deney no 2 2.1. alçaltıcı-yükseltici çevirici devre deneyi

U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
1
DENEY NO 2
2.1. ALÇALTICI-YÜKSELTİCİ ÇEVİRİCİ DEVRE DENEYİ
Deneyden önce Quiz yapılacağından, deneye gelmeden önce öğrencinin çalışması gereken konular:
Şekil 2.1. Alçaltıcı-yükseltici çevirici devre şemaları
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.
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
2
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.
l)
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
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
3
değiştiğini araştırınız. R1 değeri arttırıldığında veya azaltıldığında, kesinti aralığı artmakta
mıdır, yoksa azalmakta mıdır? (Not: Ryük=R2 direnç değeri, size deneyde asistan tarafından
verilecektir)
2.2. CUK ÇEVİRİCİ DEVRE DENEYİ
Şekil 2.2. CUK çevirici devre şeması
a) Size deney öncesinde verilecek giriş gerilim değeri (E) , L1 ve L2 endüktans değerlerini, C1 ve
C2 kapasite değerleri, 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, L1, L2, C1, C2, f) için, bobin akımının kesinti-kesintisiz
sınırında çalışmasını sağlayan IL  f (D) formülünü bulunuz.
c) L1krit , L2krit , C1krit ve C2krit değerlerinin formülünü bulunuz.
d) Yük direnç değeri değiştirildiğinde, bobin akımının kesinti aralığı değişir mi? Formüller yardımı
ile araştırınız.
e) Bobin akımlarının I L1 ve I L2 dalgalılık değer formüllerini bulunuz.
f) Kapasite gerilimlerinin VC1 ve VC2 dalgalılık formüllerini bulunuz.
g)
VC2
 %1 şartını kontrol edebileceğiniz formülü bulunuz.
VC2
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 VC1 ve VC2 dalgalılık
değerlerini bulan formülleri ayrı ayrı bulunuz.
l) 1000 Hz ve 500 Hz çalışma için bobin akımlarının ortalama değerini ve I L1 ve I L2 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, L1, L2, C1,C2 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 akımlarının dalga şekillerini bir periyod boyunca çiziniz. Bobin akımlarının kesintili mi
yoksa kesintisiz mi olduğunu görünüz. IL1 ve I L2 dalgalılık değerlerini kaydediniz.
2) Bobin akımlarının ortalama değerlerini ölçünüz.
3) Yük akımı ortalama akım değerini ölçünüz.
4) Kapasite gerilimlerinin değişimini bir periyod boyunca çiziniz.
5) Kapasite gerilimlerine ilişkin dalgalılık değerlerini ( VC1 ve VC2 ) ölçünüz.
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
C2 kapasitesi uçları arasındaki gerilimin ortalama değerini ölçünüz.
C2 kapasite akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
Devrenin girişine ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
Devrenin çıkışına ilişkin P aktif güç değerini ölçünüz.
Giriş akımı dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
Giriş gerilimi dalga şeklini bir periyod boyunca çiziniz.
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 akımlarının dalga şekillerini bir periyod boyunca çiziniz. Bobin akımının kesintili mi
yoksa kesintisiz mi olduğunu görünüz. IL1 ve I L2 dalgalılık değerlerini kaydediniz.
2) Bobin akımlarının ortalama değerlerini ölçünüz.
3) Yük akımı ortalama akım değerini ölçünüz.
4) C2 kapasite gerilimini bir periyod boyunca çiziniz.
5) C2 kapasite gerilimine ilişkin dalgalılık değerini ( VC2 ) ölçünüz
6) C2 kapasitesi uçları arasındaki gerilimin ortalama değerini ölçünüz.
7) C2 kapasitesi 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 akımlarının 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 akımları 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 VC2 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 IL1 ve I L2 dalgalılık değeri ile
hesapla bulduğunuz değer arasında fark var mı? Fark var ise farkın nedenini yorumlayınız.
8) Devrenin L1krit , L2krit ve C1krit ve C2krit değerleri için, sırası ile IL1 , I L2 ve VC1 , VC2
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 akımları 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 C2 kapasite geriliminin VC2 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 akımları IL1 ve I L2 dalgalılık değeri ile
hesapla bulduğunuz değer arasında fark var mı? Fark var ise farkın nedenini yorumlayınız.
U.Arifoğlu
Güç Elektroniği Devreleri Doğrultucu Deney Seti
6
8) Devrenin L1krit , L2krit ve C1krit ve C2krit değerleri için, sırası ile IL1 , I L2 ve VC1 , VC2
değerleri uyumlu çıkıyor mu? Fark var ise yorumlayınız.
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.