Akım Kontrollü Gerilim Kaynaklı Evirici İle Sürülen RL Yükü Üzerindeki Akım Harmoniklerinin İncelenmesi

Benzer belgeler
Anahtarlama Modlu DA-AA Evirici

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

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

SÜRÜCÜLÜ SİSTEMLERDE ENERJİ KALİTESİ PROBLEMLERİNİN İNCELENMESİ

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

ÜÇ FAZLI ALTI SEVİYELİ PWM İNVERTER İLE BESLENEN ASENKRON MOTORUN MATLAB/SİMULİNK UYGULAMASI. Hüseyin GÜZELCİK 1,

Alçak Gerilimde Aktif Filtre ile Akım Harmoniklerinin Etkisinin Azaltılması

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

Kaskat Bağlı Çok Seviyeli Eviriciden Beslenen Asenkron Motorun Kapalı Çevrim Hız Kontrolü

ÇOK SEVİYELİ EVİRİCİLERDE TAŞIYICI DALGA ŞEKLİ DEĞİŞİMLERİNİN ÇIKIŞ GERİLİMİ ÜZERİNE

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

DSP TABANLI GERİLİM KAYNAKLI ŞÖNT AKTİF GÜÇ FİLTRESİ UYGULAMASI

Doğrultucularda ve Eviricilerde Kullanılan Pasif Filtre Türlerinin İncelenmesi ve Karşılaştırılması

ÜÇ SEVİYELİ UZAY VEKTÖR DARBE GENİŞLİK MODÜLASYONLU İNVERTER İLE SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTORUN ALAN YÖNLENDİRMELİ KONTROLÜ

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

ELEKTRİK TESİSLERİNDE HARMONİKLERİN PASİF FİLTRE KULLANILARAK AZALTILMASI VE SİMÜLASYONU. Sabir RÜSTEMLİ

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

COMPARISON OF SINUSOIDAL PWM ZERO CURRENT TRANSITION INVERTER WITH RESONANT LINK INVERTER

Modüler Çok Seviyeli Dönüştürücüler: Anahtarlama Yöntemleri. Modular Multilevel Converters: Switching Methods

Matris Çevirici ve Gerilim Beslemeli Evirici ile Beslenen Sürekli Mıknatıslı Senkron Motor Sürücülerinin Karşılaştırılması

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

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

Yükseltici DA Kıyıcılar, Gerilim beslemeli invertörler / 12. Hafta

BİR FAZ BEŞ SEVİYELİ İNVERTER TASARIMI VE UYGULAMASI

PIC16F877 Mikrodenetleyicisi İle Uzay Vektör PWM İşaretlerinin Üretilmesi

ELEKTRİK MOTOR SÜRÜCÜLERİ: PWM AC KIYICILAR

AKIM KAYNAKLI PARALEL AKTİF GÜÇ FİLTRESİ TASARIMI ve BENZETİM ÇALIŞMALARI

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

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

ELEKTRİK TESİSLERİNDE HARMONİKLERİN PASİF FİLTRE KULLANILARAK AZALTILMASI VE SİMÜLASYONU

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

THIPWM ile Kontrol Edilen 3 Fazlı Gerilim Beslemeli İnverterin Matlab/Simulink ile Modellenmesi ve DSP Kontrolör ile Uygulamasının Gerçekleştirilmesi

Üç-faz Tam Dalga (Köprü) Doğrultucu

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

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

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

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

5-Seviyeli KaskatEviricili Elektronik Balast Devresinin MATLAB/Simulink Benzetimi

MEKATRONİK SİSTEMLERDE KULLANILAN ELEKTRİK SÜRÜCÜ DEVRELERİ YRD. DOÇ. DR. ERSAN KABALCI

Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun Sayısal İşaret İşlemcisi ile Histerezis Akım Denetleyicili Alan Yönlendirme Kontrolünün Gerçekleştirilmesi

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN: MODÜLER ÇOK SEVİYELİ DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİN İNCELENMESİ

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

UZAY VEKTÖR DARBE GENİŞLİK MODÜLASYON TEKNİĞİ KULLANAN DİYOT KENETLEMELİ ÇOK SEVİYELİ EVİRİCİNİN MODELLENMESİ

Belirsiz Katsayılar Metodu ile PWM Kontrollü Buck Tipi Dönüştürücü Devre Analizi

ELEKTROLİZ YAPMAK İÇİN PI DENETİMLİ SENKRON DA-DA DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI

DENEY 3. Tek Yan Bant Modülasyonu

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

Çift Katlı Fourier İntegrali ile Eviricilerde Harmonik Analizi Harmonic Analysis of Inverters By Double Fourier Integrals

