700 VA KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI DEVRESİNİN TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ



Benzer belgeler
KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARI (KGK)

KOMPANZASYON ve HARMONİK FİLTRE SİSTEMLERİ

Yedi Karat Kullanım Klavuzu. Yedi Karat nedir? Neden Karat?

1 FAZ GİRİŞ VE 1 FAZ ÇIKIŞ KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI TEKNİK ŞARTNAMESİ

Fotovoltaj Güneş Pilleri : Uygulama Örnekleri

R-2R LADDER SWITCHES 8-BIT DAC SUCCESSIVE APPROXIMATION REGISTER 3-STATE BUFFERS

ELEZ101 Ölçme Tekniği Sunu No: 01. Öğr. Gör. Dr. Barış ERKUŞ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

ÇİFT ANAHTARLI BUCK-BOOST ÇEVİRİCİ BENZETİMİ THE SIMULATION OF THE DUAL SWITCH BUCK-BOOST CONVERTER

ELEKTRİK-ELEKTRONİK TEKNOLOJİSİ

MÜHENDİSLİK ve MİMARLIK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 1

STANDBY 250 kva 400 Volt 50 Hz 1500 rpm

JENERATÖRDE KULLANILAN ÖZET TEKNİK TERİMLER. : Sabit manyetik alana bağlı olarak periyodik sürelerde Yönünü ve alternas sayısı değişen akımdır.

TARİŞ ALAŞEHİR SİRKE PEKMEZ İŞLETMESİ 160kVA KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI TEKNİK ŞARTNAMESİ

BCN V A MİKROİŞLEMCİLİ AKÜ ŞARJ CİHAZI

Microswitchli çubuk termostat

YÜKSEK AC-DC AKIM ŞÖNTLERİNİN YAPIMI VE KARAKTERİZASYONU

BİLGİ TEKNOLOJİLERİ VE İLETİŞİM KURULU KARAR. : Piyasa Gözetim Laboratuvarı Müdürlüğü nün

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

GAZİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİGİ BÖLÜMÜ KM 482 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI III. DENEY 1b.

H.Tarık DURU, Sabri CAMUR, Birol ARİFOĞLU, Ersoy BEŞER Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Müh.Böl. ÖZET

AYDINLATMA DEVRELERİNDE KOMPANZASYON

İSTANBUL TİCARET ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR SİSTEMLERİ LABORATUARI YÜZEY DOLDURMA TEKNİKLERİ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK LABORATUVARI 1. BASINÇ, AKIŞ ve SEVİYE KONTROL DENEYLERİ

6. ÜNİTE TRANSFARMATÖR VE REDRESÖR BAĞLANTILARI

NES DC.DRV.200 Tanıtım Dokümanı

Onur Satılmış, Erkan Meşe

Üç-fazlı 480 volt AC güç, normalde-açık "L1", "L2" ve "L3" olarak etiketlenmiş vida bağlantı uçları yoluyla kontaktörün tepesinde kontak hale gelir

Bölüm 11 PWM Modülatörleri

ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİNİN KALİBRASYONU VE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR

Elektrik Makinaları I. Senkron Makinalar Stator Sargılarının oluşturduğu Alternatif Alan ve Döner Alan, Sargıda Endüklenen Hareket Gerilimi

STAJ RAPORU TLP250 - TC UC TCA785 TÜMDEVRELER N N TÜRKÇE DÖKÜMANLARININ HAZIRLANMASI M. A. BERK ZENG N

ÜNİTE 5 KESİKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER VE OLASILIK DAĞILIMLARI

GERÇEK ZAMANLI GÜÇ KALİTESİ İZLEME SİSTEMLERİ İLE ELEKTRİK DAĞITIM SİSTEMLERİNDEKİ GÜÇ KALİTESİNİN İNCELENMESİ. Hüseyin ERİŞTİ 1, Yakup DEMİR 2

ANALOG LABORATUARI İÇİN BAZI GEREKLİ BİLGİLER

MAK 4026 SES ve GÜRÜLTÜ KONTROLÜ. 6. Hafta Oda Akustiği

T8400C, T8401C Standart Elektronik Termostat

REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU VE HARMONİKLER

Sıva altı montaj için Symaro sensörleri yenilikçi ve enerji verimli

AN-500 FLASH POINT (Full Digital Tam Otomatik) (Kapalı Tip Alevlenme Noktası Tayin Cıhazı tanıtımı)

