PWM Doğrultucular. AA/DA güç dönüşümü - mikroelektronik devrelerin güç kaynaklarında, - elektrikli ev aletlerinde,

Benzer belgeler
Pasif devre elemanları (bobin, kondansatör, direnç) kullanarak, paralel kol olarak tasarlanan pasif

Statik güç eviricilerinin temel görevi, bir DA güç kaynağı kullanarak çıkışta AA dalga şekli üretmektir.

Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucularda Farklı Yük Durumlarındaki Harmoniklerin İncelenmesi

Anahtarlama Modlu DA-AA Evirici

AC-DC Dönüştürücülerin Genel Özellikleri

Güç elektroniği elektrik mühendisliğinde enerji ve elektronik bilim dalları arasında bir bilim dalıdır.

Doğrultucularda ve Eviricilerde Kullanılan Pasif Filtre Türlerinin İncelenmesi ve Karşılaştırılması

Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri

TEK FAZLI VE ÜÇ FAZLI KONTROLSÜZ DOĞRULTUCULAR

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 9. HAFTA

Yükseltici DA Kıyıcılar, Gerilim beslemeli invertörler / 12. Hafta

AC/DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER (Doğrultucular)

EVK Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi Haziran 2015, Sakarya

İNDEKS. Cuk Türü İzolesiz Dönüştürücü, 219 Cuk Türü İzoleli Dönüştürücü, 228. Çalışma Bölgeleri, 107, 108, 109, 162, 177, 197, 200, 203, 240, 308

Ders 04. Elektronik Devre Tasarımı. Güç Elektroniği 1. Ders Notları Ege Üniversitesi Öğretim Üyesi Yrd.Doç.Dr. Mehmet Necdet YILDIZ a aittir.

İÇİNDEKİLER. ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER...v 1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNE GENEL BİR BAKIŞ YARI İLETKEN GÜÇ ELEMANLARI...13

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Power Electronic Circuits (Güç Elektroniği Devreleri)

BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR

ÜÇ-FAZLI TAM DALGA YARI KONTROLLÜ DOĞRULTUCU VE ÜÇ-FAZLI EVİRİCİ

Çevirenlerin Ön Sözü. Yazar Hakkında

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOULU

TEK FAZLI DOĞRULTUCULAR

AC/DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER (Doğrultucular)

Alçak Gerilimde Aktif Filtre ile Akım Harmoniklerinin Etkisinin Azaltılması

Gerilim beslemeli invertörler, akım beslemeli invertörler / 13. Hafta. Sekil-7.7 de endüktif yükte çalışan PWM invertör görülmektedir.

AC FREKANS KONVERTÖRLERİNİN OLUŞTURDUĞU HARMONİKLER VE HARMONİK AZALTIMI YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

dirençli Gerekli Donanım: AC güç kaynağı Osiloskop

Ders 08. Elektronik Devre Tasarımı. Güç Elektroniği 1. Ders Notları Ege Üniversitesi Öğretim Üyesi Yrd.Doç.Dr. Mehmet Necdet YILDIZ a aittir.

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

ELK273 Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinin Temelleri Ders 8- AC Devreler. Yard.Doç.Dr. Ahmet Özkurt.

GÜÇ ELEKTRONİĞİ TEMEL KONTROLLÜ GÜÇ ELEMANLARI YRD.DOÇ. MUHAMMED GARİP

GENİŞ SPEKTRUMLU HARMONİK FİLTRE PERFORMANSI DEĞERLENDİRMESİ

BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR

3/1 (Trifaze Giriş / Monfaze Çıkış ) kva 3/3 (Trifaze Giriş / Trifaze Çıkış ) kva

Ders 07. Elektronik Devre Tasarımı. Güç Elektroniği 1. Ders Notları Ege Üniversitesi Öğretim Üyesi Yrd.Doç.Dr. Mehmet Necdet YILDIZ a aittir.

