elektrikli araçların batarya dolum sistemlerinde kullanılan
advertisement
DOLUM SİSTEMLERİNDE ya ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN BATARYA DOLUM SİSTEMLERİNDE KULLANILAN TEMASSIZ GÜÇ AKTARIM SİSTEMLERİ M. Timur Aydemir ELEKTRİKLİ ARAÇLARIN BATARYA [email protected] do s Elektrikli araçlar, beklenen hız ve düzeyde dolum işleminde kullanılan temassız masa da tüm dünyadaKULLANILAN yaygınlaşmaktadır. sistemlerin yapıları tanıtılacaktır. TEMASSIZ GÜÇ ktrikli araçların yaygınlaşmasını TGA Sistemlerinin Kısa Tarihçesi AKTARIM SİSTEMLERİ vaşlatan etkenlerin başında mevcut Elektrik enerjisinin kablosuz olarak aryaların kısıtlamaları gelmektedir. Bu M. Timur aktarımı ilk kez Nikola Tesla tarafından 1891 Aydemir ıtlamaları ortadan kaldırabilmek amacıyla,[email protected] yılında ortaya atılmış bir kavramdır. Tesla, k çok üniversitede ve sanayi kuruluşunda elektrik enerjisinin dünyanın her yerine lektrikli araçlar, hız ve maliyeti düzeyde olmasa da tümkablosuz Kablosuz olarak güç aktarımı,aktarılabilmesi onlarca yıl sonra, mikrodalga tekerji/güç yoğunluğu daha beklenen yüksek, hedefine dünyada yaygınlaşmaktadır. Elektrikli araçların yaygınnolojisinin gelişmesiyle yeniden gündeme gelmiştir. İkinci şük batarya teknolojileri üzerinde araştırmalar yapmıştır. laşmasını yavaşlatan etkenlerin başında mevcut bataryalarınyönelik Dünyaolarak Savaşı sonrası dönemde, mikrodalga frekanslarındaBu kısıtlamaları gelmektedir. yapılmaktadır. Bu kısıtlamaları ortadan kaldıra-amaçla çalışabilen yüksek güçlü vakum tüplerininIsland geliştirilmesiyle, ışmalar yapılmak 1901 yılında Long Sound bilmek amacıyla, pek çok üniversitede ve sanayi kuruluşunda uzun mesafelere yüksek güçlü bir ışın gönderilmesi mümtaryalarla enerji/güç ilgili yoğunluğu yapılmakta olan kulesinin daha yüksek, maliyeti düşük bataryayakınlarında kün olabilmiştir. ―Wardenclyffe‖ ışmalardan teknolojileri biri de üzerinde dolumçalışmalar (şarj) yapılmaktadır. işlemininBataryalarlayapımına başlamıştır (Şekil 1).2007Projenin TGA sistemleri üzerine yapılan çalışmalar yılında ilgili yapılmakta olan çalışmalardan biri de dolum (şarj) MIT’de bir grup araştırmacının 2 m mesafeden 60 W gümassız olarak olanak işlemininyapılabilmesine temassız olarak yapılabilmesine olanak sağlayankaynakları tükendiği için kule hiçbir zaman cünde bir ampulü yakan bir sistemi tanıtmasıyla yeniden sistemleringeliştirilmesi geliştirilmesi üzerinedir. Temassız güç aktarımçalışır hale gelememiştir. layan sistemlerin üzerinedir. ilgi görmeye başlamıştır [4]. (TGA) sistemlerinde, bir primer sargısına uygulanan güç, massız güç geniş aktarım (TGA) sistemlerinde, bir hava aralığı üzerinden sekonder sargısına aktarılır. Sekonder sargısında oluşan gerilim doğrultularak batarya primer sargısına uygulanan güç, geniş bir dolum işleminde kullanılır. Arada bir temas olmaması netemassız güç aktarım sistemleri; kullanım kolaylığı, va aralığı deniyle üzerinden sekonder sargısına yüksek emniyet, yüksek güvenilirlik, düşük bakım maliyeti arılır. Sekonder oluşan gerilim ve uzun sargısında kullanım ömrü gibi avantajları beraberinde getirmektedir. Ayrıca meteorolojik ve çevresel etkenlerden bağrultularak batarya dolum işleminde ğımsız olarak kesintisiz güç sağlayabilen bu sistemler birçok lanılır. Arada bir çalıştırılabilmektedir. temas olmaması ortamda güvenle Bu sistemlerin bir başka olumlu yanı da kablo karmaşası ve kirliliğini deniyle temassız güç aktarım sistemleri; azaltması ve dolum işlemini daha hızlı ve zahmetsiz hale getirmesidir. lanım kolaylığı, yüksek emniyet, yüksek Öte yandan, gücün geniş bir hava aralığı üzerinden aktarılmak zorunda olması, doğal olarak verimin düşük olmasına venilirlik, düşük bakım maliyeti ve uzun yol açar. TGA sistemlerinde verimin yüksek olması için özel lanım ömrükompanzasyon gibi avantajları beraberinde devreleri kullanılmalıdır. Manyetik bağlaşımı (kuplaj) yüksek sargı yapıları da dolum işleminin verimini irmektedir. Ayrıca meteorolojik ve çevresel arttırmak için önemlidir. maliyetl enlerden bağımsız güç gelişimifrekanslarında çalışabilen yüksek güçlü Bu makalede olarak önce TGAkesintisiz sistemlerinin tarihsel vakum tüplerinin geliştirilmesiyle, uzun üstünlük üzerine kısa bir bilgi verilecek, elektrikli araçların layabilen bu sistemler birçokardından ortamda Gevş batarya dolum işleminde kullanılan temassız sistemlerinmesafelere yüksek güçlü bir ışın gönderilmesi venle çalıştırılabilmektedir. Bu sistemlerin yapıları tanıtılacaktır. mümkün olabilmiştir. Şekil 1. Tesla‘nın Wardenclyffe kulesi [1, endükta Şekil 1: Tesla’nın Wardenclyffe Kulesi [1, 2] başka olumlu yanı da kablo karmaşası ve doğal a 2] TGA Sistemlerinin Kısa Tarihçesi liliğini azaltması ve dolum işlemini daha Verimi Elektrik enerjisinin kablosuz olarak aktarımı ilk kez Nikola lı ve zahmetsiz hale1891getirmesidir. Tesla tarafından yılında ortaya atılmışÖte bir kavramdır. Teknik olanakların yetersizliğine karşı sekonde enerjisinin dünyanın her yerine kablosuz katsayıs ndan, gücün Tesla, genişelektrik bir hava aralığı üzerinden olarak aktarılabilmesi hedefine yönelik olarak araştırmalarTesla, Şekil 2‘de görülen sistemi geliştirmiş bağlanır arılmak zorunda olması, olarak yapmıştır. Bu amaçla 1901doğal yılında Long Island Sound yave 10 – 20 kHz aralığında denemiştir. Tesla, Endü kınlarında “Wardenclyffe” kulesinin yapımına başlamıştır imin düşük(Şekilolmasına yol açar. TGA 1). Projenin kaynakları tükendiği için kule hiçbirmanyetik olarak bağlaşımlı sargılar arasında [7] veya zaman çalışır hale gelememiştir. emlerinde verimin yüksek olması için özel verimli bir güç aktarımının sistemle olanakların yetersizliğine karşı Tesla, Şekil 2’de mpanzasyonTeknikdevreleri kullanılmalıdır. için manyetik altına k görülen sistemi geliştirmiş ve 10 – 20 kHz aralığında dene-gerçekleştirilebilmesi sargının nyetik bağlaşımı (kuplaj) yüksek