Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı

Genelleştirilmiş elektrik makinaları teorisine giriş, simetrik asenkron motor ve senkron motorun faz değişkenleri ve dönüştürülmüş değişkenler cinsinden modelleri, MATLAB SIMULINK ortamında analizleri, asenkron motorlarda skaler yöntemler, Darbe Genişlik ve Uzay Vektör Modülasyon teknikleri, Akım Denetimli Eviriciler, Asenkron motorlarda alan yönlendirme, doğrudan ve dolaylı alan yönlendirme, Doğrudan moment denetimi, akı ve ,hız algılama ve kestirimi, senkron motorlarda vektör denetim yöntemleri. Simülasyon ve uygulama örnekleri.

Seri iletişim, Bilgisayarda iletişim arabirimi (USB, Universal Seri Bus), Bilgisayarda Seri iletişim yol sistemi, Bilgisayar destekli ölçme ve denetim için eleman ve devreler, (Algılayıcılar, Kuvvetlendiriciler, geleneksel denetleyiciler(PI-PD ve PID), AD-dönüştürücüler, DA-dönüştürücüler,..), USB seri arabirim kullanarak ölçme (Denetim için gerekli değerlerin elde edilmesi), Bilgisayar destekli denetim uygulamaları.

Doğru Akım (DA) kıyıcısının ideal topolojisi, çıkış akım, gerilim dalga şekli ve kazanç ifadesi. Buck konvertör topolojisi, çıkış akım, gerilim dalga şekli ve kazanç ifadesi. Buck konvertör giriş ve çıkış filtre hesabı ve uygulamaları. Boost konvertör topolojisi, çıkış akım, gerilim dalga şekli ve kazanç ifadesi. Buck/Boost konvertör topolojisi, çıkış akım, gerilim dalga şekli ve kazanç ifadesi. Tüm konvertörlerin gerçek elemanlar ile ifadeleri ve uygulama örnekleri. Cǘk konvertör topolojisi, çıkış akım, gerilim dalga şekli ve kazanç ifadesi. Doğrudan ve dolaylı konvertörler için L ve C ‘nin hesabı. Doğrudan ve dolaylı konvertörler için anahtar gücünün hesabı (Açma-Kapama gücü ve stres). Transformatör kuplajlı konvertörler. DA çeviricilerin Durum denklemleri ile analizi. DA çeviricilerin modellemesi. DA çeviricilerin dinamiği

Doğru akım (DA) makinalarının eşdeğer devresi. DA makinalarının eşdeğer denklemleri. Serbest, seri, şönt ve kompund uyartımlı DA motor ve generatörlerinin eşdeğer devreleri. Gerilim ve dönme hızının sonlu artım analizi. DA makinalarının sürekli ve geçici durum analizi. DA makinalarının geçici durum analizinde akım, gerilim ve moment değişimleri ve analizleri. DA makinalarının sürekli durum çalışması ve transfer fonksiyonları.

Fiziksel sistemleri daha gerçekçi modellememiz için gerekli olan lineer olmayan devrelerin durum denklemlerini ve devre fonksiyonlarını kurmak. Bunları çözmek için kullanabileceğimiz nümerik yöntemleri vermek. Frekans ve Zaman düzleminde hassasiyet hesaplamaları. Devrelerin kaotik özellikleri. Lineer devrelerin kaotik davranışları. Lineer olmayan elemanlar içeren devrelerin kaotik davranışlarının analizi. Kaotik özellik gösteren devreleri birbirine bağladığımızda karşılaştığımız senkronizasyon ve gürültü problemleri ve bunların çözümlenmesi. Laboratuarda kaotik devre uygulamasını gerçekleştirmek.

DC makine modeli ( eşdeğer devre ve moment, durum uzay modeli, transfer fonksiyonu), motor parametrelerinin ölçümü, faz kontrollü DC motor sürücüleri, DC motor hız kontrol prensipleri, iki ve dört bölge işletme, dört bölge kıyıcı devresi, kıyıcı modeli, Kapalı çevrim işletme, histeresiz kontrol, DC motor sürücü sisteminin dinamik benzetimi, evirici yapıları, asenkron makine modeli, faz kontrolü asenkron motor sürücüleri, frekans kontrollü asenkron motor sürücüleri, asenkron motorun vektör kontrolü, MATLAB/Simulink ile sürücü sistemlerinin benzetimi.