Kompanzasyon ve Harmonik Filtreleme. Eyüp AKPINAR DEÜ

TEK FAZLI VE ÜÇ FAZLI KONTROLLÜ DOĞRULTUCULAR

ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN BATARYA ŞARJINDA KULLANILAN GÜÇ FAKTÖRÜ DÜZELTMELİ KLASİK VE INTERLEAVED YÜKSELTİCİ TÜRÜ DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

Üç-faz Tam Dalga (Köprü) Doğrultucu

Nedim Tutkun, PhD, MIEEE Düzce Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Konuralp Düzce

DERS BİLGİ FORMU. Okul Eğitimi Süresi

Kompanzasyon ve Harmonik Filtreleme. Eyüp AKPINAR DEÜ

KOMPANZASYON SİSTEMLERİNDE HARMONİKLER VE ETKİLERİ

Güç Kalitesi Problemleri ve Çözüm Yöntemleri

ELEKTRİK GÜÇ SİSTEMLERİNDE ENERJİ KALİTESİ

GÜÇ SİSTEMLERİNDE HARMONİKLER VE HARMONİKLERİN ENGELLENMESİ

ELEKTRİK MOTOR SÜRÜCÜLERİ: PWM AC KIYICILAR

REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU VE HARMONİKLER. Dr. Bora ALBOYACI

Alçak ve Orta Gerilim Tesislerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu

DENEY 3: DOĞRULTUCU DEVRELER Deneyin Amacı

Şekil 1. Darbe örnekleri

Bir fazlı AA Kıyıcılar / 8. Hafta

Y-0035 GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM SETİ

BÖLÜM X OSİLATÖRLER. e b Yükselteç. Be o Geri Besleme. Şekil 10.1 Yükselteçlerde geri besleme

SÜRÜCÜLÜ SİSTEMLERDE ENERJİ KALİTESİ PROBLEMLERİNİN İNCELENMESİ

ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ

Deney 3 5 Üç-Fazlı Tam Dalga Tam-Kontrollü Doğrultucu

Güç Elektroniği. Yüke verilen enerjinin kontrolü, enerjinin açılması ve kapanması ile ayarlanmasını içerir.

Yarıİletken Güç Anahtarları

BÖLÜM 3 ALTERNATİF AKIMDA SERİ DEVRELER

TEK FAZLI KONTROLLÜ (TRĠSTÖRLÜ) DOĞRULTUCULAR

Arttıran tip DC kıyıcı çalışması (rezistif yükte);

ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ

Murat Genç Elektrik ve Elektronik Mühendisi TÜBİTAK-UZAY

EET-202 DEVRE ANALİZİ-II DENEY FÖYÜ OSİLOSKOP İLE PERİYOT, FREKANS VE GERİLİM ÖLÇME

Doç. Dr. Ersan KABALCI. AEK-207 Güneş Enerjisi İle Elektrik Üretimi

3 FAZLI SİSTEMLER fazlı sistemler 1

Üç Fazlı Güç Faktörü Düzeltme Devrelerinin İncelenmesi A Review of Three Phase Power Factor Correction Circuits

DC DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

DENEY-8 KONDANSATÖRÜN VE BOBİNİN DOĞRU AKIMDA DAVRANIŞI

DENEY 16 Sıcaklık Kontrolü

ALTERNATİF AKIMDA EMPEDANS SERİ DEVRELER

DEVRE ANALİZİ LABORATUARI DENEY 6 KONDANSATÖRÜN VE BOBİNİN DOĞRU AKIM DAVRANIŞI

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

TEK FAZLI KONTROLLU VE KONTROLSUZ DOĞRULTUCULAR

KOMPANZASYON SİSTEMLERİ

BÖLÜM 3 KONVERTER ÇALIŞMA

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 3. HAFTA

GELENEKSEL GÜÇ KATSAYISI DÜZELTME DEVRELERİ İLE KÖPRÜSÜZ GÜÇ KATSAYISI DÜZELTME DEVRELERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

DA-DA BUCK, BOOST VE BUCK-BOOST KONVERTER DENEY SETĐ TASARIMI VE UYGULAMASI

ÜNİTE 5 TEST SORU BANKASI (TEMEL ELEKTRONİK)

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK222 TEMEL ELEKTRİK LABORATUARI-II

UZAKTAN ERİŞİMLİ GÜÇ ELEKTRONİĞİ LABORATUVARI. Gürkan MUTLU YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Aşağıdaki formülden bulunabilir. S16-Kesiti S1=0,20 mm²,uzunluğu L1=50 m,özdirenci φ=1,1 olan krom-nikel telin direnci kaç ohm dur? R1=?