Güç Kalitesi Problemleri ve Çözüm Yöntemleri

PARALEL PASİF/PARALEL AKTİF HİBRİT GÜÇ SÜZGEÇLERİ

REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU ve REZONANS HESAPLARI

1 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

SERİ AKTİF GÜÇ FİLTRESİ için GELİŞTİRİLEN KASKAT BAĞLI ÇOK SEVİYELİ EVİRİCİ ve KONTROL ALGORİTMASI

SERİ AKTİF GÜÇ FİLTRESİ için GELİŞTİRİLEN KASKAT BAĞLI ÇOK SEVİYELİ EVİRİCİ ve KONTROL ALGORİTMASI

BASAMAKLI ÇOK KATLI EVİRİCİLERİN ASENKRON MOTORLARDA UYGULANMASININ ANALİZİ. Halil İbrahim ÖNDER YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Murat Genç Elektrik ve Elektronik Mühendisi TÜBİTAK-UZAY

Asenkron Motorun Klasik Denetimli PWM İnverter İle Mikroişlemci Tabanlı Hız Kontrolü

Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri

BULANIK MANTIK DENETİMLİ SERİ AKTİF GÜÇ FİLTRESİ KULLANARAK HARMONİK GERİLİMLERİN BASTIRILMASI

BİR FAZLI ASENKRON MOTORLARIN V/f KONTROLLÜ ÇALIŞTIRILMASI İÇİN SÜRÜCÜ TASARIMI

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 1.

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

AKTİF GÜÇ FİLTRESİ İLE HARMONİK VE REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU

BİLGİSAYAR YÜKLERİNİN HARMONİK AKTİVİTE KESTİRİMİ VE HARMONİK ANALİZİ

Yüksek gerilimli doğru akım iletim sistemleri için aktif doğru akım filtresi tasarımı ve simülasyonu

TEK FAZLI VE ÜÇ FAZLI KONTROLSÜZ DOĞRULTUCULAR

GENİŞ SPEKTRUMLU HARMONİK FİLTRE PERFORMANSI DEĞERLENDİRMESİ

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3.

ÇOK FAZLI DEVRELER EBE-212, Ö.F.BAY 1

TEK-DARBE MODÜLASYONLU BİR FAZLI EVİRİCİ SÜRÜCÜ SİSTEMİNDE HARMONİK ELİMİNASYONU İÇİN YENİ BİR YAKLAŞIM

Fatih Alpaslan KAZAN 1, Osman BİLGİN 2. 1 Elektrik Programı. Ilgın Meslek Yüksekokulu Selçuk Üniversitesi, Ilgın, KONYA

Alçaltıcı DA-DA Çevirici Analiz ve Tasarımı

Tek Bir Dc Güç Kaynağından Beslenen 8-Seviyeli Tek-Fazlı Çoklu-Kaskad Mikro Evirici Tasarımı

Cihazın Bulunduğu Yer: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü B-Blok, Enerji Verimliliği Laboratuvarı

SERİ BAĞLI TAM KÖPRÜLÜ ÇOK SEVİYELİ STATCOM PROTOTİPİ TASARIMI

Mikro Şebeke Bağlantılı Güneş Enerji Üretim Sistemlerinin Kontrolü. Controlling the Micro-Grid Connection of Solar Power Generation Systems

DENEY 5: GENLİK KAYDIRMALI ANAHTARLAMA (ASK) TEMELLERİNİN İNCELENMESİ

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

BÖLÜM 3 FREKANS MODÜLASYONU

FIRÇASIZ DA MOTORUN KONTROLÜNDE PWM VE HİSTERİSİZ BANT TEKNİĞİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

İki-Seviyeli SHEPWM İnverter için Genetik Algoritma Kullanılarak Anahtarlama Açılarının Belirlenmesi

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

Yrd. Doç. Dr. Süleyman ADAK Mardin Artuklu Üniversitesi. İstasyon Yerleşkesi / Mardin Tel Faks.:

