Yeni Bir Yumuşak Anahtarlamalı, Yüksek Güç Faktörlü ve Yüksek Verimli Tek Fazlı AC-DC Dönüştürücünün Geliştirilmesi ve Gerçekleştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Suat YILDIRMAZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Hacı BODUR
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Enerjinin verimli kullanılması, hem endüstride hem de akademik alanda günümüzün en çok çalışılan konularından birisidir. Gelişen teknoloji ve bu duruma bağlı olarak enerji tüketiminin artmasıyla birlikte, yüksek enerji verimli cihazların kullanımına dünya genelinde önem verilerek çeşitli güç seviyelerindeki cihazlar için enerji verimliliği standartları getirilmiştir. Günümüzde kullanılan Kesintisiz Güç Kaynakları (UPS), Anahtarlamalı Güç Kaynakları (SMPS), batarya şarj sistemleri, ark fırınları gibi lineer olmayan sistemler çektikleri harmonik akımlar nedeniyle şebekeyi bozmaktadırlar. Şebekedeki harmonikler, hassas elektronik cihazlarda hatalara ve bozulmalara neden olurlar. Ayrıca çekilen reaktif güç nedeniyle iletim ve dağıtım hatlarında ilave kayıplar oluşur. Bu istenmeyen durumların önlenmesi için, tasarlanan cihazların uyması gereken ulusal ve uluslararası standartlar geliştirilmiştir. Bu standartlara uyulabilmesi için Güç Faktörü Düzeltilmesi (PFC) işlemi uygulanır. Güç faktörü, pasif olarak hantal ve pahalı pasif filtreler veya karmaşık ve pahalı aktif filtreler ile düzeltilebilir. Günümüzde ise düzeltme işlemi birçok avantajı olan yüksek frekanslı AC-DC yükseltici dönüştürücü temelli PFC devreleri ile sağlanır. Kaliteli ve ucuz bir PFC devresinin yapılabilmesi için AC-DC dönüştürücünün mümkün olduğu kadar yüksek bir frekansta çalıştırılması gerekmektedir. Çalışma frekansını yükseltmek ise devrede, yüksek anahtarlama kayıpları, Elektro Manyetik Girişim (EMI), toplam verimin düşmesi gibi sorunlara yol açar. Bu sorunların giderilmesi için kullanılan teknik, güç elektroniğinde Yumuşak Anahtarlama (SS) olarak adlandırılır. Bu tezde, aktif güç faktörü düzeltme işlemi için yeni bir Yumuşak Anahtarlamalı, Yüksek Güç Faktörlü ve Yüksek Verimli Tek Fazlı AC-DC dönüştürücü gerçekleştirilmiştir. Sunulan dönüştürücüde tüm yarı iletkenler yumuşak çalışır. Ana anahtar Sıfır Gerilimde Geçiş (ZVT) ile iletime girer, Sıfır Gerilimde Anahtarlama (ZVS) ile iletimden çıkar. Yardımcı anahtar sıfır akımda anahtarlama (ZCS) ile iletime, ZVS ile kesime girer. Bastırma hücresinde kullanılan orta uçlu trafo vasıtasıyla yardımcı anahtarda oluşan akım stresi önemli ölçüde azaltılarak verimin arttırılması sağlanır. Sunulan dönüştürücüde anahtarlar üzerinde herhangi bir ilave akım ve gerilim stresi bulunmaz. Geliştirilen dönüştürücünün sürekli halde durum analizi yapılmış ve bu teorik analiz 100 kHz ve 2 kW'lık bir prototip ve simulasyon ile doğrulanmıştır.