AKIM KAYNAKLI PARALEL AKTİF GÜÇ FİLTRESİ TASARIMI ve BENZETİM ÇALIŞMALARI

KIRIKKALE ÜNİVERSİTESİ

ALTERNATİF AKIMDA EMPEDANS SERİ DEVRELER

GÜÇ FAKTÖRÜ DÜZELTME DEVRELERİNİN İNCELENMESİ VE BİR UYGULAMA DEVRESİNİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

DENEY 2: DİYOTLU KIRPICI, KENETLEME VE DOĞRULTMA DEVRELERİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü ÖLÇME TEKNİĞİ 9. HAFTA

REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU ve REZONANS HESAPLARI

GÜÇ KATSAYISI DÜZELTMELİ DA/DA YÜKSELTİCİ TİP ÖNREGÜLATÖR DEVRELERİ BENZETİMLERİ. Fatih KARIK YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK - ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

GERİBESLEME VE OSİLATÖR DEVRELERİ

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ALTERNATİF AKIMDA EMPEDANS (PARALEL DEVRELER)

Yüksek Gerilim Tekniği İÇ AŞIRI GERİLİMLER

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

Geliştirilmiş ZCZVT-PWM DC-DC Yükseltici Dönüştürücü

KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARI (KGK)

Transkript:

PWM DOĞRULTUCULAR

PWM Doğrultucular AA/DA güç dönüşümü - mikroelektronik devrelerin güç kaynaklarında, - elektrikli ev aletlerinde, - elektronik balastlarda, - akü şarj sistemlerinde, - motor sürücülerinde, - kesintisiz güç kaynaklarında ve daha pekçok değişik tip ve güçteki uygulamalarda gerçekleştirilmesi gerekli bir işlemdir.

PWM Doğrultucular AA/DA güç dönüştürücüleri aşağıda görüldüğü gibi düşük anahtarlama frekanslı (hat komütasyonlu) ve yüksaek anahtarlama frekanslı dönüştürücüler olarak iki grupta incelenebilir.

PWM DOĞRULTUCULAR En basit doğrultucu devresi AA nın DA ya diyotlar yardımıyla kontrolsüz biçimde dönüştürüldüğü devrelerdir. Bu devrelerde diyot yerine tristör kullanılması DA gücün kontrol edilebilmesine imkan tanır. Bu tip hat komütasyonlu devrelerin en önemli dezavantajları şebekeden harmonik bileşen içeren akımlar ve reaktif güç çekmeleridir. Elektrik sistemi üzerinde pek çok olumsuz etkiye sahip olan harmonikler konusuna verilen önem artmaktadır. Ayrıca bu konuda pek çok standart da yayınlanmıştır.

PWM DOĞRULTUCULAR Şebekeden düşük miktarlarda harmonik bileşen içeren akımlar çekerek AA/DA dönüşüm yapmanın yollarından birisi de Güç Faktörü Düzeltici (Power Factor Correction, PFC) devreleridir. Bu devrelerde şebekeden çekilen akımın dalga şekli kontrol edildiğinden güç anahtarı olarak kontrollü anahtarlar (IGBT, GTO, IGCT, vb.) kullanılmaktadır. Bu devreler harmonikleri azaltmakta ve güç faktörünü yükseltmektedir. Pekçok PFC devresi (Boost, Vienna vb.) sunulmuştur. Ancak bunlar tek yönlü güç akışı (AA DA) bulunan sistemler için uygundur.

Resim görüntülenemiyor. Bilgisayarınızda resmi açmak için yeterli bellek olmayabilir veya resim bozulmuş olabilir. Bilgisayarınızı yeniden başlatın ve sonra dosyayı yeniden açın. Kırmızı x yine görünürse, resmi silip yeniden eklemeniz gerekebilir. PWM DOĞRULTUCULAR Vienna Doğrultucu tek fazlı, üç anahtarlı üç seviyeli PWM doğrultucudur. Üç fazlı kontrolsüz doğrultucuya entegre edilmiş boost dönüştürücü olarak düşünülebilir. 1993 yılında Prof. Johann W. Kolar tarafından sunulmuştur.