BÖLÜM 9. Sayıcılar, S7 200 CPU serilerinde C ile gösterilir. Sayıcılar, S7 200 CPU serilerinde: Yukarı sayıcı (Counter up CTU ),

EEM 202 DENEY 5 SERİ RL DEVRESİ

ÜÇGEN,TESTERE işaret ÜRETEÇLERi VE veo

Düşük Sıcaklık Kazanı. Gaz yakıtlı ısıtıcı bacalı ve hermetik işletme için: 10,5 24 kw ( kcal/h)

01 OCAK 2015 ELEKTRİK AKIMI VE LAMBA PARLAKLIĞI SALİH MERT İLİ DENİZLİ ANADOLU LİSESİ 10/A 436

G-LED UYGULAMALARI İÇİN GÜÇ KATSAYISI DÜZELTİCİLİ TEK KATLI AC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİN AYRINTILI ANALİZİ

ELEKTRİK ELEKTRONİK BİLGİSİ

Deprem Yönetmeliklerindeki Burulma Düzensizliği Koşulları

DENEY 2: PROTOBOARD TANITIMI VE DEVRE KURMA

DEVRELER VE ELEKTRONİK LABORATUVARI

BÜRO YÖNETİMİ VE SEKRETERLİK ALANI HIZLI KLAVYE KULLANIMI (F KLAVYE) MODÜLER PROGRAMI (YETERLİĞE DAYALI)

TEMİZ SU DALGIÇ POMPA

RTX356-1 Uzak mesafeli kumanda sistemi

Cigre- JWG C4.24: Power Quality & EMC Issues associated with future electricity networks

İSTANBUL ( ). İDARE MAHKEMESİ BAŞKANLIĞI NA GÖNDERİLMEK ÜZERE ANKARA İDARE MAHKEMESİ BAŞKANLIĞI NA. : TMMOB Şehir Plancıları Odası (İstanbul Şubesi)

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK SİSTEMLER LABORATUVARI 1

Fark basınç ölçüm cihazı

SAYISAL TASARIM. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

5. ÜNİTE KUMANDA DEVRE ŞEMALARI ÇİZİMİ

DENEY 5 SOĞUTMA KULESİ PERFORMANSININ BELİRLENMESİ

DENEY 14 Otomatik Lamba Parlaklığı Kontrol Devresi

WCDMA HABERLEŞMESİNDE PASİF DAĞITILMIŞ ANTEN SİSTEMLERİ KULLANILARAK BİNA İÇİ HÜCRE PLANLAMA. Ferhat Yumuşak 1, Aktül Kavas 1, Betül Altınok 2

DENEY DC Gerilim Ölçümü

ELEKTRİK ÜRETİM SANTRALLERİNDE KAPASİTE ARTIRIMI VE LİSANS TADİLİ

II. Bölüm HİDROLİK SİSTEMLERİN TANITIMI

ABKR ABK 1036 GALVANİZ SİLO ISI KONTROLÖRÜ KULLANMA KILAVUZU

JET MOTORLARININ YARI-DĐNAMĐK BENZETĐŞĐMĐ ve UÇUŞ ŞARTLARINA UYGULANMASI

ELEKTRİK FATURALARINIZDA REAKTİF CEZA ÖDÜYORMUSUNUZ? ELEKTRİK FATURALARINIZI DÜZENLİ OLARAK KONTROL EDİYORMUSUNUZ?

RÜZGAR TÜRBİNİ İLE SÜRÜLEN ÇİFT ÇIKIŞLI ASENKRON JENERATÖRÜN İNCELENMESİ VE BULANIK MANTIK KONTROL YÖNTEMİYLE MAKSİMUM ÇIKIŞ GÜCÜNÜN ELDE EDİLMESİ

Bulunduğu Kaynaştırma

9. ÜNİTE TRANSFORMATÖRLER

Taş, Yaman ve Kayran. Altan KAYRAN. ÖZET

300 W İNVERTER DEVRESİ TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ DESIGN AND IMPLEMENTATION OF 300 W INVERTER

MADENCĠLĠK SEKTÖRÜNDE SU KĠRLĠLĠĞĠ KONTROLÜ YÖNETMELĠĞĠ UYGULAMALARI

TESİSAT TEKNOLOJİSİ VE İKLİMLENDİRME ÇELİK BORU TESİSATÇISI MODÜLER PROGRAMI (YETERLİĞE DAYALI)