Çok Seviyeli Evirici Tabanlı Seri Aktif Güç Filtresi için Geliştirilen Kontrol Algoritması

KİTAP ADI KONU YAYINEVİ SAYFA SAYI DİLİ BASIM TARİH KİTAP TÜR ISBN KONFERANS ADI KONFERANS KONUSU ÜLKE KONFERANS TÜRÜ TARİH

BÖLÜM VI DENGELENMİŞ ÜÇ FAZLI DEVRELER (3 )

ASENKRON MOTORLARIN DARBE GENİŞLİK MODÜLASYONLU (DGM) İNVERTER ÜZERİNDEN BİLGİSAYAR DESTEKLİ HIZ DENETİMİNİN DENEYSEL YAKLAŞIMI

GENETEK Güç, Enerji, Elektrik Sistemleri Özel Eğitim ve Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şti.

3 Fazlı Açma-Kapama Kontrollü AC Voltaj Kontrolcü. (yıldız bağlı rezistif yükte);

ASENKRON MOTORUN HIZ KONTROLÜ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Metin BOYLU

AÇ-KAPA KONTROLLÜ FACTS CİHAZLARI İLE YÜK KOMPANZASYONU

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

İNVERTER ENTEGRELİ MOTORLAR

AC-DC Dönüştürücülerin Genel Özellikleri

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

KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARI (KGK)

EEM 202 DENEY 10. Tablo 10.1 Deney 10 da kullanılan devre elemanları ve malzeme listesi

Transkript:

6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), 16-18 May 011, Elazığ, Turkey Akım Kontrollü Gerilim Kaynaklı Evirici İle Sürülen RL Yükü Üzerindeki Akım Harmoniklerinin İncelenmesi Ş. Demirbaş 1 ve H. Fidanboy 1 Gazi Üniversitesi, Ankara/Türkiye, demirbas@gazi.edu.tr Gazi Üniversitesi, Ankara/Türkiye, hikmetfidanboy@gazi.edu.tr Investigation of Current Harmonics on RL Load Driven by Current Controlled oltage Source Inverter Abstract Current controlled voltage source inverters (SIs) are widely used in the applications such as motor drives, power factor correction, active filters, wind turbines, solar power system, direct and alternating current energy transmissions. Since SIs produce harmonics, they cause distortions at utility waveform. Therefore it is necessary to well analyzing of these type equipments and decreasing harmonics. In this study, simulation of the sinusoidal PWM and hysteresis band current control PWM methods which commonly used in controlling SI, have been realized and harmonic analysis on three phase RL load in different switching and band widths has been implemented by using Matlab/Simulink program. Keywords Sinusoidal PWM, Hysteresis Band Current Control PWM, oltage Source Inverter, Harmonic Analysis G I. GİRİŞ ünümüzde akım kontrollü gerilim kaynaklı eviriciler (GKE), motor sürücüleri, reaktif güç kompanzasyonu, aktif filtreler, rüzgâr türbinleri, güneş enerjili sistemler doğru ve alternatif akım enerji iletimi gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sistemin kararlı çalışma durumda kayıplarının az olması ve sistem performansının yüksek olması için GKE nin harmoniklerinin düşük olması ve anahtarlama hızının yüksek olması istenmektedir[1]. Güç elektroniği anahtarlama elemanlarında anahtarlama hızlarının artmış olması, yüksek anahtarlama frekansı isteyen denetim tekniklerinin kullanılmasını ve tahrik sisteminin performansının arttırılmasını mümkün kılmıştır[]. GKE lerde modülasyon tekniği olarak genellikle darbe genişlik modülasyonu (DGM) kullanılmaktadır[3]. Değişik DGM teknikleri kullanılarak GKE lerin harmonikleri azaltılabilmekte ve performansları artırılabilmektedir. Darbe genişlik modülasyonu tekniklerinde en iyi bilinen ve endüstride yaygın bir şekilde kullanılanı sinüsoidal darbe genişlik modülasyonudur[4]. Bu yöntemde referans sinüsoidal sinyal ile taşıyıcı üçgen sinyal karşılaştırılarak darbe genişlik modülasyonu elde edilmektedir. GKE lerde kullanılan diğer bir yöntemde Histeresiz Band Akım Kontrolüdür. Bu yöntemde gerçek akımın, referans akıma bağlı olarak belirlenen alt ve üst band genişliği içerisinde kontrolü sağlanmaktadır. 30 Günümüzde akım kontrollü GKE performansının iyileştirilmesi ve akım harmoniklerinin azaltılması yönünde çalışmalar devam etmektedir. Mohsani vektör temelli bir histerisiz band akım kontrol yöntemi ile evirici anahtarlama frekansını azaltarak, akım dalga şeklindeki salınımları azaltmayı hedeflemiştir[5]. Lam bir fazlı eviricilerde kullanılan akım kontrol yöntemlerinin analizi için bir simülasyon programı gerçekleştirmiştir[6]. Kazmierkowski GKE lerde kullanılan akım kontrol yöntemleri hakkında kapsamlı bir araştırma yapmıştır[7]. Bu çalışmada değişik akım kontrol tekniklerinin GKE nin akım harmonikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla GKE denetiminde yaygın olarak kullanılan sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu (SDGM) ve histerisiz band akım kontrol yöntemlerinin MATLAB/SIMULINK programı ile benzetimi gerçekleştirilmiştir. Benzetimde yük modeli olarak 00 luk DA bara gerilimi altında, 10Ω-10mH lik üç fazlı bir endüktif karakteristikli yük kullanılmıştır. Çalışmanın sonucunda GKE çıkışındaki akım dalga şekli ile akım harmoniklerinin analizi yapılmıştır. II. ÜÇ-FAZLI GERİLİM KAYNAKLI EİRİCİ Üç-fazlı gerilim kaynaklı evirici (GKE) sabit DA gerilimi üç fazlı değişken frekanslı AA gerilime çevirmek için kullanılır. Bu amaçla altı yarıiletken güç anahtarı aktif/pasif şeklinde çalışırlar. Şekil 1 de üç-fazlı gerilim kaynaklı bir eviriciyi gösterilmektedir. GKE de sekiz ayrı anahtarlama durumu olmaktadır. Anahtarlama durumları ve yüke uygulanan gerilimlerin miktarı Tablo 1 de verilmiştir. Şekil 1 de gösterilen üst seviye anahtarları T1, T veya T3 aktif iken Tablo 1 deki a, b veya c 1 dir. Alt seviye anahtarları T4, T5 veya T6 aktif iken a, b veya c 0 dır. Tablo 1 de GKE nin sekiz ayrı durumun olduğu ancak bu durumların sadece altısının aktif olduğu gözükmektedir. İki durumda da yüke uygulanan gerilim sıfırdır. Denklem 1 ile yüke uygulanan üç-fazlı gerilimin miktarı hesaplanabilmektedir. an bn cn 3 1 1 1 1 1 1 a b c (1)