miştir. Tesla, manyetik olarak bağlaşımlısargı sargılar arasındarezonansın olduğunu göstermiştir. Şekil 2.gerekli Tesla tarafından geliştirilen ilk verimli bir güç aktarımının gerçekleştirilebilmesi halinde Şekil 2: Tesla Tarafından Geliştirilen İlk Sistemin Kendi pıları da dolum işleminin verimini arttırmak için man- Kablosuz sistemin kendi elinden çizimi [3] yıl sonra, güç onlarca Elinden Çizimi [3] aktarımı, yetik rezonansın gerekli olduğunu göstermiştir. Dinamik n önemlidir. mikrodalga teknolojisinin gelişmesiyle serili b 2016 Eylül • Sayı-458 TGA TGA sistemleri yapılan çalışmalar Bu makalede önce sistemlerinin 27 yeniden gündemeüzerine gelmiştir. İkinci Dünya yandan 2007 yılında MIT‘de bir grup araştırmacının 2 hsel gelişimi üzerine kısa bir bilgi Savaşı sonrası dönemde, mikrodalga m mesafeden 60 W gücünde bir ampulü yakan ilecek, ardından elektrikli araçların batarya E do s ya ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ Endüktif Güç Aktarım Sistemlerinin Genel Yapısı Mikrodalga frekanslarında kullanılan TGA sistemleri uzun süredir günlük yaşamımızın bir parçasıdır. Elektrikli diş fırçaları ve kablosuz algılayıcı ağlar bu sistemlere örnek olarak gösterilebilir. Bu sistemlerde aktarılacak gücün düşük olması frekansın yüksek tutulabilmesine olanak sağlamaktadır. Elektrikli araçlarda güçler yüksek, sargılar arası mesafe de maliyetleri ve uzun kullanım süresi gibiBu yüksek olduğundan çalışma frekansı düşük tutulmalıdır. nedenle bu sistemlerde güçgetirir aktarımı[5]. endüktif bağlaşım yarüstünlükleri beraberinde dımıyla gerçekleştir. Bağlaşım katsayısının düşük olmasından Gevşek bağlaşımlı sistemlerde dolayı bu sistemlere “gevşek bağlaşımlı sistem” adıkaçak da verilir. endüktans değerleri çok büyük olur [6] ve Gevşek bağlaşımlı sistemlerde primer ve süresi sekondergibi sargılarıçlü maliyetleri ve uzun kullanım güç aktarımı verimlidir. nıalarak üzerinde barındıran ortakgetirir bir düşük çekirdek Ancak zun doğal üstünlükleri beraberinde [5]. bulunmaz. her iki sargı da ayrı ayrı bir çekirdek üzerine sarılabilir. yükseltebilmek için primer esi Verimi Gevşek bağlaşımlı kaçakveizin Bu yapı, sekonderin primere sistemlerde göre hareketli olmasına sekonder sargılara, rezonansa girmeleri ve ve güç endüktans değerleri çok büyük olur [6] verdiğinden, elektrikli araçların batarya şarj uygulamaları için kullanışlıdır. bir temas olmaması ve dolayısıyla doğal alarak güçArada aktarımı verimlidir. katsayısını düzenlemek içindüşük kondansatörler galvanik yalıtımın sağlanmış olması nedeniyle güvenlik, Verimi yükseltebilmek için primer ve gübağlanır. venilirlik, düşük bakım maliyetleri ve uzun kullanım süresi sekonder sargılara, rezonansa girmeleri ve güç Endüktif bağlaşımlı güçgetirir aktarımı durağan gibi üstünlükleri beraberinde [5]. düzenlemek için kondansatörler [7] katsayısını veya hareket halinde olabilir [8]. Durağan Gevşek bağlaşımlı sistemlerde kaçak endüktans değerleri bağlanır. çok büyük olur [6] ve doğal alarak güç düşük sistemlerde (Şekil 3) sistemin primeraktarımı tarafı yol EndüktifVerimi bağlaşımlı güç aktarımı durağan verimlidir. yükseltebilmek için primer ve sekonder altına kurulur. Bataryası dolacak araç, rezonansa girmeleriolabilir ve güç katsayısını düzenlemek [7]sargılara, veya hareket halinde [8].olan Durağan için kondansatörler bağlanır. sargının bulunduğu konumaprimer gelerek sistemlerde (Şekil 3) sistemin tarafı park yol halinde beklerken dolum işlemi başlatılır. Endüktif bağlaşımlı güç aktarımı durağan [7] veya hareket altına kurulur. Bataryası dolacak olan araç, halinde olabilir [8]. Durağan sistemlerde (Şekil 3) sistemin Dinamik sistemlerde 4) gelerek ise araçpark yere sargının bulunduğu (Şekil konuma primer tarafı yol altına kurulur. Bataryası dolacak olan araç, k halinde beklerken dolum işlemi başlatılır. serili bir iletken hat üzerinde ilerlerken bir sargının bulunduğu konuma gelerek park halinde beklerken Dinamik sistemlerde (Şekil 4) ise araç(Şekil yere4) ise dolum başlatılır. Dinamik sistemlerde yandan da işlemi batarya dolum işlemi yürütülür. alar n2 kan eye araç yere bir iletken üzerindeilerlerken ilerlerken birbir yandan serili bir serili iletken hat hat üzerinde da batarya dolum işlemi yürütülür. yandan da batarya dolum işlemi yürütülür. geçirilerek yer platformunda bulunan primer sargısına geçirilerek yeruygulanır. platformundaAraç bulunan üzerine primer yerleştirilmiş sekonder sargısına primer sargısına uygulanır. Araç üzerine Gevşek bağlaşımlı endüktif TGA sistemlerinin ilk aşamasınsargısından yansıyan gerilim yeniden yerleştirilmiş sekonder sargısına primer geçirilerek platformunda bulunan da alternatifyer akım kaynağından alınan gerilim primer doğrultulur. doğrultulur ve yansıyan doğrultulmuşgerilim gerilim bir başka sargısından yeniden Doğrultulmuşuygulanır. gerilim, rezonans frekansında çalışan evirici sargısına Araç üzerine güç dönüştürücü kullanılarak doğrultulur ve doğrultulmuş gerilim bir primer başka tarafından anahtarlanarak bir bataryanın gerilim şekli elde yerleştirilmiş sekonderkaremsi sargısına şarjında kullanılır. Şekil 5‘te bu sistemler blok edilir. Bu gerilim kompanzasyon devresinden geçirilerek güç dönüştürücü kullanılarak bataryanın sargısından yansıyan gerilim yenidenAraç yer platformunda bulunan primer sargısına uygulanır. diyagram olarak gösterilmektedir. şarjında kullanılır. Şekil 5‘te bu sistemler blok doğrultulur ve doğrultulmuş gerilim bir başka üzerine yerleştirilmiş sekonder sargısına primer sargısındiyagram olarak gösterilmektedir. dan dönüştürücü yansıyan gerilim yeniden doğrultulurbataryanın ve doğrultulmuş güç kullanılarak gerilim bir başka güç dönüştürücü kullanılarak bataryanın Sekonder şarjında kullanılır. Şekil blok Güç 5‘te bu sistemler Yükkullanılır. Şekil 5’te bu sistemler blok diyagram şarjında Kompanzasyonu Dönüştürücü diyagram olarak