deney no 1 1.1. düşürücü (buck) çevirici devre deneyi

U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
1
DENEY NO 1
1.1. DÜŞÜRÜCÜ (BUCK) ÇEVİRİCİ DEVRE DENEYİ
Deneyden önce Quiz yapılacağından, deneye gelmeden önce öğrencinin çalışması gereken konular:
BUCK çevirici devre şeması
a) Size deney öncesinde verilecek giriş gerilim değeri (E) , filtre endüktans değeri (L), filtre
kapasite değeri (C), yük direnç değeri (R), anahtarlama frekansı (f) için devrenin kesintili ya da
kesintisiz modda mı çalışacağını bulabileceğiniz formülleri araştırınız.
b) Mevcut devre parametreleri (R, L, C, f) için, bobin akımının kesinti-kesintisiz sınırında
çalışmasını sağlayan IL  f (D) formülünü bulunuz.
c) L krit ve Ckrit değerlerinin formülünü bulunuz.
d) Yük direnç değeri değiştirildiğinde, bobin akımının kesinti aralığı değişir mi? Formüller yardımı
ile araştırınız.
e) Bobin akımının I L dalgalılık değer formülünü bulunuz.
f) Kapasite geriliminin VC dalgalılık formülünü bulunuz.
g)
VC
 %1 şartını kontrol edebileceğiniz formülü bulunuz.
VC
h) Devrenin verimini (ɳ) veren formülü bulunuz.
i) Giriş akımı ortalama akımının D'ye bağlı formülünü araştırınız.
j) Kesintili ve kesintisiz çalışma durumunda, yük akımının D'ye bağlı ortalama değerini bulan
formülleri bulunuz.
k) 1000 Hz ve 500 Hz çalışma için yük geriliminin ortalama değerini ve VC dalgalılık değerini
bulan formülleri ayrı ayrı bulunuz.
l) 1000 Hz ve 500 Hz çalışma için bobin akımının ortalama değerini ve IL dalgalılık değerini
bulan formülleri ayrı ayrı bulunuz.
m) 1000 Hz yerine 10000 Hz'lik anahtarlama yapıldığında devrede neler değişir, araştırınız.
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
2
A1.) DENEYDE YAPILACAKLAR
Devrede kullanılan E,R, L, C değerlerini ve anahtar adını (IGBT, Mosfet, BJT vb.) kaydediniz.
A1.1.) D=0.5 değeri , f=1000 Hz anahtarlama frekansı ve R=R1 için;
Not: Ryük=R1 direnç değeri, size deneyde asistan tarafından verilecektir.
1) Bobin akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz. Bobin akımının kesintili mi yoksa
kesintisiz mi olduğunu görünüz. I L dalgalılık değerini kaydediniz.
2) Bobin akımı ortalama değerini ölçünüz.
3) Yük akımı ortalama akım değerini ölçünüz.
4) Kapasite gerilimini bir periyod boyunca çiziniz.
5) Kapasite gerilimine ilişkin dalgalılık değerini ( VC ) ölçünüz.
6) Kapasite uçları arasındaki gerilimin ortalama değerini ölçünüz.
7) Kapasite akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
8) Devrenin girişine ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
9) Devrenin çıkışına ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
10) Giriş akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
11) Giriş gerilimi dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
12) Anahtarın Drain-Source (Vds) uçları arasındaki gerilimin dalga şeklini bir periyod boyunca
çiziniz. Vds(max) değerini tespit ediniz.
13) Diyot akımının bir periyod boyunca dalga şeklini çiziniz.
14) İki farklı D değeri için devrenin verimini ölçünüz ve sonuçları kaydediniz.
A1.2.) D=0.5 değeri , f=500 Hz anahtarlama frekansı ve R=R1 için;
1) Bobin akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz. Bobin akımının kesintili mi yoksa
kesintisiz mi olduğunu görünüz. I L dalgalılık değerini kaydediniz.
2) Bobin akımı ortalama değerini ölçünüz.
3) Yük akımı ortalama akım değerini ölçünüz.
4) Kapasite gerilimini bir periyod boyunca çiziniz.
5) Kapasite uçları arasındaki gerilimin ortalama değerini ölçünüz.
6) Kapasite akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
7) Devrenin girişine ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
8) Devrenin çıkışına ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
9) Giriş akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
10) Giriş gerilimi dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
11) Anahtarın Drain-Source (Vds) uçları arasındaki gerilimin dalga şeklini bir periyod boyunca
çiziniz. Vds(max) değerini tespit ediniz.
12) Diyot akımının bir periyod boyunca dalga şeklini çiziniz.
A1.3.) D değerini arttırarak, bobin akımının sürekli-süreksiz sınırında olduğu ilk D değerini bulunuz.