Ş. Demirbaş, H. Fidanboy GKE lerin anahtarlama sinyalleri DGM ları yardımı ile yapılmaktadır. an, bn, cn değerleri RL yükün her fazı üzerine düşen faz-nötr gerilimleridir. Eviricinin kısa devre durumuna düşmemesi için bu sinyallerden biri aktif (1) durumunda iken diğeri pasif (0) durumunda olmalıdır. Böylece eviricinin her bir kolundaki anahtar çiftlerinin birlikte iletime geçmesi engellenmiş olur. Şekil 3 de gösterilen çıkış gerilimi için aynı faz kolundaki iki anahtarlama elemanı aynı anda iletimde olamaz[8]. Aynı anda iletimde olması durumunda kaynağı kısa devre olur. Şekil 1: Üç fazlı gerilim kaynaklı evirici blok şeması Tablo 1: Anahtarlama durumlarına bağlı GKE nin faz gerilimleri Anahtar Durumu a b c an bn cn 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 - /3 - /3 /3 3 0 1 0 - /3 /3 - /3 4 0 1 1 - /3 /3 /3 5 1 0 0 /3 - /3 - /3 6 1 0 1 /3 - /3 /3 7 1 1 0 /3 /3 - /3 8 1 1 1 0 0 0 III. SİNÜSOİDAL DGM (SDGM) Sinüsoidal darbe genişlik modülasyonunda sinyalin iletim ve kesim durumları sinüs dalgası (modülasyon dalgası) ile yüksek frekanslı üçgen dalganın (taşıyıcı dalga) karşılaştırılması ile belirlenir. Her yarı periyottaki darbelerin sayısı taşıyıcı frekansına bağlıdır. Şekil de üç faz anahtarlama sinyallerinin üretildiği SDGM nun SIMULINK diyagramı verilmiştir. Şekilde yüksek frekanslı üçgen dalga, birbirinden 10 faz farklı 3 faz sinüs sinyalleri ile karşılaştırılarak üç faz anahtarlama sinyalleri üretilmektedir. Şekil 3 de T1 ve T4 anahtarları için gerekli DGM sinyalleri gösterilmektedir. Burada SinA, SinB, SinC kontrol sinyallerinden SinA ile üçgen sinyalin karşılaştırılması sonucu üretilen, sadece üç fazlı tam dalga eviricinin bir kolu için gerekli olan DGM1 ve DGM4 sinyalleri gösterilmiştir. Burada DGM4 sinyali DGM1 sinyali terslenerek elde edilir. Şekil : Sinüsoidal DGM sinyallerinin blok şeması Şekil 3:DGM1 ve DGM4 sinyallerinin elde edilişi SDGM de modülasyon sinyalinin frekansı çıkış geriliminin frekansını belirler. Modülasyon sinyalinin tepe değeri ise modülasyon indeksini (m a ) belirler ve çıkış geriliminin efektif değerini kontrol eder. Modülasyon indeksinin değeri denklem ile belirlenmekte ve sinüsoidal referans sinyalin genlik değerinin üçgen taşıyıcı sinyalin genliğine oranı olarak tanımlanır. 31