PWM DOĞRULTUCULAR Ancak enerjinin iki yönde akmasının gerekebileceği regeneretif uygulamalar (lokomotifler, yokuş aşağı inen konveyörler, vinçler vb.) bulunmaktadır. Bu uygulamalarda şebeke tarafındaki güç dönüştürücünün şebekeye enerji aktarabilmesi gereklidir. Bu uygulamalar için yüksek frekanslı PWM anahtarlama ile kontrol edilen AA-DA dönüştürücüler tasarlanmıştır. Bunlar gerilim kaynaklı doğrultucular (VSR) ve akım kaynaklı doğrultucular (CSR) olarak ikiye ayrılabilir.

PWM VSR DOĞRULTUCULAR Bir fazlı kontrolsüz bir doğrultucunun akım ve gerilimi ile bu doğrultucu akımın harmonik bileşenleri ile IEC61000-3-2 standardına göre bu bileşenlerin alması gereken değerler yukarıda görülmektedir. Bu doğrultucunun belirtilen standardı karşılayabilmesi için büyük bpyutlu pasif filtrelere ihtiyacı bulunmaktadır.

PWM DOĞRULTUCULAR Yandaki şekilde bir fazlı köprü tipi PWM doğrultucu devresi görülmektedir. Bu devrenin amacı; - AA/DA dönüşümü gerçekleştirmek ve kontrollü DA gerilim elde etmek - Şebekeden sinüsoidal formda akım çekmektir. Bu devrenin çalışabilmesi için çıkış DA gerilim seviyesinin şebeke gerilimin tepe değerinden büyük olması gereklidir. Yani boost tipi bir doğrultucudur. Eğer bu şart sağlanamaz ise (örneğin ilk çalışma anında) şebekeden çekilen akım kontrol edilemez, kondansatör anahtarlara paralel bağlı diyotlar üzerinden kontrolsüz biçimde sarj olur. Bu andan sonra sistemin kontrolü başlar ve çıkış gerilimini referans değerine yükseltir.

PWM DOĞRULTUCULAR V AFE =V 0, T 1 ve T 4 ON, T 2 ve T 3 OFF Şekil b V AFE =-V 0, T 1 ve T 4 OFF, T 2 ve T 3 ON Şekil c V AFE =O, T 1 ve T 4 ON, T 2 ve T 3 OFF VEYA T 1 ve T 4 OFF, T 2 ve T 3 ON Şekil d v L dis = L = vs ( t) kv0 burada k = 1,-1veya 0 dt k=1 ise bobin gerilimi negatiftir ve şebeke akımı i s azalır, k=-1 ise bobin gerilimi pozitiftir ve şebeke akımı i s artar, k=0 ise şebeke akımı v s nin değerine bağlı olarak artar veya azalır.

PWM DOĞRULTUCULAR Geleneksel kontrol sistemi yukarıda görülmektedir. Sistem birden fazla parametreyi kontrol ettiğinden birden fazla denetleyici içermektedir. Gerilim denetleyicisi referans DA gerilimin üretilmesi için gerekli olan güç miktarını denetlemektedir. PI denetleyici veya farklı bir denetleyici tipi olabilir. Gerilim denetleyicisi Akım referansının tepe değerini üretmektedir. Bu nedenle referans akım sinyalinin üretilmesi için şebeke gerilimden elde edilen birim sinüsoidal sinyal ile çarpılmalıdır.

PWM DOĞRULTUCULAR Yüksek güç faktörünün elde edilebilmesi için yüksek hızlı bir akım denetleyicisine ihtiyaç bulunmaktadır. Bu denetleyici doğrusal bir denetleyici olabildiği gibi histeresis denetleyici de olabilir. Gerilim kaynaklı doğrultucularda filtre kondsansatörünün DA tarafta, bobinin ise AA tarafta olması gerekmektedir.

PWM DOĞRULTUCULAR Yük değişim anında, normal çalışma modunda ve regeneratif çalışma modunda şebeke gerilimleri ve şebekeden çekilen akımların dalga şekilleri.