A1.4.) R1 değerinden farklı R2 değeri için (aynı D değeri için) bobin akımının kesinti aralığının nasıl
değiştiğini araştırınız. R1 değeri arttırıldığında veya azaltıldığında, kesinti aralığı artmakta
mıdır, yoksa azalmakta mıdır? (Not: Ryük=R2 direnç değeri, size deneyde asistan tarafından
verilecektir)
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
3
1.2. YÜKSELTİCİ (BOOST) ÇEVİRİCİ DEVRE DENEYİ
Önemli açıklama: Yükseltici devrede, D'nin belirli bir değerinden sonra devredeki gerilimler aşırı
derecede arttığı için, devre elamanlarına ciddi zarar gelmesi söz konusudur. Bu nedenle, D'nin belirli
bir değerinden (bu D değerini asistanınıza deneyde sorunuz-) sonra (yapılan yazılımla), D'nin artışına
imkan verilmemiştir. Devreye yük direnci bağlı olmadan asla çalıştırmayınız (devreye enerji verirken,
yük direncinin bağlı olduğunu mutlaka kontrol ediniz).
a) Size deney öncesinde verilecek giriş gerilim değeri (E) , filtre endüktans değeri (L), filtre
kapasite değeri (C), yük direnç değeri (R), anahtarlama frekansı (f) için devrenin kesintili
modda mı ya da kesintisiz modda mı çalışacağını bulabileceğiniz formülleri araştırınız.
b) Mevcut devre parametreleri (R, L, C, f) için, bobin akımının kesinti-kesintisiz sınırında
çalışmasını sağlayan IL  f (D) formülünü bulunuz.
c) L krit ve Ckrit değerlerinin formülünü bulunuz.
d) Yük direnç değeri değiştirildiğinde, bobin akımının kesinti aralığı değişir mi? Formüller yardımı
ile araştırınız.
e) Bobin akımının I L dalgalılık değer formülünü bulunuz.
f) Kapasite geriliminin VC dalgalılık formülünü bulunuz.
g)
VC
 %1 şartını kontrol edebileceğiniz formülü bulunuz.
VC
h) Devrenin verimini (ɳ) veren formülü bulunuz.
i) Giriş akımı ortalama akımının D'ye bağlı formülünü araştırınız.
j) Kesintili ve kesintisiz çalışma durumunda, yük akımının D'ye bağlı ortalama değerini bulan
formülleri bulunuz.
k) 1000 Hz ve 500 Hz çalışma için yük geriliminin ortalama değerini ve VC dalgalılık değerini
bulan formülleri ayrı ayrı bulunuz.
l) 1000 Hz ve 500 Hz çalışma için bobin akımının ortalama değerini ve IL dalgalılık değerini
bulan formülleri ayrı ayrı bulunuz.
m) 1000 Hz yerine 10000 Hz'lik anahtarlama yapıldığında devrede neler değişir, araştırınız.
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
4
A2.) DENEYDE YAPILACAKLAR
Devrede kullanılan E,R, L, C değerlerini ve anahtar adını (IGBT, Mosfet, BJT vb.) kaydediniz.
A2.1.) D=D1 (asistan bu değeri size verecektir, bu değeri kaydediniz.), f=1000 Hz ve R=R1 için;
Not: Ryük=R1 direnç değeri, size deneyde asistan tarafından verilecektir.
1) Bobin akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz. Bobin akımının kesintili mi yoksa
kesintisiz mi olduğunu görünüz. I L dalgalılık değerini kaydediniz.
2) Bobin akımı ortalama değerini ölçünüz.
3) Yük akımı ortalama akım değerini ölçünüz.
4) Kapasite gerilimini bir periyod boyunca çiziniz.
5) Kapasite gerilimine ilişkin dalgalılık değerini ( VC ) ölçünüz.
6) Kapasite uçları arasındaki gerilimin ortalama değerini ölçünüz.
7) Kapasite akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
8) Devrenin girişine ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
9) Devrenin çıkışına ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
10) Giriş akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
11) Giriş gerilimi dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
12) Anahtarın Drain-Source (Vds) uçları arasındaki gerilimin dalga şeklini bir periyod boyunca
çiziniz. Vds(max) değerini tespit ediniz.
13) Diyot akımının bir periyod boyunca dalga şeklini çiziniz.
14) İki farklı D değeri için devrenin verimini (ɳ) ölçünüz ve sonuçları kaydediniz.
A2.2.) D=D1 değeri , f=500 Hz anahtarlama frekansı ve R=R1 için;
1) Bobin akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz. Bobin akımının kesintili mi yoksa
kesintisiz mi olduğunu görünüz. I L dalgalılık değerini kaydediniz.
2) Bobin akımı ortalama değerini ölçünüz.
3) Yük akımı ortalama akım değerini ölçünüz.
4) Kapasite gerilimini bir periyod boyunca çiziniz.
5) Kapasite gerilimine ilişkin dalgalılık değerini ( VC ) ölçünüz
6) Kapasite uçları arasındaki gerilimin ortalama değerini ölçünüz.
7) Kapasite akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
8) Devrenin girişine ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
9) Devrenin çıkışına ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
10) Giriş akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
11) Giriş gerilimi dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
12) Anahtarın Drain-Source (Vds) uçları arasındaki gerilimin dalga şeklini bir periyod boyunca
çiziniz. Vds(max) değerini tespit ediniz.
13) Diyot akımının bir periyod boyunca dalga şeklini çiziniz.