Akım Kontrollü Gerilim Kaynaklı Evirici İle Sürülen RL Yükü Üzerindeki Akım sin ma () üçgen Modülasyon indeksinin değiştirilmesi çıkış geriliminin efektif değerini değiştirmeyi ve büyük ölçüde distorsiyon faktörünün iyileştirilmesini sağlar. Bununla birlikte çıkış gerilimi istenmeyen kayıplara neden olan harmonikleri içerir[8]. SDGM'nin ürettiği anahtarlama sinyalleri sonucunda, DA/AA eviricinin çıkışında elde edilen periyodik dalga şekli 0 (t), Denklem 3 de belirtilen üç önemli terimi içerir. Denklem 3 ün birinci bileşeni, DA besleme gerilimi,, ve modülasyon indeksi, m a, ile doğru orantılı olarak belirlenen temel bileşendir. ma 0( t) j k 1 0 k 1 l1 cos( wrt) kma sin k coskwct j n km k a sin k 1 coskwct lwrt Burada yer alan parametreler; m a = genlik modülasyon oranı, = DA besleme gerilimi, ω r = sinüsoidal referans frekansı, ω c = üçgen taşıyıcı frekansı, J 0, J n = birinci dereceden Bessel fonksiyonudur. Denklem 3 ün ikinci bileşeni taşıyıcı frekansta yer alan harmoniklerin genlik değerini ve taşıyıcı frekansın katlarını göstermektedir. Bu eşitlik aynı zamanda taşıyıcı frekansın çift katlarında harmonik bulunmadığını da ifade etmektedir. Denklemin son parçası ise, taşıyıcı frekansın bütün katlarında yer alan yan bant harmoniklerinin genlik değerini vermektedir. Denklem 4 de verilen I 0(t) değeri evirici çıkışındaki akımı vermektedir. (3) 3 4 3 d AB BC CA m a 1 (6) eşitliği ile elde edilir. Bu eşitliklerden, lineer çalışma aralığında hat gerilimi evirici bara geriliminin 0,86 katı kadar olurken, aşırı modülasyon bölgesinde hat gerilimi evirici bara geriliminin 0,86 ile 1,09 katı arasında olmaktadır[9]. I. HİSTERESİZ BAND AKIM KONTROL DGM (HBAK DGM) Histeresiz band DGM, gerilim kontrollü eviricinin çıkış akımından bir akım örneği alınır ve bu akım referans akıma bağlı olarak belirlenen band içerisinde kontrol edilerek DGM sinyalleri elde edilir. Yani bu tip DGM de bir akım geri beslemesi yapılmaktadır. Eğer gerçek akım, referans akım değerinden daha büyükse eviricinin üstteki anahtarlama elemanı iletimden çıkarılarak alttaki anahtarlama elemanı iletime sokulur. Böylece yük akımının azalması sağlanmış olur. Eğer gerçek akım, referans akım değerinden daha küçükse eviricinin alttaki anahtarlama elemanı iletimden çıkarılarak üstteki anahtarlama elemanı iletime sokulur. Böylece yük akımının artırılması sağlanmış olur. Bu yöntemde histeresiz bandın genişliği ne kadar dar seçilirse gerçek akım referans akıma daha fazla yaklaşmış olur. Şekil 4 de HBAK DGM sinyallerinin Matlab/Simulink te elde edilişi gösterilmektedir. Burada gerçek akımlar Sina, Sinb, Sinc referans akımlar Sina*, Sinb*, Sinc* ile karşılaştırılmış daha sonra HisBand bloğundan geçirilerek evirici için gerekli DGM sinyalleri elde edilmiştir. Şekil 5 de ise DGM sinyallerinin elde ediliş biçimi gösterilmektedir. mai I 0( t) I j I k 1 k 1 l1 cos( wrt) 0 kma sin k coskwct j n km k a sin k 1 coskwct lwrt Denklem 4 te yer alan parametrelerde Denklem 3 teki parametrelerle aynı olup I, DA kaynağın akımıdır. Modülasyon indeksinin 1 den küçük olduğu lineer çalışma aralığında eviricinin çıkış hat gerilimi, (4) 3 AB BC CA ma d 0 m a 1 (5) eşitliği ile ve aşırı modülasyon aşamasında ise, Şekil 4: HBAK DGM sinyallerinin blok şeması 3