gösterilmektedir. Sekonder olarak gösterilmektedir.Güç Yük Yük AA Kaynak AA Kaynak Kompanzasyonu Dönüştürücü Güç Dönüştürücü Güç Dönüştürücü Güç Dönüştürücü M Sekonder M Kompanzasyonu Primer Kompanzasyonu Primer MKompanzasyonu Şekil 5. Endüktif TGA sisteminin genel yapısı sisteminin genel Şekil AA 5. Endüktif TGA Primer Güç Kaynak Kompanzasyonu Dönüştürücü yapısı Gevşek bağlaşımlı sistemlerde, sıkı Şekil 5. Endüktif TGA sisteminin genel Şekil 5: Endüktif TGA Sisteminin Genel Yapısı primer bağlaşımlı sistemlerden farklı olarak Gevşek bağlaşımlı sistemlerde, sıkı yapısı ve sekondersistemlerden kompanzasyon blokları yer primer almak bağlaşımlı farklı olarak zorundadır. Kompanzasyon devresi olmadan bağlaşımlı sistemlerde, blokları sıkı bağlaşımlı sistemlerden ve Gevşek sekonder kompanzasyon yer almak Gevşek bağlaşımlı sistemlerde, sıkı yer farklı olarak primer ve sekonder kompanzasyon blokları sargılar güç aktarımının nasıl zorundadır.arasında Kompanzasyon devresi olmadan almak zorundadır. Kompanzasyon devresi olmadan sargılar bağlaşımlı sistemlerden farklı primer gerçekleştiği, Şekil 6‘daolarak basitçe sargılar güç nasıl aktarımının arasında arasında güç aktarımının gerçekleştiği,nasıl Şekil 6’da ve sekonder kompanzasyon almak gösterilmektedir [9]. gerçekleştiği, Şekil[9]. blokları 6‘da yerbasitçe basitçe gösterilmektedir zorundadır. Kompanzasyon devresi olmadan gösterilmektedir [9]. sargılar arasında güç aktarımının nasıl gerçekleştiği, Şekil 6‘da basitçe gösterilmektedir [9]. nin GA zın ve nek rde sın ır. ılar ma bu şım nın ere ve tak da Bu etli rın dır. yla Şekil 3. Örnek bir durağan TGA sistemi [7] Şekil 3. Örnek bir durağan TGA sistemi [7] Şekil 3: Örnek Bir Durağan TGA Sistemi [7] DA Alıcı Alıcı sargı sargı ve ve kompan kompan -zasyon -zasyon Güç Güç DönüşDönüştürücü türücü DA geçirilerek yer platformunda bulunan primer GirişGiriş Alıcı sargı sargısına uygulanır. Araç üzerine Alıcı sargı Güç Kaynağı GüçVe Kaynağı sekonder yerleştirilmiş sargısına primer Ve Çıkış sargısından yansıyan gerilim yeniden ÇıkışKompanzasyonu Kompanzasyonu Yola serilibir iletken doğrultulur ve doğrultulmuş gerilim başka Yola serili iletken güçŞekil dönüştürücü kullanılarak bataryanın 4. Örnek bir dinamik TGA sistemi [8] Şekil Örnek birŞekil dinamik TGA [8] Şekil 4. 4: Örnek Bir Dinamik TGA [8] sistemi şarjında kullanılır. 5‘teSistemi bu sistemler blok diyagram gösterilmektedir. Gevşek olarak bağlaşımlı endüktif TGA Gevşek bağlaşımlı endüktif TGA 28 sistemlerinin ilk aşamasında alternatif akım kaynağındanilk alınan gerilimalternatif doğrultulur. sistemlerinin aşamasında akım Sekonder Güç Yük Doğrultulmuşalınan gerilim, rezonans frekansında kaynağından gerilim doğrultulur. Kompanzasyonu Dönüştürücü Şekil 6. Bağlaşımlı sargılarda güç aktarımı sargılarda 6. Bağlaşımlı Şekil 6:Şekil Bağlaşımlı Sargılarda Güç Aktarımı güç aktarımı Sargılar arasındaki bağlaşımın kalitesi Sargılar arasındaki bağlaşımın kalitesi sargıların öz ve ortak sargıların öz arasındaki ve ortak endüktans değerlerine Sargılar bağlaşımın kalitesi Şekildeğerlerine 6. Bağlaşımlı sargılarda güç endüktans bağlı olarak tanımlanan bağlaşım bağlı olarak bağlaşım katsayısı ile sargıların öztanımlanan ve ortak endüktans değerlerine aktarımı katsayısı ile gösterilir: gösterilir: bağlı olarak tanımlanan bağlaşım katsayısı ile gösterilir: Sargılar arasındaki bağlaşımın kalitesi √ sargıların ve ortak iki endüktans Ortak√ öz endüktans, sargı değerlerine arasındaki Ortak endüktans, iki sargı arasındaki mesafeye ve bu bağlı olarak tanımlanan bağlaşım katsayısı ilesarmesafeye ve bu sargıların birbirlerine göre Ortak birbirlerine endüktans, iki yerleştirildiğine sargı arasındaki gıların göre nasıl bağlı olarak gösterilir: nasıl yerleştirildiğine bağlı olarak değişir. göre değişir. mesafeye ve bu sargıların birbirlerine Kompanze edilmemiş bir sistemde yüke nasıl yerleştirildiğine bağlı olarakyüke değişir. Kompanze edilmemiş sistemde aktarılacak aktarılacak gücün bir maksimum değeri,gücün √ maksimum değeri, maksimum güç aktarım teoremi yardımaksimum güç aktarımikiteoremi Ortak endüktans, sargı yardımıyla arasındaki mıyla hesaplanabilir. Bu işlemler yapılırsa maksimum güç hesaplanabilir. Bu işlemler yapılırsa mesafeye bu bulunur: sargıların birbirlerine göre değeri şu ve biçimde maksimum güç değeribağlı şu biçimde nasıl yerleştirildiğine olarak bulunur: değişir. Bu eşitlikte primerden akan akımını ve 2016 Eylül • Sayı-458 anahtarlama frekansını göstermektedir. Bilindiği üzere, maksimum güç elde edildiğinde güç aktarımı %50 verimle gerçekleşebilmektedir. Eğer bu değerden daha Kompanz aktarılacak Kompanz maksimum aktarılacak hesaplanabili maksimum Kompan maksimum g hesaplanabili aktarılacak maksimum maksimumg hesaplanabi Bu eşitlik maksimum anahtarlama Bu eşitlik Bilindiği anahtarlamaü edildiğinde Bilindiği Bu eşitliü gerçekleşebil edildiğinde anahtarlama büyük bir gerçekleşebil Bilindiği sargının kom büyük bir edildiğinde Sekonder sargının kom gerçekleşeb kapasitesini Sekonder büyük bir eşdeğer kapasitesinide sargının ko Şekildeki eşdeğer de de Sekonde bir kondansa Şekildeki de kapasitesini bir kondansa eşdeğer d Şekildeki d bir kondans Şe Şe Eğer kond seçilirse, ser Eğer kond Ş etkisini yok seçilirse, ser etkin gücün etkisini yok en yüksek de ko etkinEğer gücün enseçilirse, yüksek des etkisini yo Bu eşitlik etkin gücün katsayısı olud eşitlik enBu yüksek elemanın ak katsayısı olu tanımlanır: elemanın ak tanımlanır: Bu eşitl katsayısı ol Görüldüğ elemanın ak olması Görüldüğ tanımlanır:ak yükseltebilm olması ve sabi yükseltebilm maksimize sabi veGörüldü maksimize olması maksimize yükseltebil ve sab maksimize maksimize nrimer rimer kniden niden nu onder onder nzasyonu nzasyonu nu mer mer nzasyonu nzasyonu enel enel ı sıkı sıkı rrimer rimer kalmak nalmak madan madan lnasıl nasıl asitçe easitçe çç alitesi alitesi