Modern Ulaşımın (hibrid ve tam elektrikli) tarihçesi ve çevresel etkileri, Elektrikli Taşıtların performansı, yapısı ve iyileştirmenin temel teknikleri, Elektrikli Taşıtlar için DA Motorunun çalışma performansı, iki bölgeli ve dört bölgeli kıyıcı kontrolu, Asenkron Motor için kararlı hal çalışma durumu, alan yönlendirmeli kontrol ile gerilim kaynaklı eviricilerin kontrolu, ARM’nun yapısı genel karakteristikleri, tasarımı, konverter devre yapıları ve sensörsüz kontrol uygulamaları, PM BLDC Motoru (Daimi mıknatıslı fırçasız doğru akım motoru), motorun genel yapısı, performans analizi ve kontrolu, sensörsüz kontrol uygulamaları, paralel ve seri hibrid taşıt yapıları, paralel hibrid taşıt için fren sisteminin yapısı, seri hibrid taşıt için parametre tasarımı ve fren sisteminin yapısı, motor gücü ve hızlanma performansı hesabı, araç hızı ile frenleme enerjisi, frenleme gücü ile frenleme enerjisi, araç hızı ile frenleme gücü değişimleri, pratik uygulamada kullanılan örneklere ilişkin teknik detaylar.

Yüksek gerilim tekniğinde temel kavramlar. Yüksek gerilimin kullanım alanları. Elektrik alanları, elektrik alanlarının sayısal yöntemler yardımıyla hesaplanması ve değerlendirilmesi. Vakum yalıtımı. Elektron emisyonu. Parçacık ve alan emisyonu kaynaklı delinmeler. Vakum yalıtımı uygulamaları. Düşük basınçlarda gazların davranışı, iyonizasyon-çığ olayları ve delinme. Yüksek basınçlarda gazların davranışı, kanal oluşum mekanizması, anot ve katot kanalları, kıvılcım ve ark. Basınçlı gazlarla yalıtım. Basınçlı hava ve elektronegatif gazlar. Korona, alternatif gerilimde korona ve korona kayıpları. Sıvı yalıtkanlar. Sıvı yalıtkanlarda delinme,parçacık kaynaklı delinme. Güç transformatörlerinde sıvı yalıtkanlar. Katı yalıtkanlar. Katı yalıtkanlarda delinme, ısıl delinme. Kısmi boşalmaların yalıtkan ömrüne etkileri. Kısmi boşalma kaynaklı aşınmaların ve yalıtkandaki yabancı maddelerin ömürle ilintisi. Karma yalıtkanlar. Yalıtkan arayüzeyleri ve elektrik alan çizgilerinde ortaya çıkan kırılmalar ve etkileri. Elektrik alan düzenleme yöntemleri ve tasarım. Yıldırımın oluşumu ve etkileri. Aşırı gerilimler ve aşırı gerilimlere karşı koruma. Yalıtım uyumluluğu. Yüksek gerilim deney tekniği. Delinme deneyleri, Weibull dağılımı, güvenilirlik düzeyleri. Kısmi boşalmalar, etkileri ve kısmi boşalmaların ölçülmesi Yalıtkan kayıplarının ölçülmesi ve değerlendirilmesi.