Ş. Demirbaş, H. Fidanboy Şekil 5: HBAK DGM sinyallerinin elde edilişi Bu yöntemle akım kontrolü yapılmak istenirse, üç fazlı eviricinin çıkış akımlarından herhangi ikisinin bilinmesi yeterlidir[10]. Bu yöntemde yüksek anahtarlama frekansının kullanılması akımın histeresiz band limitlerinin aşmasını azaltır[11]. Daha çok yüksek güçlü makinalar için tercih edilirler. Bu kontrol tekniği lineer olmayan yükler için yeterince hızlıdır. En büyük dezavantajı ise frekans kontrolünün yapılamamasıdır. Bu yöntemde DGM frekansı sabit olmadığından yük akımında uygun olmayan harmonik akımları oluşmaktadır[1]. b) m a =0.8, f sin =50 Hz ve f üçgen =10 khz. BENZETİM ÇALIŞMALARI Benzetim çalışmalarında, yük modeli olarak 00 luk DA bara gerilimi altında, 10Ω-10mH lik üç fazlı bir endüktif karakteristikli yük kullanılmıştır. Şekil 6 da SDGM kullanılarak farklı anahtarlama frekanslarında sürülen eviricinin RL yükü altında evirici çıkış akımı ve harmonikleri görülmektedir. Benzetim çalışmaları sırasında modülasyon oranları 0.8 de, sinüs sinyallerinin frekansları 50 Hz de sabit tutulmuş üçgen dalganın frekansları ise 1 khz, 10kHz ve 0 khz olarak değiştirilmiştir. FFT analizleri akım sinyalinin 5 saykılı üzerinden elde edilmiştir. c) m a =0.8, f sin =50 Hz ve f üçgen =0 khz Şekil 6: SDGM kullanıldığında evirici çıkış akım harmonikleri a) m a =0.8, f sin =50 Hz ve f üçgen =1 khz Üçgen dalganın frekansı artırıldığında evirici çıkış akımındaki toplam harmonik bozulum (THD) değerlerinin azaldığı Şekil 6.a,b,c de görünmektedir. Şekil 7 de HBAK DGM kullanılarak farklı band genişliği (Δi) ile sürülen eviricinin RL yükü altında evirici çıkış akımı ve harmonikleri görülmektedir. Bu benzetim çalışmasında referans akım sinyallerinin frekansları 50 Hz de sabit tutulmuş ve bu referans sinyallere göre belirlenen band genişlikleri (Δi) 33