TURBOCHARGER REZONATÖRÜ TASARIMINDA SES İLETİM KAYBININ NÜMERİK VE DENEYSEL İNCELENMESİ

İnşaat Firmalarının Maliyet ve Süre Belirleme Yöntemleri Üzerine Bir Alan Çalışması

SÜREÇ YÖNETİMİ VE SÜREÇ İYİLEŞTİRME H.Ömer Gülseren > ogulseren@gmail.com

KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI (UPS) 100 KVA 3/3 FAZ TEKNİK ŞARTNAMESİ

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

Haftalık Ders Saati. Okul Eğitimi Süresi

İÇİNDEKİLER. BÖLÜM-1-ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE ÇALIġMA PRENSĠBĠ

Duyucular (sensörler)

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 9.HAFTA

Şaft: Şaft ve Mafsallar:

LED İN ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLERİNİN OPTİK KARAKTERİSTİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Fridgebox ; soft start, P.I.D kontrol algoritmaları, soft stop gibi gelişmiş yönetim yazılım algoritmalarına sahiptir.

İkitelli Organize Sanayi Bölgesi Dersan Sanayi Sitesi S8 Blok. No. 174 Posta Kod : Basaksehir - İST. / TÜRKİYE

Ç.Ü. GÜZEL SANATLAR FAKÜLTESİ İÇ MİMARLIK BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI İÇM PROJE 5 & DİPLOMA PROJESİ

KYM454 KĠMYA MÜHENDSĠLĠĞĠ LAB-111 ATOMĠZER DENEYĠ

BÖLÜM 7 BİLGİSAYAR UYGULAMALARI - 1

USB KVM Switch. Ses özellikli ve 2 portlu USB KVM switch. Ses özellikli ve 4 portlu USB KVM switch

:30 Adı-Soyadı:... No:... NOT:...

VEZNE PROGRAMINDA POSTA ÜCRETİ İLE İLGİLİ YAPILAN DÜZENLEMELER (Vezne Sürüm: )

Teknik sistem kataloğu Taşıyıcı kol sistemleri

Gökay BAYRAK, Turgay KAYA

YÜKSEKÖĞRETİM KURUMLARI ENGELLİLER DANIŞMA VE KOORDİNASYON YÖNETMELİĞİ (1) BİRİNCİ BÖLÜM. Amaç, Kapsam, Dayanak ve Tanımlar

OPTİK HABERLEŞME SİSTEMLERİNİN DİZAYNI

ELEKTRĐKLĐ OCAK TR. Kurulum Kullanım Bakım

Transkript:

Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Cilt 17, No 1, 33-42, 2002 Vol 17, No 1, 33-42, 2002 700 VA KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI DEVRESİNİN TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Müzeyyen SARITAŞ *, M. Timur AYDEMİR ** ve Ayhan DALBAZ Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Gazi Üniversitesi, Maltepe 06570 Ankara * msari@mmf.gazi.edu.tr ** aydemir@mmf.gazi.edu.tr ÖZET Bu çalışmada, 700 VA gücünde bir Kesintisiz Güç Kaynağı (KGK) tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Sistem, giriş güç katı, batarya doldurucusu, sürücü birimi, evirici birimi, çıkış güç katı, örnekleme birimi, kontrol birimi ve 2x12 V kuru akü içermektedir. Giriş güç katı, batarya doldurucusuna ±15 V DC besleme gerilimi sağlar. Akü şarj birimi, evirici ve kontrol birimlerine sürekli olarak +12 V DC besleme gerilimi sağlar. Kuru aküdeki 24 V DC voltaj, sürekli olarak 50 Hz frekansta 220 V AC ye çevrilerek elektronik aletlerimize ON-LINE güç sağlamaktadır. KGK sistemi, üç durumlu çıkışa sahip olup darbe genişlik modülasyonu (PWM) tekniği ile çalışır. PWM sinyalleri, sürücü ve kontrol ünitesi üzerinden eviriciye uygulanarak KGK nın çıkış gerilimini regüle eder. Sistemin ön panelindeki dört LED göstergesi; düşük akü seviyesi, akü doldurma, aşırı akım ve KGK on/off durumlarını görüntüler. Sisteme, batarya seviyesinin düştüğünü duyurmak için bir de sesli uyarı eklenmiştir. KGK sisteminin aşırı yük/kısa devre koruması ve süzülmüş çıkışı vardır. Sistem, giriş gücü kesildiğinde 15-30 dakikalık kesintisiz enerji sağlayabilmektedir. Anahtar Kelimeler: AC/DC çevirici, DC/AC evirici, PWM tekniği, kesintisiz güç kaynağı, ON-LINE sistemi. DESIGN AND IMPLEMENTATION OF 700 VA UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY ABSTRACT In this study, a 700 VA UPS has been designed and implemented. The system contains an input power stage, an internal battery charger, a driver unit, an inverter unit, an output power stage, a sampling unit, a control unit and 2x12 V dry cells.

