GERİ DÖN
Ders Öğretim Planı
| Dersin Kodu | Dersin Adı | Dersin Türü | Yıl | Yarıyıl | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| MYELK2011 | GÜÇ ELEKTRONİĞİ I | Ders | 2 | 3 | 3,00 |
Dersin Seviyesi
Önlisans
Dersin Sunulduğu Dil
Türkçe
Dersin Amacı
Bu dersin amacı, öğrencilere endüstriyel otomasyon ve enerji sistemlerinin temel yapısını oluşturan güç yarı iletken elemanlarının çalışma prensiplerini, elektrik enerjisinin kontrol edilmesi ve dönüştürülmesi (AC-DC, DC-DC) tekniklerini aktarmaktır. Ders kapsamında öğrencilerin; güç elektroniği devre elemanlarını tanıması, bunlara ait tetikleme, sürme ve koruma yöntemlerini laboratuvar ortamında güvenli bir şekilde uygulayabilmeleri hedeflenmektedir. Ayrıca bilgisayar tabanlı simülasyon araçlarını kullanarak dalga şekillerini analiz etme, PWM mantığı ile motor hız kontrol algoritmaları geliştirme, güç devrelerinde oluşabilecek donanımsal hataları tespit etme ve giderme becerisinin kazandırılması amaçlanmaktadır.
Dersi Veren Öğretim Görevlisi Görevlileri
Dr. Öğr. Üyesi Muhammet ATEŞ
Öğrenme Çıktıları
| 1 | Güç elektroniğinin temel kavramlarını ve uygulama alanlarını açıklar |
| 2 | Diyot, SCR, TRIAC, MOSFET ve IGBT gibi güç yarı iletkenlerinin çalışma prensiplerini açıklar. |
| 3 | Kontrollü ve kontrolsüz doğrultucu devrelerini analiz eder ve uygular. |
| 4 | Filtre devreleri ile ripple azaltma yöntemlerini uygular. |
| 5 | Buck ve Boost dönüştürücülerin çalışma prensiplerini açıklar. |
| 6 | PWM tekniğini kullanarak güç ve motor hız kontrolü gerçekleştirir. |
| 7 | Osiloskop ve simülasyon yazılımlarını kullanarak devre analizleri yapar. |
| 8 | Güç elektroniği devrelerinde oluşan temel arızaları tespit eder ve çözüm geliştirir. |
Öğrenim Türü
Birinci Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
Yok
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
Yok
Dersin İçeriği
Bu ders; güç yarı iletken elemanlarının (Diyot, SCR, TRIAC, MOSFET, IGBT) karakteristiklerini, kontrollü/kontrollsüz doğrultucu mimarilerini, filtre tasarımlarını ve DC-DC kıyıcı (Buck/Boost) devrelerinin çalışma prensiplerini kapsar. Müfredat; yarı iletkenlerin gate sürme tekniklerini, evre anahtarlama lojiğini, duty cycle kavramını ve ısıl yönetim/snubber koruma devrelerini içerir. İleri düzey aşamada Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) ve DC motor hız kontrol yöntemleri uygulamalı olarak ele alınır. Ders, gerçek dünya senaryolarına dayalı bir dönem sonu projesi ile tamamlanır.
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
| Hafta | Teorik | Uygulama | Laboratuvar |
|---|---|---|---|
| 1 | Güç Elektroniğine Giriş ve Genel Bakış: Güç elektroniğinin tanımı, endüstri, enerji ve otomotiv sektöründeki kullanım alanları. Enerji dönüşüm bloklarının (AC-DC, DC-DC, DC-AC) mimari açıdan incelenmesi. | Laboratuvardaki güç elektroniği elemanlarının ve ölçüm cihazlarının (Osiloskop, fonksiyon jeneratörü) fiziki incelenmesi | |
| 2 | Güç Yarı İletken Elemanları ve Anahtarlama Mantığı: Güç diyotlarının yapısı ve karakteristikleri. Anahtarlama elemanı mantığı, ideal anahtar kavramı ve iletim/kesim durum analizleri. | Güç diyotlarının karakteristik eğrilerinin osiloskop ekranında canlı olarak izlenmesi . | |
| 3 | Tristörün (SCR) iç yapısı, çalışma prensipleri, gate tetikleme yöntemleri ve AC kontrol devrelerindeki davranışları. | Basit bir SCR tetikleme devresi kurularak DC yük üzerinde lamba parlaklık kontrolünün fiziksel olarak test edilmesi. | |
| 4 | DIAC ve TRIAC Elemanları ve Çift Yönlü Akım İletim Özellikleri Şeması. Dimmer devresi çalışma prensipleri ve faz kontrol mantığı. | TRIAC tabanlı faz kontrol devresi montajı; simülasyon ortamında ve fiziksel AC motor hız kontrol simülasyonunun gerçekleştirilmesi. | |
| 5 | Yarım dalga ve tam dalga doğrultucu topolojileri. Diyot köprü yapısı, ortalama DC çıkış gerilimi analizi ve ripple (dalgalanma) kavramı. | Monofaze köprü tipi doğrultucu devresinin fiziksel kablajı ve çıkış sinyalindeki ripple faktörünün osiloskop yardımıyla ölçülmesi. | |
| 6 | SCR kontrollü doğrultma sistemleri. Ateşleme açısı (α) kavramı ve çıkış gerilimi formülasyonu, değişken DC çıkış analizi. | Kontrollü doğrultucu devresinin simülasyon yazılımında (MATLAB/Simulink veya Proteus) kurulması ve farklı tetikleme açılarına göre çıkış gerilimi değişimlerinin gözlemlenmesi. | |