Modern ulaşımın tarihçesi ve çevresel etkisi. Elektrikli, hibrid elektrikli ve yakıt pilli taşıtların gelişimi ve enerji depolama sistemlerinin elektrikli taşıtlardaki uygulamaları. Elektrikli taşıtların yapısı, taşıt performansı, enerji tüketimi. Hibrid elektrikli taşıtların yapısı, seri hibrid, paralel hibrid bağlantıları. Yakıt pilli taşıtların yapısı. Elektrokimyasal bataryalar, enerji verimliliği, batarya teknolojileri, kurşun asit bataryalar, nikel esaslı bataryalar, lityum esaslı bataryalar. Ultrakapasitörler, ultrakapasitörlerin özellikleri, temel çalışma prensipleri, performansları, ultrakapasite teknolojileri. Yüksek hızlı volanlar, volanların çalışma prensipleri, volan sistemlerinin güç kapasitesi, volan teknolojileri. Yakıt pilli taşıtlarda enerji depolama sistemi, yakıt pillerinin çalışma prensibi, yakıt pili sistem karakteristikleri, yakıt pili teknolojileri ve çeşitleri. Elektrikli ve hibrid taşıtlarda hidrojen depolama, çeşitleri, hidrojen üretimi. Hibrid taşıtlarda tahrik sistemlerinin sınıflandırılması ve değerlendirilmesi. Taşıtlardaki enerji depolama sistemlerinin karşılaştırılması ve kullanılırlığının incelenmesi. Elektrikli taşıtlardaki enerji depolama sistemlerinin enerji ekonomisi bakımından değerlendirilmesi. Gelecekte elektrikli taşıt teknolojilerinin otomotiv sektörüne etkileri ve yeni oluşumlar.

Genel bilgi, Sistem parametrelerinin frekansa bağımlılığı, Seri empedans ve şönt admitans matrisleri, Çok iletkenli enerji iletim hatlarında dönüşüm matrisi, Enerji sisteminin matematiksel modeli ve çeşitli uygulamaları, Yürüyen dalga problemleri, Lattice diyagramı, Bir ve çok iletkenli hatlarda açma kapama olayları, iletim hattı üzerinden haberleşme, Hattın karakteristik empedansının açma kapama olayları üzerine etkisi, Parafudr seçimi, açma kapama olaylarına koruma için filtre dizaynı.

Optimasyon Kavramı, Optimasyonun amacı ve elektrik güç sistemlerine uygulanabilirliği, Elektrik  güç sistemlerinde planlama ve planlama sürecinde optimasyonun önemi, Optimal planlama çalışmalarında kullanılan matematik modeller, Doğrusal Programlama probleminin çözüm yöntemleri, Yük tahmini yöntemleri, Güvenilirlik analizi, Mühendislik ekonomisinin temel kavramları, Enerji sistemlerinin kuruluş ve işletilmesinde optimal değerlerin bulunması, İletim hatlarının maliyetinin gerilim ve kesite göre minimizasyonu, Trafo postalarının maliyetinin gerilim ve akıma göre optimize edilmesi, Ekonomik işletme problemlerinin tanımı ve çözümü, Enterkonnekte sistemde santrallerinin devreye alınması, Enerji Sistemlerinde gerçek zamanlı ölçümler ile durum kestirim;

Elektrik iletim ve dağıtım şebekeleri, Otomatik üretim ve gerilim regülasyonu uygulamaları, konvansiyonel kontrol sistemleri, modern kontrol düzenleri, kompanze edilmemiş iletim hatları, Tristör kontrollü reaktörler, SVC kontrol düzenleri, iletim sistemi gerilim ölçme düzenleri, SVC uygulamaları, Tristör kontrollü seri kompanzatör(TCSC) uygulamaları, Yük akışı kontrol düzenlerinin incelenmesi(UPFC), STATCOM uygulamaları, Esnek alternatif akım sistemlerinin performans değerlendirmesi. Dağıtım otomasyonu ve esnek kontrol; Dağıtım sistemi yük modelleri; Kesinti yönetimi; Uzun süreli kesintiler sonunda devreye alma; Kayıp analizi; Gerilim/reaktif güç yönetimi.

Evirici prensibi. Eviricilerde kullanılan toplojiler. Tek fazlı köprü doğrultucunun evirici çalıştırılması. Üç fazlı doğrultucuların evirici çalıştırılması. Tek fazlı H-Köprü evirici. Tristörlü eviriciler. Tristör söndürme yöntemi farklı eviriciler. Üç fazlı eviriciler. Çok seviyeli ve geliştirlmiş matris eviriciler. Çıkış akımı ve geriliminin sinüsleştirilmesi. Eviricilerde denetim çözümleri. Harmonik bözunumu ve çözümleri. Güç faktörü sorunu. Gerilim ve frekans denetimi. Evirici uygulamaları.