Akım Kontrollü Gerilim Kaynaklı Evirici İle Sürülen RL Yükü Üzerindeki Akım değiştirilerek evirici çıkış akımı üzerindeki harmoniklerin etkisi gözlemlenmiştir. FFT analizleri akım sinyalinin 5 saykılı üzerinden elde edilmiştir. c) Δi=0.0000 ve f=50 Hz Şekil 7: HBAK DGM kullanıldığında evirici çıkış akım harmonikleri a) Δi=0.00 ve f=50 Hz b) Δi=0.000 ve f=50 Hz Şekil 7.a,b,c de histeresiz band genişliği (Δi) değeri belirli bir değere kadar azaltıldığında THD değeri azalmakta, bu değerden daha küçük bir değer seçildiğinde ise THD değerinde bir değişme olmamaktadır. Bu yöntemde SDGM ile sürülen eviriciye göre daha az harmonik bileşeni oluşmasına rağmen THD değeri daha fazla olmaktadır. I. SONUÇLAR Sinüsoidal DGM ile yapılan çalışmalarda benzetim sonuçları incelendiğinde, aynı değerlerdeki RL yükü için modülasyon genliği oranı 0.8 de ve sinüs sinyalinin frekansı 50 Hz de sabit tutularak anahtarlama (üçgen sinyal) frekansı değiştirildiğinde evirici çıkışındaki RL yükü üzerinde oluşan akım harmoniklerinin değiştiği görülmüştür. Sinüsoidal DGM ile yapılan çalışmalarda anahtarlama frekansı artırıldığı zaman yük akımının THD değerinin azaldığı görülmüştür. Histeresiz band akım kontrol DGM ile yapılan çalışmalarda ise benzetim sonuçları incelendiğinde, aynı değerdeki RL yükü için 50 Hz deki referans akım için seçilen band genişlikleri değiştirildiğinde yükün akım harmoniklerinin band aralığı genişken THD değerinin fazla olduğu, band aralığı belirli bir değere kadar dar iken THD değerinin az olduğu bu değerin altında ise THD değerinin değişmediği görülmüştür. Her iki yöntemde karşılaştırıldığında, histeresiz band akım kontrol DGM yönteminde oluşan harmonik sayısının az olduğu buna karşılık akım THD değerinin SDGM yönteminden yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Bunun yanında uygulanabilirlik açısından düşünüldüğünde HBAK DGM yönteminin SDGM yöntemine göre daha karmaşık olduğu söylenebilir. 34

Ş. Demirbaş, H. Fidanboy TEŞEKKÜR Yazarlar, bu çalışmaya proje kapsamında 41/010-03 nolu proje ile destek veren Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi ne teşekkür ederler. KAYNAKLAR [1] M.P. Kazmierkowski ve L. Malesani, Microprocessor-based novel current regulator for vsı-pwm inverters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 199. [] S. Özçıra, Sabit mıknatıslı senkron motorun kontrol yöntemleri ve endüstriyel uygulamaları, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, 007. [3] G. Bal, M.C. Özgenel ve Ş. Demirbaş, SPWM evirici ile sürülen vektör denetimli kalıcı mıknatıslı senkron motorun dinamik analizi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 5, No 3, 569-577, 010. [4] K. Yurtbaşı, Bir fazlı sinüsoidal pwm köprü inverter uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, 007. [5] M. Mohseni ve S. M. İslam, A new vector-based hysteresis current control scheme for three-phase pwm voltage-source inverters, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 5, no. 9, pp. 99-309, September 010. [6] E. Lam, L.J. Borle ve H.H.C. Iu, Simulation-based analysis of current control methods for voltage source inverters with practical considerations, IEEE, 008. [7] M.P. Kazmierkowski ve L. Malesani, Current Control Techniques for Three-Phase oltage-source PWM Converters: A Survey, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 45, no. 5, pp. 691-703, October 1998. [8] H. Sakarya, Sürekli mıknatıslı senkron motorlar için alan yönlendirmeli sürücü düzeneği tasarımı ve uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, 009. [9] İ. Çolak ve E. Kabalcı, Çok seviyeli eviricilerin kontrol yöntemleri, Tübav Bilim Dergisi Cilt 1, Sayı, Sayfa 45-54, 008. [10] A. Kırçay, IGBT lerle tasarlanan PWM li bir invertör ile üç fazlı asenkron motorun hız kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, 001. [11] K.H. Anwar, Gerilim beslemeli ve akım beslemeli üç fazlı şönt aktif güç filtresinin karşılaştırması ve simülasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, 009. [1] B.K. Bose, Modern power electronics and AC drives, Prentice-hall Sayfa 39, 00. 35