doğrultucular değerlendirilmiştir. Devre anahtarlarının kontrol yöntemleri ile ilgili karşılaştırma yapılmıştır. Faz açısını tespit etme yöntemlerinin çeşitleri açıklanmıştır. DSP uygulamalarında kullanılabilecek en uygun dijital filtre olan hareketli ortalama filtreler ve çeşitleri değerlendirilmiştir. Düşük maliyetli döngü içi donanım testleri laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Daha fazla elektrikli uçakların değişken şebeke frekansını tespit etmek için geliştirilen yöntemin döngü içi model testi ile döngü içi donanım testi karşılaştırılmıştır. Kontrol algoritmasının yürütüleceği DSP'nin özellikleri aktarılmıştır. DSP'de yürütülen algoritmanın akış şeması ve açıklaması verilmiştir. Algoritmanın, gerçek zamanlı döngü içi donanım testlerinde bozucu etkilere sahip şebeke sinyaline kilitlenebildiği gözlenmiştir. Hesaplama sonucu tespit edilen şebeke açısı bilgisi osiloskopta bastırılmıştır. DSP içerisindeki PI kontrol bloğu, en alt seviye donanım dili ile programlanan hazır fonksiyonlar ile gerçekleştirilerek yüksek hızlı hesaplama gerçekleştirilmiştir. Böylelikle tüm kontrol döngüsü 30us içerisinde tamamlanmaktadır. Örnekleme işlemleri, kontrol
döngüsünün süresini değiştirmemektedir. Bu çalışmanın hedefi, dijital sinyal işlemcileri kullanılarak güç faktörü düzeltme devresi kontrolü kodunun geliştirilmesidir.

Abstract:
In this study, first of all, information about the electricity generation methods of airplanes is given. The increasing electrical energy needs brought by more electric aircraft concepts have been identified. The advantages that this transformation will bring to the aircraft are stated. The electrical limit values that must be observed during further electric aircraft conversions are presented. Power factor, passive and active power factor correction methods are discussed. Then, three-phase switched rectifiers are evaluated. A comparison has been made about the control methods of circuit switches. The types of methods for detecting the phase angle are explained. Moving average filters, which are the most suitable digital filters to be used in DSP applications, and their types have been evaluated. Low-cost in-loop hardware tests were performed in a lab environment. The in-loop model test of the developed method to detect the variable grid frequency of more electric aircraft is compared with the in-loop hardware test. The characteristics of the DSP on which the control algorithm will be executed are given. The flow chart and explanation of the algorithm executed in DSP are given. It has been observed that the algorithm is able to lock onto the network signal with jamming effects in real-time in-loop hardware tests. The grid angle information determined as a result of the calculation is suppressed on the oscilloscope. The PI control block in the DSP is performed with ready-made functions programmed with the lowest level hardware language, and high-speed calculation is realized. Thus, the entire control loop is completed within 30us. Sampling operations do not change the duration of the control loop. The aim of this study is to develop the power factor correction circuit control code using digital signal processors.