M. Sarıtaş vd. 700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi The input power stage provides ±15 V DC bias voltage to the battery charger. Battery charger continuously supplies +12 V DC bias voltage to the inverter and control units. 24 V DC voltage in the dry cell is continuously converted to 220 V AC at a frequency of 50 Hz to give ON-LINE power to the electronic equipment. The UPS system has three states of output and is operated with pulse width modulation (PWM) technique. The PWM signals are applied to the inverter through the driver and control unit to regulate the output voltage of the UPS. Four LED indicators on the front panel of the system make visible i) the low battery level, ii) the battery charging, iii) the overload current and iv) the UPS on/off conditions. A buzzer system is also added to make audible noise when the battery level is low. The UPS system has over load/short circuit protection and filtered output. The system can supply non-stop energy for a duration of 15-30 minutes when the input power is interrupted. Keywords: AC to DC converter, DC to AC inverter, PWM technique, Uninterruptible power supply, ON-LINE system. 1. GİRİŞ Elektrik kesintisi ve elektrik akımındaki dalgalanmalar her zaman sistemlerimizi olumsuz yönde etkilemektedir. Kesintisiz güç kaynağı (KGK), kesintisiz bir çalışma ortamı yaratarak sistemlerimizi şehir şebekesindeki ani değişimlere karşı korumakta; ani elektrik kesintisi sırasında devreye girerek sistemimizi güvenlik içinde kapatmamıza yardım etmektedir. Ayrıca, sistem sürekli çalışmalarda şebeke gerilimindeki dalgalanmaları regüle etmektedir. Bu çalışmada, 24 V DC kuru aküleri 220 V AC ile sürekli olarak şarj eden; sürücü, evirici, örnekleme ve kontrol üniteleri aracılığıyla 24 V DC yi tekrar 220 V AC ye dönüştürebilen, ON-LINE, kesintisiz güç kaynağı tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Aşağıda, önce KGK çeşitleri hakkında kısa bilgilere daha sonra eviricilere ilişkin bilgilere yer verilecektir. Tasarlanan ve gerçekleştirilen devrenin blok diyagramı bir sonraki bölümde verilecek; devrenin çalışma prensibi ve devre üzerinde yapılan deneysel çalışmaların sonuçları tartışılacaktır. Son kısımda ise sonuçlara ve önerilere yer verilecektir. 2. TEORİK BİLGİLER Kesintisiz güç kaynakları çalışma ilkelerine göre üç gruba ayrılırlar [1-9] Bunlar: STAND-BY KGK sistemleri ON-LINE sistemleri LINE INTERRACTIVE KGK sistemleridir. 34 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002

700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi M. Sarıtaş vd. STAND-BY sistemleri, elektrik kesintisi olması halinde devreye girerek kendine bağlı donanımlara enerji sağlar. Ancak, regülasyon ve frekans özellikleri yeterince iyi olmadığından stand-by ilkesi ile çalışan bir KGK nin özellikle, elektrik kesildikten sonra, en kısa sürede devreye giren modelleri tercih edilmelidir. ON-LINE KGK sistemleri, sürekli olarak gerilim ve akım sağlamaktadır. LINE INTERRACTIVE KGK sistemlerinde, kullanılan trafolar sayesinde çıkış her zaman 220 V AC de tutulur. Bu tip KGK sistemlerinde kullanılan trafo, hatta oluşacak ± 30 V luk sapmaların etkisini gidererek regülasyonu sağlar. İthal kesintisiz güç kaynaklarında bu özellik bulunmaktadır. Aküler Kurşun asit aküler ve nikel kadmiyum (Ni-Cd) aküler olmak üzere iki tip aküden bahsedilebilir [1]. Kurşun asit aküler, 6 hücreden oluşmakta ve her hücre kurşun elektrolitler içermektedir. Bu tür aküler, sabit voltaj ve sabit akım metodu ile şarj olmaktadır. Akü şarjının verimliliğini belirlemede kullanılan başlıca parametreler şunlardır: Akü tipleri, kapasiteleri, maksimum şarj akımları, gaz hali voltaj değerleri, sıcaklık, üretici toleransları, akünün dinamik zaman sabiti, akünün yaşı ve gaz haline etki eden diğer parametreler gibi. Bu parametrelerin birbirine bağlı olması da söz konusudur. Aküler, normal koşullar altında anma kapasitelerine göre oldukça düşük akım değerinde ve uzun zamanda doldurulduğundan genelde büyük güçlere gerek duyulmaz. Örneğin 60 Ah(amper saat) kapasiteli 12 V luk akünün 5-6 amper akımla 10-12 saatte doldurulması akünün ömrü açısından önemlidir. Akülerin bozulmaması için şu hususlara dikkat etmek gerekmektedir: i) Aküler hiç bir zaman şarjsız bekletilmemelidir. ii) Aküler şarjsız konumda iken üzerinden akım çekilmemelidir. iii) Akü şarj gerilimi belirli bir gerilimin üstüne çıkarılmamalıdır. Bozuk akülerin üzerine yük bindiğinde akü gerilimi düşmektedir. Evirici Devreler Eviriciler[1-6], DC gerilimi değişken gerilim dalga biçimine dönüştürebilen; frekansı ve gerilimi birbirinden bağımsız olarak ayarlanabilen devrelerdir. Eviricilerin üreteceği dalga şekilleri ve frekansları kullanılan yarı iletken elemanların (Tristör, BJT, IGBT, MOSFET) karakteristiklerine, iletim ve tıkama sürelerine bağlıdır[2]. Eviriciler, uygulamada besleme özelliklerine göre Akım beslemeli ve Gerilim beslemeli olmak üzere iki grupta incelenirler. Akım veya gerilim beslemeli eviriciler arasında yapılacak seçim, yükün özelliklerine göre değişir. Eğer yük, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002 35

M. Sarıtaş vd. 700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi harmonik akımlara karşı yüksek empedans gösteriyorsa gerilim beslemeli eviriciler; yük harmonik akımlara karşı düşük empedans gösteriyorsa akım beslemeli eviriciler tercih edilmelidir. Eviriciler, devre yapılarına göre: Çıkış transformatörlü orta nokta bağlantılı, Yarı köprü bağlantılı, Tam köprü bağlantılı devreler. Eviriciler aktarım özelliklerine göre de: Paralel aktarımlı, Seri aktarımlı, Darbe aktarımlı, Yük aktarımlı eviriciler olmak üzere sınıflandırılabilirler. Bu çalışmada, orta nokta bağlantılı transformatörlü ve MOSFET anahtarlamalı elemanlardan oluşturulmuş paralel aktarımlı bir evirici gerçekleştirilmiştir. 3. GERÇEKLEŞTİRİLEN KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI DEVRESİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ Bu çalışmada tasarlanan ve gerçekleştirilen KGK devresinin blok diyagramı Şekil 1 de görülmektedir. Sistemimiz, güç katı, akü şarj katı, sürücü katı, evirici katı, örnekleme katı, kontrol katı, çıkış katı ve 2x12V luk kuru aküden oluşmaktadır. Güç katı, sürücü, evirici, ve kontrol üniteleri için ±15 V ve +12 V DC gerilim değerlerini üretmektedir. Akü şarj katı, 24 V luk kuru aküleri devamlı olarak 27.2 V DC gerilimi ile şarj etmektedir. Sürücü katı, evirici katına PWM mantığı ile modüle edilmiş giriş sinyalleri sağlamaktadır. Evirici katı, orta topraklı transformatörlü ve MOSFET anahtarlamalı elemanlardan oluşturulmuş paralel evirici tipindedir. Çıkıştan alınan örnekleme sinyalleri yardımıyla, evirici katının girişine uygulanan sinyallerin darbe genişlikleri değiştirilerek çıkış gerilimi sabit tutulmaktadır. Kontrol katı, çıkış gerilimini sabit tutmanın yanısıra; aşırı akım kontrolü ve düşük akü kontrol görevlerini de üstlenmektedir. Yukarıdaki katlardan oluşan sistem, 220 V AC ile, 24 V DC kuru aküleri sürekli olarak şarj etmekte; sürücü, evirici, örnekleme ve kontrol üniteleri aracılığıyla 24 V DC yi tekrar 220 V AC ye dönüştürerek, ON-LINE, kesintisiz güç sağlamaktadır. Aşağıda, KGK sisteminin tüm katları sırasıyla verilmiş olup, katlarda kullanılan entegre devreler ve bunların kat içindeki fonksiyonları incelenmiştir. 36 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002

700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi M. Sarıtaş vd. Güç Katı KGK deki tüm katlar için gerekli olan enerji güç katından sağlanmaktadır. Bu devrede, LM7815 ve LM7915 entegre devreleri kullanılarak 220 V AC den ±15 V regüle DC gerilimler elde edilir. DC gerilim aynı zamanda aküyü şarj etmekte kullanılır. Güç katındaki ikinci bir LM7812 entegre devresi de, aküden beslenerek, elektrik kesintisi durumunda tüm devrelerde kullanılabilecek olan 12 V DC gerilimi üretir. Akü Şarj Katı Akü şarj katındaki UAA146 entegresi, akü şarj devrelerinde kullanılan çok özel bir tümleşik entegre devredir. Bu tümleşik devre, çok az harici devre elemanı gerektirmekte; kısa devre koruması, tam dalga sürücüsü, rampa üreteci ve referans voltaj devreleri içermektedir. Akü şarj katında, akülerin uç geriliminden alınan örnek sinyal ile referans gerilim karşılaştırılır. Önce, akü şarj gerilimi, TP27 ile belli bir noktaya getirilir. Akü gerilimi, R61 üzerinden LM 301 e bağlanmıştır. Bu entegre, bir hata gerilimi üreterek akülerin uygun şarj olmasını sağlar. Kullanılan TR izolatör transformatörü ve CN31-34 konnektörlerindeki darbeler, tristörleri tetiklemek suretiyle, 40 V luk DC gerilimi şok bobinin uçları arasında açıp kapatarak aküleri şarj etmektedir. Bu çalışmada, aküler yaklaşık 5 amper ile şarj edilmektedir. Akü şarj katında voltajdaki dalgalanmaları sınırlamak için sistemde 32000 mikrofaradlık bir kondansatör ve akımdaki dalgalanmaları sınırlamak için bir endüktans (şok bobin) kullanılmıştır. Giriş 220 Va.c. GÜÇ AKÜ ŞARJ SÜRÜCÜ EVİRİCİ ÇIKIŞ Çıkış 220 Va.c. 2X12 V KURU AKÜ ÖRNEKLEME KONTROL Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002 37

M. Sarıtaş vd. 700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi Sürücü Katı Şekil 1. Kesintisiz güç kaynağının blok diyagramı Sürücü katında[1], eviriciye uygulanacak darbe genişlik modülasyon (PWM) işaretleri üretilir. Bu amaçla UC3524 entegresi kullanılmıştır. Bu entegre devre içinde şu katlar bulunmaktadır. Osilatör, Flip-Flop, Hata yükselteci, Akım sınırlayıcı ve Karşılaştırıcı. Tümleşik devrenin çıkışında, birbirinin evriği olan ve çekilen yüke uygun sinyaller üretilmektedir. Entegrenin 6 ve 7 nolu bacaklarında rampa tipi bir sinyal üretilmekte ve bu sinyal hem osilatöre hem de karşılaştırıcıya uygulanmaktadır. Osilatör çıkışı da flip-flopa uygulanmaktadır. Hata yükseltecinden gelen işaretle rampa işaretinin karşılaştırılması sonucu PWM işareti elde edilmektedir (Şekil 2). Evirici Katı Evirici katında iki adet NOR kapısı[1, 10-13] bulunmaktadır. Bu kapılara sürücü katında elde edilen PWM işaretleri ile birlikte, aşırı yük ve düşük akü durumunu gösteren işaret uygulanır. Evirici katındaki CMOS 4001 NOR kapıları evirici katı açma/kapama mantığını sağlamaktadır. CMOS 4001 tümleşik devrede harcanan maksimum güç 500 mw, çekilen akım 41 ma dir. Aşırı yük veya düşük akü durumunda üretilen işaret, bu katın çıkış vermemesi için de kullanılır. 3V V6 1V Şekil 2. PWM sinyalinin elde edilmesi Örnekleme ve Kontrol Katı Çıkıştan alınan örnek işaret bu katta işlenerek diğer katlarda kullanılacak olan hata işaretleri ve aşırı yük/düşük akü uyarıları elde edilir. Kontrol katı iki kısımdan oluşmaktadır. Kat 1 deki LM339, 4 OP AMP içermekte olup birincisi düşük akü, ikincisi aşırı akım, üçüncüsü buzzer kontrolü için kullanılmıştır. Kat 2 de ise örnekleme sinyali ile referans sinyali karşılaştırılarak, OPAMP çıkışından elde 38 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002

700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi M. Sarıtaş vd. edilen kontrol sinyalleri ile 4027 JK tipi flip floplar set edilir. Sisteme enerji verildiğinde bu flip flopların çıkışları resetlenir. Flip flop çıkışındaki bu kontrol sinyalleri evirici katında kullanılmaktadır. Kontrol katı ile, KGK deki önemli değişiklikleri gösteren 4 önemli LED gösterge sürülmektedir. Kontrol katındaki Hat LED i sistemde çıkış olduğunda yanar. Aşırı yük LED i, sistemin aşırı yükten dolayı çıkış vemediğini göstermektedir. Düşük akü LED i, akü geriliminin 20 V tun altına düşmesi halinde yanar. Akü 20-25 V arasında ise, sistem çıkış verir ancak buzzer her 3 saniyede çalar. Şarj LED i, akünün şarj olup olmadığını gösterir. Buzzer için LM555 entegresi osilatör olarak kullanılmıştır. Bu osilatörün aktif olup olmaması LM339 daki karşılaştırıcı çıkışına bağlıdır. Çıkış Katı Çıkış katı üç farklı kattan oluşmaktadır. Kat 2 de, TR3 trafosu ile 2x17 V AC ve 40 V AC elde edilmektedir. 2x17 V AC sistem içindeki gereksinimleri karşılar. 40 V AC ise akü şarj için kullanılır. Çekilen akımın 10 A olması yeterlidir. Kat 2 de, şarj için kullanılan yarı köprü bağlantılı tristörler ve bir filtre (TR4) bobini bulunmaktadır. Trafo 3 ten sağlanan 40 V AC tristörlerin anodlarına uygulanmıştır. Tristörlerin anahtarlanmaları, akü şarj devresindeki UAA146 entegresinden sağlanmaktadır. Kat 1 de, anahtarlama işlemi yapan özel FET ler ve onları koruyan devre bulunmaktadır. FET lerin çıkışları CN6 ve CN7 vasıtasıyla TR5 e bağlanır. Kat 3 de ise, aktarılması gereken güç, TR5 transformatörü ile yüke aktarılır. TR5, maksimum 8 A çekilecek şekilde tasarlanmıştır. Tasarlanan ve gerçekleştirilen devrenin çıkış sinyali Şekil 3 de verilmiş olup çıkış genliği 220V tur. Bu sinyal, 220 V AC sinyalinin aktarım gücüne sahiptir. KGK çıkışındaki sinyalimiz, yüksek frekans harmoniklerini içeren kare dalga şeklindedir. Yükün iyi tasarlanması halinde yüksek frekans harmonikleri elimine edilebilir ve çıkış sinyali sinüs dalgasına yaklaştırılabilir. Bu da LC yükün uygun tasarlanması ile mümkündür. 4. SONUÇ VE TARTIŞMALAR Bu çalışmada gerçekleştirilen kesintisiz güç kaynağı, 220 V AC giriş ile 24 V luk kuru aküleri sürekli olarak şarj etmekte; sürücü, evirici, örnekleme, ve kontrol üniteleri üzerinden 24 V luk DC yi tekrar 220 V AC ye dönüştürerek sistemlerimize ON-LINE güç sağlamaktadır. Gerçekleştirilen KGK sistemi aşağıdaki özelliklere sahiptir. 50 Hz üç durumlu çıkış gerilimi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002 39

M. Sarıtaş vd. 700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi PWM tekniği ile çalışma, Şekil 3. Kesintisiz güç kaynağının çıkış sinyali Kolayca taşınabilen kuru akü, Elektrik kesildiğinde tam yükte 15-30 dakika arası kesintisiz güç sağlama, Şebeke geriliminin kesildiğini gösteren sesli ve ışıklı uyarı, Otomatik akü şarjı, PC ve çevre birimlerine kesintisiz 24 saat güç sağlama. KGK mızın bir gerilim kaynağı olarak özellikleri aşağıda sıralanmıştır: Regülasyon: Ülkemizdeki şebeke geriliminden sapmalar - %20 ile + %15 arasında değişmektedir. Kabul edilebilir değişim aralığı %2 dir. KGK mız, gerilim değişimlerini %1 in altında tutmaktadır. Gerilim kararlılığı: KGK mız değişen yük değerlerinde yükü besleyen gerilimin sabit kalmasını sağlamaktadır. Yüke karşı regülasyon: Yükteki %1-100 değişimlerde, gerilimdeki değişimi %1 den küçük olmaktadır. Ani yüke karşı regülasyon: Yükteki ani değişimlerde ve elektriğin ani kesilme ve gelmelerinde çıkışta oluşacak değişimler %10 nun altında tutulmaktadır. 40 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002