lerine lerine ısı ısı ile ile si e e ındaki ındaki göre göre .. ki e anahtarlama frekansını göstermektedir. Bilindiği üzere, maksimum güç elde Bu Bu eşitlikte eşitlikte primerden primerden akan akan akımını akımını ve ve edildiğinde güç aktarımı %50 verimle anahtarlama frekansını göstermektedir. Bu eşitlikte I primerden akan akımını ve ω anahtarlama anahtarlama frekansını göstermektedir. gerçekleşebilmektedir. Eğer bu değerden daha Bilindiği üzere, maksimum güç elde frekansını göstermektedir. Bilindiği üzere, Bilindiği üzere, maksimum güç maksimum elde güç elde güç aktarımı %50 %50 verimle gerçekleedildiğinde güç verimle büyük bir edildiğinde gücün aktarılması isteniyorsa edildiğinde güç aktarımı aktarımı %50 verimle şebilmektedir. Eğer bu değerden daha büyük daha bir gücün gerçekleşebilmektedir. Eğer bu değerden sargının kompanze edilmesi gerekmektedir. gerçekleşebilmektedir. Eğer bu değerden daha aktarılması isteniyorsa sargının kompanze edilmesi gerekbüyük bir gücün aktarılması isteniyorsa büyük bir gücün aktarılması isteniyorsa Sekonder kompanzasyonunun güç aktarma mektedir. sargının kompanze edilmesi gerekmektedir. sargının kompanze edilmesi gerekmektedir. kapasitesini nasıl yükselttiği Şekil 7‘deki Sekonder kompanzasyonunun güç aktarma kapasitesini Sekonder kompanzasyonunun güç aktarma Sekonder kompanzasyonunun güç aktarma nasıl yükselttiği Şekil 7’deki eşdeğer devre yardımıyla inceeşdeğer devre yardımıyla incelenebilir. kapasitesini nasıl yükselttiği Şekil 7‘deki lenebilir. Şekildeki sekonderŞekil sargısı seri bağlı bir kapasitesini nasıl devrede yükselttiği 7‘deki Şekildeki devrede sekonder sargısı seri bağlı eşdeğer devre yardımıyla incelenebilir. kondansatörle kompanze edilmiştir. eşdeğer devre yardımıyla incelenebilir. devrede sekonder seri bir Şekildeki kondansatörle edilmiştir. Şekildeki devredekompanze sekonder sargısı sargısı seri bağlı bağlı iletkeninin çapı dalma derinliğinden düşük olan Litz sargılar kullanılarak bu etkiler minimize edilir. MÜHENDİSLİĞİ Şekil 8‘de frekans veELEKTRİK bağlaşım katsayısına bağlı olarak güç aktarım veriminin değişimi gösterilmektedir [10] p Topoloji Seri-Seri Şekil 8. Güç aktarım veriminin frekans ve bağlaşım katsayısına göre değişimi [10] Şekil 8: Güç Aktarım Veriminin Frekans ve Bağlaşım Katsayısına Göre Değişimi [10] Kompanzasyon Yapıları TGA sistemi endüktif bir yapıdır. Çalışma TGA sistemi endüktif bir yapıdır. Çalışma frekansı da frekansı da yüksek kaynak çok yüksek olduğundan, kaynakolduğundan, tarafındaki güç katsayısı düşük olurgüç [11]. katsayısı Bu durumun neden olduğu verim kaybını tarafındaki çok düşük olur [11]. engellemek için sargılara seri veya paralel kondansatörler Bu durumun neden olduğu verim kaybını yerleştirmek gerekebilir. Temel kompanzasyon yapıları engellemek için sargılara seri veya paralel Şekil 9’da verilmektedir. kondansatörler yerleştirmek gerekebilir. Temel Kompanzasyon devresi tasarımında ilk olarak sekonderdeki kompanzasyon Şekil 9‘da kapasite değeri seçilir.yapıları Çalışma frekansı değerinde sekonder sargısının öz endüktasını kompanze edecek bir kapasite verilmektedir. değeri kullanılır. Tümdevresi topolojiler için kompanzasyon kompanzasyon kapasitesinin değeri şu biçimde Kompanzasyon tasarımında ilk kapasitesinin değeri şu biçimde hesaplanır: kompanzasyon kapasitesinin değeri şu biçimde hesaplanır: olarak sekonderdeki kapasite değeri seçilir. hesaplanır: Çalışma frekansı değerinde sekonder sargısının öz endüktasını kompanze edecek bir kapasite değeri kullanılır. Tüm topolojiler için Kompanzasyon Yapıları Eğer Eğer kondansatörün kondansatörün değeri değeri uygun uygun biçimde biçimde Eğer kondansatörün değeri uygun biçimde seçilirse, seri Eğer kondansatörün değeri uygun biçimde seçilirse, seri elemanlar birbirlerinin seçilirse, seri reaktif reaktif elemanlar reaktif elemanlar birbirlerinin etkisinibirbirlerinin yok edeceğinden, etkisini yok edeceğinden, sargıdan aktarılan seçilirse, seri reaktif elemanlar birbirlerinin sargıdan aktarılan etkin gücün tümü yüke verilebilir. Bu etkisini yok edeceğinden, sargıdan aktarılan etkin gücün tümü yüke verilebilir. Bu gücün gücün en yüksek değeri şu biçimde hesaplanır. etkisini yok edeceğinden, sargıdan aktarılan etkin gücün tümü yüke verilebilir. Busargının gücün sargısını anma akımında çalıştırmak, en yüksek değeri şu biçimde hesaplanır. en yüksek değeri şuyüke biçimde hesaplanır. etkin gücün tümü verilebilir. Bu gücün sargısını anma akımında çalıştırmak, sargının en yüksek düzeyde kullanımı anlamına enen yüksek değeri şuve biçimde hesaplanır. yüksek düzeyde kullanımı anlamına geldiğinden hacim maliyeti de düşürecektir. Bu eş frekansı değeri d seçilir. D Çizelge primer v rezonans Çizelg bir bir kondansatörle kondansatörle kompanze kompanze edilmiştir. edilmiştir. Şekil Seri Şekil7.7. 7.Seri Seri kompanzasyonlu kompanzasyonlu Şekil kompanzasyonlu Şekil 7: Seri Kompanzasyonlu Sekonder sekonder sekonder sekonder do s ya başka başka yanın yanın rr blok blok maksimum maksimum güç güç aktarım aktarım teoremi teoremi yardımıyla yardımıyla hesaplanabilir. Bu işlemler yapılırsa hesaplanabilir. Bu işlemler yapılırsa maksimum şu primerden akanbulunur: akımını ve Bu eşitliktegüç maksimum güç değeri değeri şu biçimde biçimde bulunur: geldiğinden hacim vesekonder maliyeti dekarmaşıklığını düşürecektir. Bu eşitlikte kalite Sistemin maliyetini ve sargısının Bueşitlikte eşitlikte sekonder sargısının kalite Bu Q sekonder sargısının kalite katsayısı olup (elesmaliyetini katsayısı olup (elemanda depolanan Sistemin ve karmaşıklığını etkileyen diğer bir unsur da enerjinin, çalışılan katsayısı olup (elemanda depolanan enerjinin, manda depolanan enerjinin, elemanın aktif gücüne oranı) elemanın aktif gücüne oranı) biçimde etkileyen diğer bir daşu sekonder kalite Bu eşitlikte , unsur ve değeri için güç frekanstır. Belli