Şebeke bağlantılı çok seviyeli inverterler için yeni bir modülasyon tekniğinin geliştirilmesi ve uygulanması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA CEM ÖZKILIÇ
Danışman: Atiye Hülya Obdan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İki seviyeli dönüştürücüler, kolay kontrol edilebildikleri için güç elektroniği devrelerinde karşılaşılan en temel ve genellikle ilk tercih edilen dönüştürücü tipidir. Bu tip dönüştürücülerin oluşturduğu toplam harmonik bozulma (THD) değerini azaltmak için anahtarlama frekansını arttırmak gerekir. Bu durumda sistem verimi azalmaktadır. Şebeke bağlantılı bir sistemin THD değerini arttırmadan, verimini arttırmanın yolu, çok seviyeli dönüştürücülere geçiş yapmakla mümkün olmaktadır. Çok seviyeli dönüştürücülerin sağladığı bu avantaja karşılık kontrol edilmesi gereken güç elektroniği elemanlarının sayılarının fazlalaşması sistem karmaşıklığını arttırmaktadır. Buna ek olarak, nötr nokta dengesinin dikkate alınmaması durumunda, sistem güvenilirliğinin ortadan kalkması kaçınılmaz olmaktadır. Bu tez çalışmasında, geleneksel iki seviyeli uzay vektör modülasyonundan yararlanılarak, iki veya daha fazla seviyeli dönüştürücüler için genelleştirilmiş yeni bir uzay vektör modülasyonu hesap algoritmasının matematiksel yöntemi ortaya konulmuştur. Bu yöntemde; sistem kaynaklarının arttırılması gerekmemiş, çok seviyeli dönüştürücüye geçiş için sistem tasarımı yalınlaştırılması, iki seviyeli dönüştürücü tasarımı seviyesine çekilmesi ile sağlanmıştır. Yaygın olarak kullanılan iki seviyeli topolojilerin yerine, kontrol edilebilirliği daha karmaşık olmasından dolayı henüz tam olarak yaygınlaşmamış, üç veya daha fazla seviyeli dönüştürücülerin, uygulaması yalınlaştırılmış uzay vektör modülasyonu ile kolay kontrol edilebilirliğinin gösterilmesi amacıyla şebeke bağlantılı üç seviyeli dönüştürücü tasarımı ve uygulaması gerçeklenmiştir. Üç seviyeli dönüştürücü uygulamasından önce iki seviyeli dönüştürücü tasarımı yapılmış, böylece gerçeklenen üç seviyeli dönüştürücü ile aralarındaki donanımsal ve yazılımsal farklılıklar ortaya konmuştur. Donanımsal karşılaştırma yapıldığında; üç seviyeli dönüştürücü tasarımı için kullanılacak tasarım kaynaklarının, iki seviyeli dönüştürücü tasarımı için kullanılacak tasarım kaynaklarından fazla olmadığı görülmektedir. İki seviyeli dönüştürücü için geliştirilmiş yazılım bir anahtarlama periyodu (125 μs) içinde 88-90 μs kadar zaman harcamaktayken, üç seviyeli dönüştürücü için geliştirilmiş yazılım ise bir anahtarlama periyodu (125 μs) içinde 98-100 μs kadar zaman harcamaktadır. Görülmektedir ki, bu tez çalışmasında önerilmiş olan iki veya daha fazla seviyeli dönüştürücüler için genelleştirilmiş uzay vektör modülasyonu hesap algoritmasının uygulandığı yazılımın bir anahtarlama periyodu boyunca harcadığı süre, temel uzay vektör modülasyonu kullanılan iki seviyeli dönüştürücü kontrol yazılımı için harcanan süreden yalnızca 10 μs fazladır. Bu fazla gelen sürenin içine nötr nokta gerilimi dengesi için kullanılan algoritmanın harcadığı süre dahildir.