DC makine modeli ( eşdeğer devre ve moment, durum uzay modeli, transfer fonksiyonu), motor parametrelerinin ölçümü, faz kontrollü DC motor sürücüleri, DC motor hız kontrol prensipleri, iki ve dört bölge işletme, dört bölge kıyıcı devresi, kıyıcı modeli, Kapalı çevrim işletme, histeresiz kontrol, DC motor sürücü sisteminin dinamik simülasyonu, asenkron makine modeli, asenkron motor sürücüleri, asenkron motorun vektör kontrolü, MATLAB/Simulink  ile simülasyon.

Güç kalitesi ile ilgili temel tanımlar(Gerilim dengesizliği, aşırı gerilim, düşük gerilim gürültü, fourier analizi). Fourier ve ayrık fourier analizleri. Gerilim bozulmaları ve kesintiler(Gerilim azalması, gerilim artması ve kesinti). Geçici ve aşırı gerilimler(Kondansatör anahtarlama, yıldırım vs.). Enerjisi sistemindeki harmonik kaynakları, oluşturdukları harmoniklerin ölçülmesi ve değerlendirilmesi. Harmonikleri yok etme yöntemleri. Harmonik kaynaklarının modellenemesi. Pasif ve aktif filtre dizaynı ve uygulama yapılması. Uzun dönemli gerilim dalgalanmalarının incelenmesi(Static VAR Kompanzatörler, Kademeli transformatörler) Elektrik sistemlerinin topraklanması ve karşılaşılan zorluklar. Güç kalitesini ölçme yöntemleri ve ölçüm teknikleri.

Enerji sistemlerinin tanımlanması, temel prensipler, Sistem elemanlarının modellenmesi, Sisteme ilişkin gerçek değerlerinin birim değerlere indirgenmesi, Güç sistemlerinin çok uçlu modellenmesi bara empedans ve admitans matrisleri. Yük akış analizi, DC yük akışı.Yük akışı analizi çözüm yöntemleri, Bara emp. matrisinin kurulması, büyük boyutlu şebekelerin seyrek matematiksel modellerinin parçalama ve yeniden birleştirme yöntemi ile elde edilmesi Dal ve kiriş ekleme algoritması, Arıza analizleri için şebeke modellerinin verilmesi, Kısa devre analizleri, İletim kayıplarının hesaplanması, B katsayıları ile kayıpların hesaplanması, Sistemler arası güç alış verişlerinin B katsayıları ile modellemesi, 3- fazlı enerji sistemlerinin arıza analizi

Temel olasılık bilgisi, güvenilirlik fonksiyonları ve temel kavramlar , Sistem güvenilirlik analizleri , Temel kesitleme yöntemi bağlantı kümesi, Hata ağacı yöntemi, yedekli sistemler, Ayrık Markov süreçleri, Sürekli Markov süreçleri ve güvenilirlik analizleri, Kullanılabilirlik, limit durumlar ve yaklaşık hesap yöntemleri, Enerji sistemlerinde güvenilirlik bölgeleri, Üretim sistemi güvenilirlik analizi, İletim sistemi güvenilirlik analizi, Birleşik sistem güvenilirlik analizi, Dağıtım sistemi güvenilirlik analizi, Monte Carlo benzetimleri.

Harmonik Teorisi, Güç Kalitesi Parametreleri Altında Harmonik Bozulma , harmonik Kaynaklar, Harmonik seviyelerinin Standartları,Dağıtım Sistemlerinde Harmoniklerin Etkileri , Harmoniklerin Ölçülmesi, Harmonik Analizi, Harmonik Filtreleme Teknikleri, Harmonik Bozulma Limitlerini İndirgemek İçin Kulllanılan Diğer Metotlar,Bilgisayar Destekli Harmonik Analiz Uygulamaları.

Elektrik güç sistemlerinde korumanın önemi, koruma elemanları ve özellikleri, Koruyucu röleleme tanıtımı, Yapısına ve işlevine göre koruma röleleri, aşırı akım röleleri, empedans röleleri, diferansiyel röleler, dijital röle ile korumanın önemi ve alt sistemleri, İletim hattı koruma algoritmaları, arıza yeri belirleyen algoritmalar, transformatör koruma algoritmaları, generatör koruma algoritmaları, dijital korumada son gelişmeler .

Giriş. Denemeler, olaylar. Koşullu olasılık ve Bayes Teoremi. Rastlantı değişkeni, ortalama değer, varyans ve momentler. Dağılım ve yoğunluk fonksiyonları. İki boyutlu rastlantı değişkenleri. Stokastik süreçler, durağan süreçler. Öz ilinti, karşıt ilinti ve güç spektrumu kavramları. Markov ve Poisson süreçleri.

Güç Sistemleri elemanlarının modellenmesi, güç sistemlerinin bilgisayarla analizinin önemi ve gerekliliği, Bara admitans matrisi algoritması ve bara yoketme metodları, Lineer denklem sistemi çözümleri, Seyrek matrislerin etkin kullanımı, Lineer olmayan denklem sistemlerin çözümleri, Sayısal yöntemlerin yük akışı problemine uygulaması, Optimal yük akışı analizi, Diferansiyel denklemlerin çözümünde sayısal yöntem ve algoritmalar, sayısal yöntemlerin geçici hal kararlılığına uygulanması, ac-dc yük akışı analiz yöntemleri ve algoritması

Güç Sistemlerinin Yapısı ve Kontrolü, Kararlılık Problemine giriş, Sürekli hal sistem analizi, Geçici hal kararlılık analizi, Dinamik kararlılık analizinde senkron makine gösterimi ve modellenmesi, Dinamik kararlılık analizinde senkron makine kontrol modelleri, Küçük işaret kararlılık analizi, tek makine ve çok makineli sistem dinamik kararlılık analizi, gerilim kararlılığı, senkron altı rezonans ve salınımlar, Kararlılığı iyileştirici yöntemler, Esnek Alternatif akım sistemleri

Enerji dönüştüren kayıplı ve kayıpsız sistemlerde enerji, ko-enerji ve momentin tanımlanması. Çok girişli ve çok çıkışlı lineer olmayan sistemlerde ko-enerji hesabı. Lineer ve lineer olmayan sistemlerde öz ve karşıt endüktanslar ile relüktans moment tanımı. Relüktans makinalarının genel yapıları, anahtarlı relüktans, senkron relüktans ve lineer relüktans motorları, tasarım özellikleri, sargı yapıları, Anahtarlı relüktans motorlarının eşdeğer devreleri, statik performans karakteristikleri (endüktans, akı, enerji, statik moment). ARM’nun karakteristiklerinin analitik olarak çıkartılması ve lineer olmayan yapının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi, Nonlineer endüktans ölçme yöntemi ve performans eğrilerinin deneysel olarak elde edilmesi, ARM’nun boyutlandırılması. ARM sargıları ve sargı yapılarının (öz ve karşıt endüktansın) momente olan etkileri, ARM’nun konverter devre yapıları ve tasarımları, ARM’nun kapalı çevrim kontrol prensibi. ARM’nun ve konverter devresinin modellenmesi ve simülasyonu, simülasyon sonuçları. Moment-hız karakteristiği, verim ve akım değişimleri, moment dalgalılığı ve gürültünün analizi ve azaltılması, algılayıcısız motor kontrol yöntemleri. İki boyutlu sonlu elemanlar analizi. ARM’nun konvansiyonel motorlar ile karşılaştırılması ve uygulama alanları, Senkron Relüktans ve Hibrid Relüktans yapıları.

Rüzgar enerjisinin yenilenebilir enerjiler arasındaki rolü ve önemi, rüzgar türbinleri, rüzgar türbin-generator sistemleri, elektriksel ekipmanlar (dönüştürücüler, kıyıcılar vs. ), enerji depolama ekipmanları (volan enerjisi,smes,süperkapasitörler vs.) , rüzgar güç sistemlerinin şebeke entegrasyonu sağlanarak veye bağımsız işletilmesi durumlarının incelenmesi, şebekeye entegrasyonu ve güç kalitesi problemleriyönünden rüzgar gücünün değerlendirilmesi (gerilim bozulmaları, fliker, harmonikler, kısa devre akımları, real aktif güç kayıları),Rüzgar santralinde güç sistem kontrolü ,gelecekte rüzgar enerjisi.