bir elemanın aktif gücüne oranı)sargısının şu çalışılan biçimde şu biçimde tanımlanır: tanımlanır: , ve değeri için güç frekanstır. Belli bir katsayısı olup (elemanda depolanan enerjinin, aktarım kapasitesi doğrudan frekansa bağımlı tanımlanır: aktarım kapasitesi doğrudan frekansa bağımlı olur. Günümüz elektroniği elemanın aktif güç gücüne oranı)sistemlerinde şu biçimde olur. Günümüz güç elektroniği sistemlerinde kilowattlar düzeyindeki güçler için çalışma tanımlanır: Görüldüğü gibi kalite katsayısının yüksek Görüldüğü gibi kalite katsayısının yüksek kilowattlar düzeyindeki güçler için çalışma frekansı 10 kHz – 100 kHz aralığındadır. Bu olması güç Görüldüğüaktarılabilecek gibi kalite katsayısının yüksek miktarını olması aktarılaolması aktarılabilecek güç miktarını frekansı 10 kHz – 100 kHz aralığındadır. Bu frekans olayınınbir ve sistemde yakınlık bir bilecekbölgesinde güç miktarınıderi yükseltebilmektedir. Hareketsiz yükseltebilmektedir. Hareketsiz yükseltebilmektedir. Hareketsiz bir sistemde frekans bölgesinde deri olayının ve yakınlık sistemde M ve L sabit olduğundan, aktarılacak enerjiyi etkisinin dikkate alınması gereklidir. Heryüksek bir Görüldüğü gibi kalite katsayısının s sabit olduğundan, aktarılacak enerjiyi ve sabit olduğundan, aktarılacak enerjiyi ve maksimize edebilmek için ωI değerinin maksimize edilmeetkisinin dikkate alınması bir p gereklidir. Her iletkeninin çapı dalma derinliğinden düşük maksimize edebilmek için olması aktarılabilecek güç değerinin miktarını değerinin maksimize için si gereklidir. edebilmek Primer sargısını anma akımında çalıştırmak, Şekil 9. Temel kompanzasyon iletkeninin çapı dalma derinliğinden düşük olan Litzen sargılar kullanılarak bu Primer etkiler maksimize edilmesi gereklidir. yükseltebilmektedir. Hareketsiz bir sistemde sargının yüksek düzeyde kullanımı anlamına geldiğinden Şekil 9. Temel kompanzasyon maksimize edilmesi gereklidir.bu Primer yapıları olan Litz sargılar kullanılarak etkiler minimize Şekil 9: Temel Kompanzasyon Yapıları hacim veedilir. maliyeti de düşürecektir. sabit olduğundan, aktarılacak enerjiyi ve yapıları minimize edilir. Şekil 8‘de frekans ve bağlaşımetkileyen katsayısına Sistemin maliyetini ve karmaşıklığını diğer bir sistemin çalışma (rezonans) Bu eşitlikte maksimize edebilmek için değerinin Bu eşitlikte ωo sistemin çalışma (rezonans) frekansıdır. Şekil 8‘de frekans ve bağlaşım katsayısına bağlı olarak güç aktarım değişimi unsur da çalışılan frekanstır. veriminin Belli bir Ip, M ve Ls değeri sistemin çalışma (rezonans) Bu eşitlikte Benzer olarak primer kapasite değeri de giriş güç katsayısı frekansıdır. Benzer olarak primer kapasite maksimize edilmesi Primer bağlı güç aktarım veriminin değişimi içinolarak güç aktarım kapasitesi gereklidir. doğrudan frekansa bağımlı gösterilmektedir [10] bir olacak biçimde seçilir. Dört topoloji için yapılan hesaplafrekansıdır. Benzer olarak primer kapasite olur. Günümüz [10] güç elektroniği sistemlerinde kilowattlar değeri de giriş güç katsayısı bir olacak biçimde gösterilmektedir malar Çizelge 1’de verilmektedir. Çizelgede görülen primer de giriştopoloji güç katsayısı bir olacak biçimde seçilir. Dört için yapılan hesaplamalar düzeyindeki güçler için çalışma frekansı 10 kHz – 100 kHz değeri ve sekonder kalite katsayıları (Qp, Qs) rezonans frekansında aralığındadır. Bu frekans bölgesinde deri olayının ve yakınlık seçilir. Dört için yapılan hesaplamalar Çizelge 1‘detopoloji verilmektedir. Çizelgede görülen (ωo) tanımlanmıştır. etkisinin dikkate alınması gereklidir. Her bir iletkeninin çapı Çizelge 1‘de verilmektedir. Çizelgede görülen primer vesargısı, sekonder kalite katsayıları ( , için,) sePrimer giriş güç katsayısını iyileştirmek dalma derinliğinden düşük olan Litz sargılar kullanılarak , ) primer ve sekonder kalite katsayıları ( konder sargısı da aktarılan yükseltmek için kompanze ) tanımlanmıştır. rezonans frekansında ( gücü bu etkiler minimize edilir. edilir. Eğer primere yansıyan empedans, primerin rezonans frekansında ( ) tanımlanmıştır. öz enŞekil 8’de frekans ve bağlaşım katsayısına bağlı olarak güç düktansının yanında ihmal edilebilir düzeyde ise yalnızca Çizelge 1. Farklı kompanzasyon topolojileri aktarım veriminin değişimi gösterilmektedir [10] primer sargısını kompanze etmek yeterli olabilir [12]. Çizelge için 1. Farklı kompanzasyon topolojileri primer kapasitesi hesabı Topoloji Primer Kapasitansı, Primer Kalite için primer kapasitesi hesabı Sekonder 29 2016 Eylül • Sayı-458 Topoloji Seri-Seri Seri-Seri Primer Kapasitansı, Katsayısı, Primer Kalite Katsayısı, Kalite Sekonder Katsayısı, Kalite Katsayısı, SeriParalel ParalelSeri ParalelParalel Prime iyileştirm gücü yü primere endüktan düzeyde kompan Çizel durumun kompan edilmiş aktarılab değerler nbu değişimi n değişimi değişimi tsayısına katsayısına etkiler etkiler katsayısına değişimi n değişimi tsayısına katsayısına nkatsayısına değişimi değişimi n değişimi değişimi tsayısına nkatsayısına ya ndeğişimi değişimi do s frekansıdır. frekansıdır. frekansıdır. Benzer Benzer Benzer olarak olarak olarak primer primer primer kapasite kapasite kapasite sistemin sistemin çalışma çalışma (rezonans) (rezonans) BuBu Bu eşitlikte eşitlikte yapıları yapıları sistemin çalışma (rezonans) eşitlikte değeri değeri değeri de de de giriş giriş giriş güç güç güç katsayısı katsayısı katsayısı bir bir bir olacak olacak olacak biçimde biçimde biçimde frekansıdır. frekansıdır. Benzer Benzer olarak olarak primer primer kapasite kapasite sistemin çalışma (rezonans) Bu eşitlikte sistemin çalışma (rezonans) Bu eşitlikte frekansıdır. Benzer olarakçalışma primer(rezonans) kapasite sistemin Bu eşitlikte seçilir. seçilir. seçilir. Dört Dört Dört topoloji topoloji topoloji için için için yapılan yapılan yapılan hesaplamalar hesaplamalar hesaplamalar değeri değeri de de giriş giriş güç güç katsayısı