A2.3.) f=1000 Hz için, D değerini değiştirerek, bobin akımının sürekli-süreksiz sınırında olduğu ilk D
değerini bulunuz.
A2.4.) f=1000 Hz için, R1 değerinden farklı R2 değeri için (aynı D değeri için) bobin akımının kesinti
aralığının nasıl değiştiğini araştırınız. R1 arttırıldığında veya azaltıldığında, kesinti aralığı artmakta
mıdır, yoksa azalmakta mıdır? (Not: Ryük=R2 direnç değeri, asistan tarafından size verilecektir.)
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
5
DENEY RAPORUNDA İSTENENLER
A1 DENEYLERİNE İLİŞKİN
1) A1.1 ve A1.2 sonuçları karşılaştırıldığında, aynı (R1) yük değeri için bazı parametrelerde
farklılıklar gözlemliyor musunuz? Bu durumu yorumlayınız.
2) R=R1 için, deneyde kullandığınız devre parametreleri yardımı ile devrenin süreklisüreksizlik sınırını sağlayan D değerini hesaplayınız. Bu değeri, deneyde bulduğunuz sonuç
ile karşılaştırınız, fark var ise yorumlayınız.
3) D=0.5, R=R1 ve f=1000 Hz için yük akımı ortalama değeri, yük gerilimi ortalama değeri, giriş
akımı ortalama değeri, bobin akımı ortalama değerlerinin deney ölçüm sonuçları ile
hesaplama sonuçlarını karşılaştırınız. Fark var ise, farkların nedenlerini yazınız.
4) Devrenin verimini; D=0.5, f=1000 Hz ve R=R1 için hesaplayınız ve deney sonucu ile
karşılaştırınız, fark var ise yorumlayınız.
5) A.1.1.14 adımında elde ettiğiniz sonucu nedenleri ile birlikte yorumlayınız.
6) D=0.5, f=1000 Hz ve R=R1 için ölçtüğünüz kapasite gerilimi VC dalgalılık değeri ile hesapla
bulduğunuz dalgalılık değeri arasında fark var mı? Fark varsa, farkın nedenini yorumlayınız.
7) D=0.5, f=1000 Hz ve R=R1 için ölçtüğünüz bobin akımı I L dalgalılık değeri ile hesapla
bulduğunuz değer arasında fark var mı? Fark var ise farkın nedenini yorumlayınız.
8) Devrenin L krit ve C krit değerleri için, sırası ile I L ve VC değerleri uyumlu çıkıyor mu?
Fark var ise yorumlayınız.
9) D=0.5, R=R1 ve f=1000 Hz için ölçtüğünüz Pyük değeri ile hesapladığınız Pyük değeri
arasında fark var mı? Fark var ise farkın nedenini yorumlayınız.
10) İki farklı D değeri için bulduğunuz devre verimleri arasında fark var mı? Fark var ise farkın
nedenini yorumlayınız.
A2 DENEYLERİNE İLİŞKİN
1) A2.1 ve A2.2 sonuçları karşılaştırıldığında, aynı (R1) yük değeri için bazı parametrelerde
farklılıklar gözlemliyor musunuz? Bu durumu yorumlayınız.
2) R=R1 için, deneyde kullandığınız devre parametreleri yardımı ile devrenin süreklisüreksizlik sınırını sağlayan D değerini hesaplayınız. Bu değeri, deneyde bulduğunuz sonuç
ile karşılaştırınız, fark var ise yorumlayınız.
3) D=D1, R=R1 ve f=1000 Hz için yük akımı ortalama değeri, yük gerilimi ortalama değeri, giriş
akımı ortalama değeri, bobin akımı ortalama değerlerinin deney ölçüm sonuçları ile
hesaplama sonuçlarını karşılaştırınız. Fark var ise, farkların nedenlerini yazınız.
4) Devrenin verimini; D=D1, f=1000 Hz ve R=R1 için hesaplayınız ve deney sonucu ile
karşılaştırınız, fark var ise yorumlayınız.
5) A.2.1.14 adımında elde ettiğiniz sonucu nedenleri ile birlikte yorumlayınız.
6) D=D1, f=1000 Hz ve R=R1 için ölçtüğünüz kapasite gerilimi VC dalgalılık değeri ile hesapla
bulduğunuz dalgalılık değeri arasında fark var mı? Fark varsa, farkın nedenini yorumlayınız.
7) D=D1, f=1000 Hz ve R=R1 için ölçtüğünüz bobin akımı I L dalgalılık değeri ile hesapla
bulduğunuz değer arasında fark var mı? Fark var ise farkın nedenini yorumlayınız.
8) Devrenin L krit ve C krit değerleri için, sırası ile I L ve VC değerleri uyumlu çıkıyor mu?
Fark var ise yorumlayınız.
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
6
9) D=D1, R=R1 ve f=1000 Hz için ölçtüğünüz Pyük değeri ile hesapladığınız Pyük değeri
arasında fark var mı? Fark var ise farkın nedenini yorumlayınız.
10) İki farklı D değeri için bulduğunuz devre verimleri arasında fark var mı? Fark var ise farkın
nedenini yorumlayınız.