Yeni Geliştirilen Modüler ve İzoleli Aktif Bastırma Hücresi İle Donatılan Şebeke Bağlantılı T Türü Üç Seviyeli Bir İnverterin Tasarımı Ve Gerçekleştirilmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi, Elektrik Müh.Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Hacı Bodur
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Güneş ve rüzgar enerjisi sistemleri, kesintisiz güç kaynakları, motor kontrolü vb. uygulamalarda yarı iletken güç dönüştürücülerinin kullanımı artmaktadır. Bu sistemlerde, toplam harmonik distorsiyon (THD), dalgalanma faktörü (RF), elektromanyetik girişim (EMI) ve maliyetin düşük, güç faktörü (PF) ile verimliliğin yüksek olması, tasarımın kompaktlığı önemli parametrelerdir. Bunların çoğu, anahtarlama frekansı arttırılarak sağlanabilir. Ancak bu, anahtarlama kayıplarını ve EMI'yı artırmaktadır. Yüksek frekanslarda sert anahtarlama (HS) yerine yumuşak anahtarlamanın (SS) kullanılması bu kayıpları azaltmaktadır. İki ana grup olarak, pasif SS tekniklerinde tam SS sağlanamaz, anahtarlama enerjisinin tümü geri kazanılamaz ve yardımcı anahtar gerekmez. Aktif tekniklerde ise tam SS sağlanabilir, anahtarlama enerjisinin tamamı geri kazanılabilir ve yardımcı anahtar gereklidir. SS teknikleri, özellikle DC-DC gibi az anahtarlı dönüştürücülerde yaygınken, inverter gibi çok anahtarlı dönüştürücülerde karmaşıklık ve zorluklar nedeniyle nadiren uygulanmaktadır. Çözüm için, dönüştürücü topolojisini değiştirmeden, her güç elemanının uçlarına bağlanabilecek bağımsız, modüler ve izoleli bastırma hücrelerinin (SC) geliştirilmesi gerekmektedir. Bu hücrelerde genellikle izolasyon gerektiğinden geri dönüşlü (flyback) tabanlı devreler kullanılır, ancak dezavantajları bulunmaktadır. Bu çalışmada, özellikle çok anahtarlı dönüştürücüler için, benzerlerine göre üstün, kolay uygulanabilir, ileri yönlü (forward) tabanlı, aktif, modüler ve izoleli yeni bir SC geliştirilmesi ve uygulanması hedeflenmiştir. Tasarım, SS enerjilerinin kolay aktarılmasını, transformatör ile yardımcı elemanların akım, gerilim ve güç değerlerinin düşürülmesini amaçlamaktadır. Yeni SC, son yıllarda popülerleşen, her fazı bağımsız çalışabilen şebeke bağlantılı T türü üç seviyeli invertere (T2-3LI) uygulanmıştır. Ölçüm ve analizler tek fazlı olarak yapılmış, yeni SC T2-3LI'ya, üç fazlı olarak da uygulanmıştır. Toplam kayıplar içinde anahtarlama kayıplarının payı oldukça düşük ve çıkış gerilimi sinüzoidal olduğundan, şebeke bağlantılı T2-3LI, SS uygulaması açısından zorludur. Bu çalışmada, kapsamlı literatür taraması yapılarak önerilen sistemin tam analiz ve tasarımı gerçekleştirilmiştir. Analizler, anahtarlama frekansı 100 kHz ve toplam gücü 10 kW olan üç fazlı, şebeke bağlantılı T2-3LI prototipiyle doğrulanmıştır. THD, PF, verim vb. osiloskop, güç analizörü gibi cihazlarla ölçülerek yeni SC'nin üstünlüğü ve uygulanabilirliği gösterilmiştir.