katsayısı bir bir olacak olacak biçimde biçimde frekansıdır. Benzer olarak primer kapasite frekansıdır. Benzer olarak primer kapasite sistemin çalışma (rezonans) eşitlikte sistemin çalışma (rezonans) BuBueşitlikte değeri de giriş güç katsayısı bir olacak biçimde frekansıdır. Benzer olarak primer kapasite ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ Çizelge Çizelge Çizelge 1‘de 1‘de 1‘de verilmektedir. verilmektedir. verilmektedir. Çizelgede Çizelgede Çizelgede görülen görülen görülen seçilir. seçilir. Dört Dört topoloji topoloji için için yapılan yapılan hesaplamalar hesaplamalar değeri de giriş güç katsayısı bir olacak biçimde değeri de giriş güç katsayısı bir olacak biçimde frekansıdır. Benzer olarak primer kapasite frekansıdır. Benzer olarak primer kapasite seçilir. Dört topoloji için yapılan hesaplamalar değeri de giriş güç katsayısı bir olacak biçimde Çizelge Çizelge 1‘de 1‘de verilmektedir. verilmektedir. Çizelgede Çizelgede görülen görülen seçilir. Dört topoloji için yapılan hesaplamalar , , , ) )) primer primer primer ve ve ve sekonder sekonder sekonder kalite kalite kalite katsayıları katsayıları katsayıları (biçimde (biçimde (görülen seçilir. Dört topoloji için yapılan hesaplamalar değeri de giriş güç katsayısı bir olacak değeri de giriş güç katsayısı bir olacak Çizelge 1‘de verilmektedir. Çizelgede seçilir. Dört topoloji için yapılan hesaplamalar Çizelge 1‘de verilmektedir. Çizelgede görülen Çizelge 1‘de verilmektedir. Çizelgede görülen primer primer ve ve sekonder sekonder kalite kalite katsayıları katsayıları ( ( , , , ) )) seçilir. Dört topoloji için yapılan hesaplamalar rezonans rezonans rezonans frekansında frekansında frekansında ( kalite (( )yapılan tanımlanmıştır. ))tanımlanmıştır. tanımlanmıştır. seçilir. Dört topoloji için hesaplamalar Çizelge 1‘de verilmektedir. Çizelgede primer ve sekonder katsayıları (görülen Çizelge 1: Farklı Kompanzasyon Topolojileri İçin Primer primer ve sekonder kalite katsayıları ( görülen , , , ) )) Primer ve sekonder sargıları eş merkezli olmadığında primer ve sekonder kalite katsayıları Çizelge 1‘de verilmektedir. Çizelgede Çizelge 1‘de verilmektedir. rezonans rezonans frekansında frekansında ( kalite ( ) tanımlanmıştır. tanımlanmıştır. primer ve sekonder katsayıları ((görülen ))Çizelgede tanımlanmıştır. rezonans Kapasitesi Hesabıfrekansında ( bağlaşım katsayısı ciddi oranda azalır ve yüke aktarılan Çizelge Çizelge Çizelge 1. 1. Farklı 1. Farklı Farklı kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon topolojileri topolojileri topolojileri primer ve sekonder kalite katsayıları ( rezonans ( (( ) tanımlanmıştır. primer vefrekansında sekonder kalite ( , , ) ) )tanımlanmıştır. tanımlanmıştır. rezonans frekansında rezonans frekansında )katsayıları güç azalır. Bazı kompanzasyon topolojileri bu tür durumiçin için için primer primer kapasitesi kapasitesi hesabı hesabı hesabı Çizelge Çizelge 1.Primer Farklı 1.primer Farklı kompanzasyon kompanzasyon topolojileri topolojileri Sekonder ) Primer tanımlanmıştır. rezonans frekansında ( ) tanımlanmıştır. rezonans frekansında ( kapasitesi Çizelge 1. Farklı kompanzasyon topolojileri lardan fazla etkilenmezler. Bunlardan bir tanesi de Şekil Kapasitansı, Topoloji Kalite Kalite Topoloji Topoloji Topoloji Primer Primer Kapasitansı, Kapasitansı, Kapasitansı, Primer Primer Primer Kalite Kalite Kalite Sekonder Sekonder Sekonder için için primer kapasitesi kapasitesi hesabı hesabı Çizelge 1.Primer Farklı topolojileri Çizelge 1.primer Farklı kompanzasyon topolojileri C kompanzasyon 10’da verilen, yüksek hizalama toleransı sağlayan SPS için primer kapasitesi hesabı Çizelge 1. Farklı kompanzasyon topolojileri Katsayısı, Q Kalite Kalite Kalite Katsayısı, Katsayısı, Katsayısı,Q Katsayısı, Topoloji Topoloji Primer Primer Kapasitansı, Kapasitansı, Primer Primer Kalite Kalite Sekonder Sekonder Topoloji Kapasitansı, Primer Kalite Sekonder topolojisidir [12]. için primer kapasitesi hesabı için primer kapasitesi hesabı Çizelge 1. Farklı kompanzasyon topolojileri Katsayısı, Katsayısı, Katsayısı, Çizelge 1.Primer Farklı kompanzasyon topolojileri için primer kapasitesi hesabı Kalite Kalite Katsayısı, Katsayısı, Kalite Katsayısı, Topoloji Kapasitansı, Primer Kalite Sekonder Topoloji Primer Kapasitansı, Primer Kalite Sekonder Seri-Seri Seri-Seri Seri-Seri Primer Topoloji Primer Kapasitansı, Primer Kalite Sekonder için primer kapasitesi hesabı için primer kapasitesi hesabı Katsayısı, Katsayısı, Seri-Seri Katsayısı, Kalite Katsayısı, Kalite Katsayısı, Kalite Katsayısı, verilmektedir. Şekilde sargının yükü direnç Seri-Seri Seri-Seri Primer Topoloji Primer Kapasitansı, Primer Kalite Katsayısı, Sekonder Topoloji Kapasitansı, Primer Kalite Sekonder Seri-Seri Katsayısı, SeriSeriSeriKatsayısı, verilmektedir. Şekilde yükü gücün direnç Kalite Katsayısı, Kalite Katsayısı, artı kondansatör olduğusargının için reaktif Seri-Seri Seri-Seri Paralel Paralel Paralel Seri-Seri Katsayısı, Katsayısı, SeriSerifrekans rekans kans veve veişareti artıSeri-Paralel kondansatör olduğu için reaktif gücün Serieksi olmaktadır. Bu çizelgeden ParalelParalelParalelSeri-Seri Seri-Seri Paralel Paralel Paralel SeriSerimi mi [10] [10] [10] Seri Seri Serieksi frekans kans veve vegörüldüğü işareti olmaktadır. Bu çizelgeden Serirekans ParalelParalel-gibi, sargının kompanze edilmesi Paralel Paralel ParalelParalel ParalelParalelParalelSeriSerimi [10] [10] görüldüğü kans veve Seri Seri gibi, sargının kompanze edilmesi frekans vedurumunda mi [10] rekans Seri ParalelParalelkatına, Paralel Paralel Paralel güç aktarım kapasitesi ParalelParalel Paralel ParalelParalel- güç aktarım kapasitesi Paralel-Seri [10] Seri mi [10] katına, durumunda Seri Paralelrekans kans veve mi [10] Seri ParalelParalelParalel Paralel değeri ise anma VA √ katına Paralel r. ır. Çalışma Çalışma Çalışma ParalelParalelmi [10] anma Seri [10] SeriParalelVA değeri ise √ katına Paralel Paralel Primer Primer Primer sargısı, sargısı, sargısı, giriş giriş giriş güç güç güç katsayısını katsayısını katsayısını Paralel çıkmaktadır. n, ,Çalışma kaynak kaynak kaynak ır. Çalışma ParalelParalelr. Çalışma çıkmaktadır. Paralel-Paralel Paralel Paralel iyileştirmek iyileştirmek iyileştirmek için, için, için, sekonder sekonder sekonder sargısı sargısı sargısı dakatsayısını da da aktarılan aktarılan aktarılan Primer Primer sargısı, giriş giriş güç güç katsayısını 2. sargısı, Omik yük için sekonder kn, olur olur [11]. [11]. [11]. Çizelge kaynak kaynak Çalışma ır. Çalışma Primer sargısı, giriş katsayısını ,lur kaynak r. Çalışma Çizelge 2. Omik yük içingüçsekonder gücü gücü gücü yükseltmek yükseltmek yükseltmek için için için kompanze kompanze kompanze edilir. edilir. edilir. Eğer Eğer Eğer iyileştirmek iyileştirmek için, için, sekonder sekonder sargısı sargısı da da aktarılan aktarılan Primer sargısı, giriş güç katsayısını Primer sargısı, giriş güç katsayısını m m kaybını kaybını kaybını kn, olur [11]. [11]. kaynak sargısının maksimum aktarım değerleri kaynak iyileştirmek için,güç sekonder aktarılan Primer sargısı, giriş sargısı güç dakatsayısını r. Çalışma Çalışma olur [11]. ,lur kaynak sargısının maksimum güç aktarım değerleri Sargı iyileştirmek Kompanze Seri Paralel primere primere primere yansıyan yansıyan yansıyan empedans, empedans, empedans, primerin primerin primerin öz öz öz Şekil gücü gücü yükseltmek yükseltmek için için kompanze kompanze edilir. edilir. Eğer Eğer için, sekonder sargısı da aktarılan iyileştirmek için, sekonder sargısı da aktarılan eya paralel paralel paralel Primer sargısı, giriş güç katsayısını m kaybını kaybını lur [11]. Primer sargısı, giriş güç katsayısını kya olur [11]. gücü için kompanze edilir. Eğer kompanzasyon topolojisi [12] iyileştirmek için, sargısı da aktarılan ,olur kaynak kaynak Şekil 10: SPSSPS Kompanzasyon Topolojisi [12] m kaybını [11]. Sargı Kompanze Seri Paralel Çizelge 2’de,yükseltmek yükün dirençsekonder olması durumunda, kompanze Şekil10. 10. SPS kompanzasyon topolojisi [12] Parametreleri edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyo endüktansının endüktansının endüktansının yanında yanında yanında ihmal ihmal ihmal edilebilir edilebilir edilebilir primere primere yansıyan yansıyan empedans, empedans, primerin primerin öz öz gücü yükseltmek için kompanze edilir. Eğer Parametreleri edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyo gücü yükseltmek için kompanze edilir. Eğer bilir. ilir. r. Temel Temel Temel iyileştirmek için, sekonder sargısı da aktarılan eya paralel paralel kaybını iyileştirmek için, sekonder sargısı da m kaybını primere empedans, primerin öz gücü yükseltmek için kompanze edilir. Eğer olur [11].(Max. lur [11]. edilmemiş, seri yansıyan kompanze edilmiş ve paralel kompanze ya paralel m kaybını Değerler) naktarılan (Max.düzeyde Değerler) n düzeyde düzeyde ise ise ise yalnızca yalnızca primer primer sargısını sargısını endüktansının endüktansının yanında yanında ihmal ihmal edilebilir primere empedans, primerin özöz primere yansıyan empedans, primerin öz Şekil 11‘de endüktif TGA sisteminin devre |yansıyan || | yalnızca kil il 9‘da 9‘da 9‘da edilmiş sekonder sargıları tarafından aktarılabilen maksigücü yükseltmek için edilir. Eğer bilir. r.kaybını Temel Temel VA değeri paralel | | empedans, ||||kompanze | | primer | |edilir. ||||edilebilir |sargısını gücü yükseltmek kompanze Eğer eya paralel endüktansının yanında ihmal edilebilir primere primerin m kaybını ilir. Temel ya paralel | yansıyan || | için VA değeri | Şekil 11‘de endüktif TGA sisteminin devre verilmektedir. Şekilde sargının yükü direnç mum aktif ve reaktif güç değerleri, kalite katsayısına bağlı kompanze kompanze kompanze etmek etmek etmek yeterli yeterli yeterli olabilir olabilir olabilir [12]. [12]. [12]. düzeyde düzeyde ise ise yalnızca yalnızca primer primer sargısını sargısını endüktansının yanında ihmal edilebilir endüktansının yanında ihmal edilebilir Şekil verilmektedir. 11’de endüktif TGA sisteminin devre şeması verilprimere yansıyan empedans, primerin öz kil 9‘da 9‘da r. Temel primere yansıyan empedans, primerin öz bilir. Temel düzeyde ise yalnızca sargısını şeması endüktansının yanında primer ihmal edilebilir paralel paralel ilya 9‘da ilir. Temel Tek fazlı bir şeması verilmektedir. Tek fazlıbeslenen bir eviriciden eviriciden artı kondansatör olduğu için reaktif gücün olarak verilmektedir. Şekilde sargının yükü direnç artı konmektedir. Tek fazlı bir eviriciden bu sistemde Çizelge Çizelge Çizelge 2‘de, 2‘de, 2‘de, yükün yükün yükün direnç direnç direnç olması olması olması kompanze kompanze etmek etmek yeterli yeterli olabilir olabilir [12]. [12]. düzeyde ise yalnızca primer sargısını düzeyde| | verilmektedir. ise yalnızca primer sargısını verilmektedir. verilmektedir. verilmektedir. verilmektedir. Şekilde Şekilde sargının sargının Şekilde yükü yükü yükü direnç direnç yükü yükü direnç direnç bu sistemde LCL kompanzasyon mında mında nda ilk ilk ilk endüktansının yanında ihmal edilebilir 9‘da endüktansının ihmal edilebilir kil 9‘da ||etmek |Şekilde kompanze yeterli olabilir [12]. düzeyde ise yalnızca primer sargısını Aktif güç Temel | | sargının || | |Şekilde | | sargının ||sargının |direnç r. Temel ililir. 