Rüzgar enerjisinin karakteristik özelliklerinin belirlenmesi. Enerji yoğunluğu ve birim alanda hareket enerjisine dönüşebilecek en yüksek teorik sınırın belirlenmesi. Yatay ve düşey pervanelerin özellikleri. Pervanelerdeki uç hızı ve uç hızın enerji üretimine etkisi ve rüzgar karakterine bağlı olarak pervane uç hızının belirlenmesi. Rüzgar enerjisi üretim yerlerinin seçimindeki kriterler, coğrafi yapı etkileri, yerleşim düzenleri. Rüzgar ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesi ve enerji üretiminde fizibilite çalışması. Rüzgar enerjisindeki yeni trendlerin incelenmesi. Rüzgar jeneratörü olarak kullanılan doğrudan şebekeye bağlanan elektrik makinalarından senkron ve asenkron genaratörlerin kıyaslanması. Asenkron genaratörün senkron altı frekanslarda generatör olarak çalıştırılması. Rüzgar jeneratörü olarak kullanılan mıknatıslı senkron makinalar ve fırçasız DA makinaları uygulamaları ve kontrol algoritmalarının incelenmesi. Maksimum güç transfer algoritmaları. Güneş enerjisinden elektrik üretim yöntemleri. Güneş pillerinin karakteristikleri ve modellenmesi. Maksimum güç noktası izleyici algoritmaları. Sabit ve hareketli sistemlerin karşılaştırılması. Dalga enerjisi ve dip akıntılarından enerji üretimi. Enerji depolama aracı olarak hidrojen enerjisinin rolünün irdelenmesi.

Giriş, Yapay Sinir Ağları (YSA) nın temelleri, Hücre yapısı ve aktivasyon Fonksiyonları, Basit İdrak Yapısı, Adaline ve Medaline Yapıları, Çok Tabakalı İleri Beslemeli Sinir Ağları, Geriye Yayılım Algoritması, Levenberg-Marquardt Algoritması, Kendi kendini organize eden sistemler, Radyal temelli fonksiyonlar, Dinamik Sistemler ve Yinelemeli Sinir Ağları, Sistem Tanımada YSA'lar, YSA'ları ile kontrol; Uygulamalar: Dinamik Sistemlerin Modellenmesi, Gözlemlenmesi ve Kestirimi. Elektrik Sistemlerinde YSA Kullanımı, Neuro-Fuzzy Sistemlere Giriş.

Lineer  zamanla  değişmeyen  cebirsel devrelere ve dinamik devrelere ilişkin sistem denklemlerinin elde edilmesinde kullanılan yöntemler. Genelleştirilmiş düğüm denklemleri ve Durum değişkenleri yöntemi. Devre elemanlarının sistem denklemlerine katkılarının sistematiği. Sistem denklemlerinin zaman domeni, s-domeni ve w-domenindeki gösterimleri. Sistem fonksiyonlarının sistematik şekilde elde edilmesi. Sistem denklemlerinin sayısal çözümüne ilişkin yöntemlerin incelenmesi, karşılaştırılması, kararlılık ve yakınsaklık  kriterleri. Anahtarlamalı devrelerde başlangıç koşullarının belirlenmesi. Endüktans ve kapasite elemanlarına ilişkin Ayrık devre modelleri. Lineer olmayan cebirsel devrelere ait denklemlerin elde edilmesi ve çözümleri. Lineer olmayan dinamik devrelerin  küçük-sinyal analizleri. Karışık sistemler. Çeşitli lineer ve anahtarlamalı devre incelemeleri.

Maliyet muhasebesinin temel kavramları ve güç sistemlerine uygulanması/ Santrallerin sabit ve değişken maliyetlerine giriş/ Eskalasyon ve kur farkları/ Santrallerin maliyet fonksiyonlarının elde edilmesi/ Değişik tip santrallerde (termik, hidro, nükleer, jeotermal, güneş, rüzgar, çöp) kWh başına maliyetlerin hesaplanması/ Termik santrallerin ekonomik yük paylaşımını gerçekleştirmek/ Santrallerin gelir tablosu ve bilanço hesapları/ Hava hatlarının, yeraltı ve denizaltı kablolarının kilometrik maliyetlerinin hesaplanması/ Kamulaştırma maliyetlerinin hesaplanması