| 7 | Kondansatör (C) filtreleme, LC ve π tipi filtre düzenleri. Çıkış sinyalindeki ripple bileşenlerini azaltma yöntemleri. | Doğrultucu çıkışına kondansatör ve bobin değerlerinin değiştirilmesi. “Filtresiz” ve “filtreli” koşullar altında çıkış performansının canlı ölçüm karşılaştırması. | |
| 8 | İlk 7 haftadaki konuların (güç elemanları, SCR/TRIAC faz kontrolü, doğrultucular ve filtreler) özeti. Ara sınav (yazılı değerlendirme). | ||
| 9 | DC gerilim kontrolü, yüksek frekanslı anahtarlama prensibi ve görev periyodu (duty cycle) kavramı. Buck (alçaltıcı) dönüştürücünün çalışma prensibi ve verim analizi. | Simülasyon ortamında Buck dönüştürücü devresini kurun ve görev periyodunu (duty cycle) değiştirerek çıkış gerilimindeki düşüş oranını gözlemleyin. | |
| 10 | Boost dönüştürücünün yapısı, endüktörde enerji depolanması ve gerilim yükseltme prensibi. Anahtarlama kayıplarının analizi. | Laboratuvar ortamında hazır modüllerle veya simülasyonda 12 V DC giriş geriliminden 24 V DC kararlı çıkış elde etmeye yönelik boost dönüştürücü uygulaması. | |
| 11 | PWM sinyalinin üretilmesi, analog eşdeğer gerilimin oluşturulması ve frekans ile duty cycle parametrelerinin sinyal kalitesi üzerindeki etkisi. | Function generator or microcontroller-based PWM signal source used to manipulate signal width in real time on an oscilloscope. | |
| 12 | MOSFET ve IGBT elemanlarının çalışma prensipleri ve giriş seviye empedansları. İzolasyonlu ve izolasyonsuz gate sürme devrelerinin mimarisi. | Güç MOSFET'i önüne sürücü entegresi (Optokuplörlü sürme katı) bağlanarak yüksek frekanslı anahtarlama hattının donanımsal testi. | |
| 13 | DC motorlarda hız kontrol prensipleri, gerilim–hız ilişkisi ve PWM kullanılarak tork kaybı olmadan hız ayarı yapılabilmesi. | Güç MOSFET modülü üzerinden PWM sinyali kullanılarak bir DC motor hızının sıfırdan maksimuma kademeli olarak kontrol edilmesi ve motor uçlarındaki gerilim dalga şeklinin analizi. | |
| 14 | Dönem başında gruplara verilen “Gerçek Dünya Güç Elektroniği Uygulaması” projelerinin (örneğin PWM kontrollü DC motor sürücüsü, ayarlanabilir kontrollü güç kaynağı veya Buck/Boost dönüştürücü) çalışan donanım veya simülasyon sonuçları kullanılarak sınıf önünde sunulması ve savunulması. | ||
| 15 | Dönem sonu açık uçlu veya çoktan seçmeli sınav |
Ders Kitabı Malzemesi Önerilen Kaynaklar
Ermiş, M. (2014). Güç elektroniği elemanları ve devreleri. Seçkin Yayıncılık. Bodur, H. (2020). Güç elektroniği (5. bs.). Birsen Yayınevi. Yükseköğretim Kurulu. (t.y.). Güç elektroniği-I ders notları. YÖK Dersleri Platformu. https://yokdersleri.yok.gov.tr/
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Değerlendirme
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | Adet | Değer |
|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | Adet | Değer |
| Final Sınavı | 1 | 50 |
| Proje Sunma | 1 | 50 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | 40 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | 60 | |
Staj Durumu
Yok
İş Yükü Hesaplaması
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi (saat) | Toplam İş Yükü (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 2 | 2 |
| Final Sınavı | 1 | 2 | 2 |
| Derse Katılım | 14 | 1 | 14 |
| Laboratuvar | 14 | 1 | 14 |
| Proje Hazırlama | 1 | 16 | 16 |
| Proje Sunma | 1 | 5 | 5 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 1 | 10 | 10 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 1 | 12 | 12 |
| Toplam İş Yükü (saat) | 75 | ||
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi
| PÇ 1 | PÇ 2 | PÇ 3 | PÇ 4 | PÇ 5 | PÇ 6 | PÇ 7 | PÇ 8 | PÇ 9 | PÇ 10 | PÇ 11 | |
| ÖÇ 1 | 3 | 1 | 3 | 3 | 4 | 1 | 2 | 2 | 3 | 1 | 3 |
| ÖÇ 2 | 3 | 1 | 3 | 3 | 5 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 4 |
| ÖÇ 3 | 4 | 2 | 3 | 3 | 5 | 2 | 3 | 2 | 3 | 1 | 4 |
| ÖÇ 4 | 4 | 1 | 2 | 3 | 5 | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 4 |
| ÖÇ 5 | 4 | 2 | 2 | 3 | 5 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 4 |
| ÖÇ 6 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 2 | 3 | 4 | 2 | 1 | 4 |
| ÖÇ 7 | 5 | 2 | 2 | 4 | 4 | 1 | 5 | 3 | 1 | 1 | 5 |
| ÖÇ 8 | 4 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 2 | 3 | 1 | 1 | 5 |
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek