İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ...iii İÇİNDEKİLER...v 1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNE GENEL BİR BAKIŞ...1 1.1. Tanım ve Kapsam...1 1.2. Tarihsel Gelişim ve Bugünkü Eğilim...3 1.3. Yarı İletken Güç Elemanları...4 1.3.1. Kontrolsüz Yarı İletken Güç Elemanı...4 1.3.2. Kontrollü Temel Yarı İletken Güç Elemanları...4 1.3.3. Kontrollü Diğer Yarı İletken Güç Elemanları...6 1.4. Yarı İletken Güç Dönüştürücüleri...7 1.5. Endüstriyel Uygulamalar...9 1.6. Analiz ve Tasarım...10 1.6.1. Kolaylaştırıcı Kabuller ve Analiz...10 1.6.2. Tasarım Şartları ve Doğrulama...10 1.7. Çevresel Etkiler...11 1.8. Özet...11 1.9. Sorular...12 2. YARI İLETKEN GÜÇ ELEMANLARI...13 2.1. Temel Tanım ve Terimler...13 2.2. Diyotlar...17 2.2.1. Tanım ve Akım-Gerilim Karakteristiği...17 2.2.2. Anahtarlama Karakteristiği...18 2.2.3. Diğer Önemli Parametreler...19 2.2.4. Tür ve Uygulama Alanları...19 2.3. Tristörler...22 2.3.1. Tanım ve Akım-Gerilim Karakteristiği...22 2.3.2. Anahtarlama Karakteristiği...24 2.3.3. Diğer Önemli Parametreler...26 2.3.4. Tür ve Uygulama Alanları...27
vi GÜÇ ELEKTRONİĞİ PROF. DR. HACI BODUR 2.4. Bipolar Jonksiyon Transistörler...30 2.4.1. Tanım ve Akım-Gerilim Karakteristiği...30 2.4.2. Anahtarlama Karakteristiği...33 2.4.3. Diğer Önemli Parametreler...35 2.4.4. Tür ve Uygulama Alanları...35 2.5. İzole Kapılı Alan Etkili Transistörler...38 2.5.1. Tanım ve Akım-Gerilim Karakteristiği...38 2.5.2. Anahtarlama Karakteristiği...40 2.5.3. Diğer Önemli Parametreler...41 2.5.4. Tür ve Uygulama Alanları...41 2.6. Diğer Yarı İletken Güç Elemanları...43 2.6.1. Triyaklar...43 2.6.2. Kapı Sönümlü Tristörler...45 2.6.3. İzole Kapılı Bipolar Transistör...46 2.6.4. MOS Kontrollü Tristör...48 2.6.5. Işık Etkili Tristörler...49 2.7. Güç Modülleri...50 2.8. Güç Elemanlarının Karşılaştırılması...51 2.9. Özet...54 2.10. Sorular...55 2.11. Problemler...57 3. AC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER...59 3.1. Giriş...59 3.1.1. Temel Özellikler ve Sınıflandırma...59 3.1.2. Faz Kontrol Yönteminin Prensibi...61 3.1.3. Faz Sayısına Göre Doğrultucular...62 3.1.4. Dalga Şekline Göre Doğrultucular...63 3.1.5. Kontrol Durumuna Göre Doğrultucular...63 3.1.6. Doğrultucu Devre Şemaları...64 3.1.7. Doğrultucu Uygulama Devreleri...66 3.1.8. Dengeli AC Gerilim Sistemleri...68 3.2. Yarım Dalga Kontrolsüz Doğrultucular...71 3.2.1. Bir Fazlı Yarım Dalga Kontrolsüz Doğrultucu...71 3.2.2. İki Fazlı Yarım Dalga Kontrolsüz Doğrultucu...73 3.2.3. Üç Fazlı Yarım Dalga Kontrolsüz Doğrultucu...75
İÇİNDEKİLER vii 3.3. Tam Dalga Kontrolsüz Doğrultucular...80 3.3.1. Bir Fazlı Tam Dalga Kontrolsüz Doğrultucu...80 3.3.2. İki Fazlı Tam Dalga Kontrolsüz Doğrultucu...82 3.3.3. Üç Fazlı Tam Dalga Kontrolsüz Doğrultucu...85 3.4. Yarım Dalga Kontrollü Doğrultucular...89 3.4.1. İki Fazlı Yarım Dalga Kontrollü Doğrultucu...89 3.4.2. Üç Fazlı Yarım Dalga Kontrollü Doğrultucu...93 3.5. Tam Dalga Kontrollü Doğrultucular...99 3.5.1. İki Fazlı Tam Dalga Kontrollü Doğrultucu...99 3.5.2. İki Fazlı Tam Dalga Yarı Kontrollü Doğrultucu...101 3.6. Genel Değerlendirme ve Kontrol Düzeni...105 3.7. Çıkış Gerilimi ve Çalışma Bölgeleri...107 3.8. Bir Güç Elemanının Gerilim ve Akımı...110 3.9. AC Şebeke Tarafındaki Akım ve Güçler...111 3.9.1. Tam Dalga Kontrolsüz Doğrultucuların Çektiği Akım ve Güçler...111 3.9.2. Tam Dalga Kontrollü Doğrultucuların Çektiği Akım ve Güçler...116 3.10. Özet...125 3.11. Sorular...126 3.12. Problemler...129 4. AC-AC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER...131 4.1. Giriş...131 4.1.1. Temel Özellikler ve Sınıflandırma...131 4.1.2. Kontrol Yöntemi ve Endüstriyel Uygulamalar...133 4.2. Tek Fazlı AC Kıyıcılar...134 4.2.1. Tek Fazlı Temel AC Kıyıcı...134 4.2.2. Tek Fazlı Diğer AC Kıyıcı Devreleri...139 4.3. Üç Fazlı AC Kıyıcılar...142 4.3.1. Üç Fazlı Temel AC Kıyıcılar...142 4.3.1.1. AC Kıyıcının 0 α<60 o Aralığındaki Analizi...144 4.3.1.2. AC Kıyıcının 60 o α<90 o Aralığındaki Analizi...146 4.3.1.3. AC Kıyıcının 90 o α<150 o Aralığındaki Analizi...148 4.3.2. Üç Fazlı Diğer AC Kıyıcı Devreleri...151 4.3.2.1. Yükü Yıldız Bağlı Olan Üç Fazlı Diğer AC Kıyıcı Devreleri...151 4.3.2.2. Yükü Üçgen Bağlı Olan Üç Fazlı Diğer AC Kıyıcı Devreleri...154 4.4. Genel Değerlendirme ve Kontrol Düzeni...159
viii GÜÇ ELEKTRONİĞİ PROF. DR. HACI BODUR 4.5. Çıkış Gerilimi ve Çalışma Bölgeleri...161 4.6. Bir Güç Elemanının Gerilim ve Akımı...163 4.7. AC Şebeke Tarafındaki Akım ve Güçler...165 4.8. Özet...174 4.9. Sorular...175 4.10. Problemler...177 5. DC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER...179 5.1. Giriş...179 5.1.1. Temel Özellikler ve Sınıflandırma...179 5.1.2. Kontrol Yöntemi ve Endüstriyel Uygulamalar...181 5.1.3. Manyetik Devre, Nüve, Bobin ve Transformatör...184 5.1.4. Endüktansta Anahtarlama ve Enerji Aktarımı...187 5.2. Kıyıcı Türü DC-DC Dönüştürücüler...192 5.2.1. Tek Bölgeli DC Kıyıcı...192 5.2.2. İki Bölgeli DC Kıyıcı...197 5.2.3. Dört Bölgeli DC Kıyıcı...200 5.2.3.1. Dört Bölgeli DC Kıyıcıda İki Yönlü PWM Kontrolü...200 5.2.3.2. Dört Bölgeli DC Kıyıcıda Tek Yönlü PWM Kontrolü...202 5.3. Endüktanslı ve İzolesiz DC-DC Dönüştürücüler...208 5.3.1. Düşürücü DC-DC Dönüştürücü...209 5.3.2. Yükseltici DC-DC Dönüştürücü...213 5.3.3. Düşürücü-Yükseltici DC-DC Dönüştürücü...217 5.3.4. Cuk Türü İzolesiz DC-DC Dönüştürücü...219 5.4. Endüktanslı ve İzoleli DC-DC Dönüştürücüler...224 5.4.1. İleri Yönlü DC-DC Dönüştürücü...224 5.4.2. Geri Dönüşlü DC-DC Dönüştürücü...227 5.4.3. Cuk Türü İzoleli DC-DC Dönüştürücü...228 5.5. İnverter Ara Devreli ve İzoleli DC-DC Dönüştürücüler...233 5.6. Genel Değerlendirme ve Kontrol Düzeni...238 5.7. Çıkış Gerilimi ve Çalışma Bölgeleri...239 5.8. Bir Güç Elemanının Gerilim ve Akımı...242 5.9. Endüktans Akımı ve Dalgalanma Miktarı...243 5.10. Çıkış Gerilimi Dalgalanma Miktarı...243 5.11. Transformatör ve Nüve Kullanımı...244 5.12. Özet...245
İÇİNDEKİLER ix 5.13. Sorular...246 5.14. Problemler...248 6. DC-AC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER...251 6.1. Giriş...251 6.1.1. Temel Özellikler ve Sınıflandırma...251 6.1.2. Kontrol Yöntemi ve Endüstriyel Uygulamalar...253 6.2. Tek Fazlı Kare Dalga Temel İnverterler...255 6.2.1. Tek Fazlı Yarım Köprü Kare Dalga İnverter...255 6.2.2. Tek Fazlı Tam Köprü Kare Dalga İnverter...260 6.2.3. Tek Fazlı Push-Pull Kare Dalga İnverter...263 6.3. Tek Fazlı Kısmi Kare Dalga İnverter...269 6.4. Tek Fazlı Pwm Kontrollü İnverterler...275 6.4.1. Tek Fazlı İki Yönlü Pwm Kontrolü...276 6.4.2. Tek Fazlı Tek Yönlü Pwm Kontrolü...278 6.5. Tek Fazlı Sinüsoidal Pwm İnverterler...281 6.6. Üç Fazlı İnverterler...285 6.6.1. Üç Fazlı 120 o İletimli Kare Dalga İnverterler...285 6.6.2. Üç Fazlı 180 o İletimli Kare Dalga İnverterler...288 6.6.3. Üç Fazlı Sinüsoidal Pwm İnverterler...290 6.7. Ölü Zaman ve Çıkış Gerilimi...294 6.8. Tek Fazlı Rezonanslı Bir İnverter Örneği...296 6.9. Genel Değerlendirme ve Kontrol Düzeni...305 6.10. Çıkış Gerilimi ve Çalışma Bölgeleri...307 6.11. Bir Güç Elemanının Gerilim ve Akımı...308 6.12. AC Yük Tarafındaki Gerilim ve Güçler...310 6.13. Özet...319 6.14. Sorular...320 6.15. Problemler...323 7. KONTROL VE KORUMA DÜZENLERİ...325 7.1. Giriş...325 7.2. Lineer Güç Kaynakları...326 7.2.1. Zener Diyotlu Kaynaklar...326 7.2.2. Regülatörlü Kaynaklar...331
x GÜÇ ELEKTRONİĞİ PROF. DR. HACI BODUR 7.3. Sinyal Generatörleri...334 7.3.1. Devrilen Ayrık Eleman Örnekleri...335 7.3.2. Ayrık Elemanlı Generatör Örnekleri...337 7.3.3. Entegre Devreli Generatör Örnekleri...340 7.4. Kontrol Yöntemleri...344 7.5. Sürme Devreleri...345 7.5.1. Sinyal İzolasyonu...346 7.5.2. Temel Sürme Devreleri...348 7.5.3. Yükseltmeli Bir Sürme Devresi Örneği...351 7.5.4. Yükseltmeli ve İzoleli Sürme Devreleri...352 7.5.5. Yükseltmeli ve İzoleli İleri Sürme Devreleri...353 7.6. Ölçme Düzenleri...358 7.7. Koruma Düzenleri...360 7.7.1. Seri Bastırma Hücreleri...361 7.7.2. Paralel Bastırma Hücreleri...362 7.7.3. Önlem ve Hata Amaçlı Bastırma Örnekleri...363 7.7.3.1. Bir SCR de Önlem ve Hata Amaçlı Bastırma Örneği...364 7.7.3.2. Bir Devre Girişinde Önlem ve Hata Amaçlı Bastırma Örneği...364 7.8. Güç Kayıpları İle Isınma ve Soğutma...366 7.8.1. Güç Elemanlarında İletim Kayıpları...367 7.8.2. Güç Elemanlarında Anahtarlama Kayıpları...367 7.8.3. Güç Elemanlarında Isınma ve Soğutma...370 7.9. Özet...373 7.10. Sorular...374 7.11. Problemler...376 KAYNAKLAR...379 TERİMLER...383 İNDEKS...389