GERİLİM ÇİFTLEYİCİ 1 PWM DOĞRULTUCULAR T1 ve T2 anahtarları birbirinin tersi sinyaller ile denetlenmektedir.

GERİLİM ÇİFTLEYİCİ 1 PWM DOĞRULTUCULAR C1 ve C2 kondandansatörlerinin gerilimleri şebeke geriliminin tepe değerinden büyük olmalıdır.

GERİLİM ÇİFTLEYİCİ 1 PWM DOĞRULTUCULAR Kontrol sistemi tam köprü doğrultucu ile hemen hemen aynıdır. En önemli farklılık iki kondansatör gerilimlerinin dengelenmesi gerekliliğinden doğmaktadır. Basit bir P denetleyici veya başka bir denetim algoritması ile kondanstör gerilimleri dengelenir.

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR Vo ref değeri diyotları kesimde tutacak kadar büyük olmalıdır, aksi takdirde kontrolsüz doğrultucu gibi çalışır. Anahtarlar genellikle PWM anahtarlama yöntemi ile kontrol edilir.

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR Modülasyon gerilimi şebeke gerilimi ile aynı frekansta olmalıdır. Modülasyon gerilimin şebeke gerilimine göre faz açısı kontrol edilerek doğrultucunun dört bölgede çalışması mümkün olmaktadır.

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR b)birim güç faktöründe doğrultucu modunda çalışma c)birim güç faktöründe evirici modunda çalışma d)sıfır güç faktöründe (kondansatör) çalışma e) Sıfır güç faktöründe (bobin) çalışma

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR Gerilim kaynaklı akım denetimli VSR

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR Gerilim kaynaklı akım denetimli VSR nin akım sensörü olmaksızın denetimi

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR SPACE VEKTÖR DENETİMİ Birim güç faktörü için i q ref =0 olmalıdır.

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR SPACE VEKTÖR DENETİMİ

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR SPACE VEKTÖR DENETİMİ

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR Doğrultucuların şebeke arayüzünde (girişinde) yüksek frekanslı anahtarlama nedeniyle oluşan harmoniklerin süzülmesi amacıyla L veya LC filtre kullanılabilir. LCL filtre kullanılması durumunda gerekli olan endüktans değeri azaltılmış olur ve böylece daha düşük boyutlu bir tasarım yapılabilir. LCL filtrelerin filtre rezonans frekansında osilasyona girme tehlikesi bulunsa da bu kondansatör seri bağlanan bir direnç ile giderilebilir. Ancak bu direnç önemli güç kayıplarına neden olacaktır. Bir diğer metod is rezonansın kontrol algoritmasından kontrol edilmesidir. Ancak bu yöntem ek algılayıcıların kullanılmasını gerektirir.

3 VSR PWM DOĞRULTUCULAR Girişinde LCL filtre kullanılan PWM doğrultucu

3 CSR PWM DOĞRULTUCULAR Akım kaynaklı doğrultucu (CSR) devresinde endüktans DA devrede, filtre kondansatörü ise AA devrededir.

3 CSR PWM DOĞRULTUCULAR Bu devreler AA güç kaynağından kontrol edilebilen bir DA akım üretmektedir. Şebekeden çekilen akımlar şebeke üzerinde endüktif özellikte olduğundan şebeke ile doğrultucu arasına kondansatör bağlanmalıdır. Böylece özellikle orta gerilimli motor sürücülerinde sinüsoidal e yakın akım dalga şekilleri elde edilebilir. Filtrenin kesim frekansı düşük anahtarlama frekansı ile rezonansa girmeyecek kadar yüksek, şebekeye aktarılan akım harmoniklerini filtre edecek kadar düşük olmalıdır. DA akım pozitif yönlü olacağından ve DA gerilim iki yönlü olacağından kullanılan anahtarlar ters yönlü gerilimi bloke edebilen GTO, IGCT gibi tek yönlü anahtarlar kullanılmalıdır.

PWM DOĞRULTUCULAR Düşük maliyetli ASM sürücü

3 CSR PWM DOĞRULTUCULAR Gerilim çiftleyici doğrultuculu KGK

PWM DOĞRULTUCULAR

PWM DOĞRULTUCULAR

PWM DOĞRULTUCULAR