700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi M. Sarıtaş vd. Frekans kararlığı: Şebekedeki frekans bozulmalarında, KGK mızın çıkışı 49.5-50.5 Hz arasında tutulmaktadır. Aşırı yük ve kısa devreye karşı koruma: KGK miz aşırı yük ve kısa devreye karşı korumalıdır. KGK çıkışındaki sinyalimiz, yüksek frekans harmoniklerini içeren kare dalga şeklindedir. Yükün iyi taarlanması ile yüksek frekans harmonikleri elimine edilebilir ve çıkış sinyali sinüs dalgasına yaklaştırılabilir. Bu da LC yükün uygun tasarlanması ile mümkündür. KGK çıkışında sinüs biçimli dalga elde etmenin bir diğer yolu, modülasyonda kullanılan darbe frekansının olabildiğince yüksek seçilmesidir. Mikroişlemciler sayesinde darbe genişlik modülasyonlu çok yüksek frekanslı sinyaller elde edilebilir ve bu sinyaller ile çıkışta kullanılan yük trafosu sürülebilir. Mikroişlemci tabanlı KGK sisteminde akü parametreleri de dijital göstergelerde görüntülenebilir. KGK mızdaki, 12 V, 18 Ah olan iki kuru aküden bir saat boyunca sabit 18 A akım çekmek mümkün olmaktadır. KGK nın gücünü arttırabilmek için çok daha uygun olan toroid trafolar kullanılabilir ve akü sayısı arttırılabilir. RS232 ile KGK mız bilgisayara bağlanabilir. Böylece, sistem içindeki tüm değişimlerin bigisayar monitöründe görüntülenmesi ve gerekli kontrollerin sağlanması mümkün olabilir. TEŞEKKÜR Bu çalışma, Gazi Üniversitesi Araştırma Fonu (MMF-06/96-3) tarafından desteklenmiştir. Gazi Üniversitesi Eski Rektörü Prof.Dr. Enver Hasanoğlu na teşekkür ederiz. KAYNAKÇA 1. Dalbaz A., 700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi, Yüksek Lisas Tezi(Danışman: Prof. Dr. M. Sarıtaş), Gazi Üniversitesi, FBE. Ankara, 1997. 2. Stokes R. W., ''High voltage high power inverter'', IEEE Conf. Publ. p:154, 1977. 3. McMurry, ''Selection of snubbers and clamps to optimize the design of transistor switching converters'', IEEE Trans. Ind. Appl. Vol. IA-16, 1980. 4. Beorord D. ve Hoft R. G., Principles of Inverter Circuits, John Willy and Sons, 1964. 5. Lanoer W., Power Electronics, McGraw-Hill, 1981. 6. Pollack J., ''Adwanced pulse widh modulated inverter techniques'', IEEE Trans. On Industry Applications, Vol.IA-8, No.2, pp: 145-154, 1972. 7. Liang C., T. K. Ng., ''Design of battery charging system with fuzzy logic controller'', Ind. J. Electronics, Vol.75, No. 1, pp: 75-86, 1993. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002 41

M. Sarıtaş vd. 700 VA Kesintisiz Güç Kaynağı Devresinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi 8. Larson, Power Electronics, Prentice Hall, 1983. 9. Humphries J. T. ve Sheets L., Industrial Electronics, Delmar Publishers, 1989. 10. Seitzer G.ve Hamdy N. A., Electronic A/D Converters, John Wiley and Sons, 1983. 11. Horowitz P. ve Hill W., The Art of Electronics, Cambridge Univ. Press, 1980. 12. Malvino A. P. ve Leach D. P., Digital Principles and Applications, McGraw- Hill, 1986. 13. Mano M., Digital Logic and Computer Design, Prentice-Hall, 1979. 42 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 17, No 1, 2002