9‘da beslenen || | yanında Aktif güç || || | işareti eksi olmaktadır. Bu çizelgeden verilmektedir. Şekilde sargının yükü direnç dansatör olduğu için reaktif gücün işareti eksi olmaktadır. beslenen bu sistemde LCL kompanzasyon verilmektedir. verilmektedir. Şekilde sargının Şekilde yükü sargının direnç yükü direnç LCL kompanzasyon devresi kullanılmaktadır. Eviricinin verilmektedir. Şekilde sargının yükü direnç durumunda, durumunda, durumunda, kompanze kompanze kompanze edilmemiş, edilmemiş, edilmemiş, seri seri seri gücün Çizelge Çizelge 2‘de, 2‘de, yükün yükün direnç direnç olması olması kompanze etmek yeterli olabilir [12]. kompanze etmek yeterli olabilir [12].sargısını artı artı artı kondansatör kondansatör kondansatör artı artı kondansatör olduğu kondansatör olduğu olduğu için için için olduğu olduğu reaktif reaktif reaktif için gücün için gücün gücün reaktif reaktif gücün ğeri eri iilmında seçilir. seçilir. seçilir. düzeyde ise yalnızca primer sargısını nda ilk ilk düzeyde ise yalnızca primer Çizelge 2‘de, yükün direnç olması kompanze etmek yeterli olabilir [12]. 9‘da 9‘da mında ilk görüldüğü gibi, sargının kompanze edilmesi Bu çizelgeden görüldüğü gibi, sargının kompanze edilmesi devresi kullanılmaktadır. Eviricinin artı kondansatör olduğu için reaktif gücün anahtarlama frekansı kompanzasyon devresinin rezonans devresi kullanılmaktadır. Eviricinin Reaktif güç 0 | || | | || | artı kondansatör artı kondansatör olduğu için olduğu reaktif için gücün reaktif gücün Reaktif güç 02‘de, |sargının ||için |olmaktadır. |çizelgeden ||direnç | Bu artı kondansatör olduğu reaktif gücün kompanze kompanze kompanze edilmiş edilmiş edilmiş ve ve ve paralel paralel paralel kompanze kompanze kompanze verilmektedir. Şekilde yükü durumunda, durumunda, kompanze kompanze edilmemiş, edilmemiş, seri seriçizelgeden Çizelge yükün direnç olması Çizelge 2‘de, yükün direnç olması işareti işareti işareti eksi eksi eksi işareti işareti olmaktadır. olmaktadır. olmaktadır. eksi eksi olmaktadır. Bu Bu Bu çizelgeden çizelgeden Bu çizelgeden sekonder sekonder etmek yeterli olabilir [12]. ğeri isekonder seçilir. seçilir. nda ilkilk etmek yeterli olabilir [12]. mında ilk durumunda güçdurumunda aktarım kapasitesi katına, durumunda, kompanze edilmemiş, seri Çizelge 2‘de, yükün direnç olması güç aktarım kapasitesi 2Q katına, anma VA eri seçilir. mında frekansına eşittir. s anahtarlama frekansı kompanzasyon işareti eksi olmaktadır. Bu çizelgeden anahtarlama frekansı kompanzasyon işareti eksi işareti olmaktadır. eksi olmaktadır. Bu çizelgeden Bu çizelgeden işareti eksi olmaktadır. Bu çizelgeden edilmiş edilmiş edilmiş sekonder sekonder sekonder sargıları sargıları sargıları tarafından tarafından tarafından artı kondansatör olduğu için reaktif gücün kompanze kompanze edilmiş edilmiş ve ve paralel paralel kompanze durumunda, kompanze edilmemiş, seri durumunda, kompanze edilmemiş, seri edilmesi görüldüğü görüldüğü görüldüğü gibi, gibi, görüldüğü görüldüğü sargının sargının sargının gibi, gibi, kompanze kompanze kompanze sargının sargının edilmesi edilmesi edilmesi kompanze kompanze edilmesi decek edecek edecek bir bir birdeğeri Çizelge 2‘de, yükün direnç olması sekonder sekonder seçilir. Çizelge 2‘de, yükün direnç olması ğeri seçilir. anma VA ise √gibi, katına değeri ise katına çıkmaktadır. mında ilk kompanze edilmiş ve paralel kompanze durumunda, kompanze edilmemiş, seri nda ilk sekonder eri seçilir. devresinin görüldüğü gibi, sargının kompanze edilmesi devresininrezonans rezonans frekansına frekansına eşittir. eşittir. görüldüğü gibi, görüldüğü sargının gibi, kompanze sargının edilmesi kompanze edilmesi Kompanzasyon topolojilerinin kendine Kompanzasyon topolojilerinin kendine görüldüğü gibi, sargının kompanze edilmesi aktarılabilen aktarılabilen aktarılabilen maksimum maksimum maksimum aktif aktif aktif ve ve ve reaktif reaktif reaktif güç güç güç işareti eksi olmaktadır. Bu çizelgeden çıkmaktadır. edilmiş edilmiş sekonder sekonder sargıları sargıları tarafından tarafından kompanze edilmiş ve paralel kompanze kompanze edilmiş ve paralel kompanze durumunda durumunda durumunda güç güç güç durumunda durumunda aktarım aktarım aktarım kapasitesi güç kapasitesi güç kapasitesi aktarım aktarım kapasitesi kapasitesi katına, katına, katına, katına, olojiler jiler için için için durumunda,sekonder kompanze edilmemiş, seri katına, decek edecek bir bir durumunda, sekonder kompanze edilmemiş, seri sekonder edilmiş tarafından kompanze edilmiş vesargıları paralel kompanze eri seçilir. ilojiler seçilir. edecek bir sekonder durumunda güç aktarım kapasitesi katına, durumunda güç durumunda güç kapasitesi aktarım kapasitesi katına, katına, Çizelge 2. görüldüğü Omik yükaktarım için sekonder özgü avantaj ve dezavantajları vardır. Hangi özgü avantaj ve dezavantajları vardır. Hangi durumunda güç aktarım katına, değerleri, değerleri, değerleri, kalite kalite kalite katsayısına katsayısına katsayısına bağlı bağlı olarak olarak olarak sargının kompanze edilmesi aktarılabilen aktarılabilen maksimum maksimum aktif aktif ve reaktif reaktif güç güç katına edilmiş sekonder sargıları tarafından edilmiş sekonder sargıları tarafından kompanze edilmiş ve paralel kompanze olojiler jiler için için decek bir kompanze edilmiş vekapasitesi paralel kompanze edecek bir aktarılabilen maksimum aktif ve reaktif güç edilmiş sekonder sargıları tarafından sekonder sekonder √ √ √ vebağlı katına katına katına √ √ katına anma anma anma VA VA VAgibi, değeri anma değeri anma değeri VA VA ise ise ise değeri değeri ise ise lojiler için edecek bir Çizelge 2: Omik Yük İçin Sekonder Sargısının Maksimum sargısının maksimum güç aktarım değerleri anma VA değeri ise √ katına topolojinin kullanılacağı uygulamaya göre topolojinin kullanılacağı uygulamaya göre anma VA anma değeri VA ise değeri √ ise katına √ katına durumunda güç aktarım kapasitesi katına, değerleri, değerleri, kalite kalite katsayısına katsayısına bağlı bağlı olarak olarak aktarılabilen maksimum aktif ve reaktif güç aktarılabilen maksimum aktif ve reaktif güç edilmiş sekonder sargıları tarafından anma VA değeri ise √ katına jiler edilmiş sekonder sargıları tarafından olojiler için değerleri, kalite bağlı olarak aktarılabilen maksimum aktif ve reaktif güç edecek bir Kompanze decek bir Sargı için Seri Paralel katsayısına Güç Aktarım Değerleri çıkmaktadır. çıkmaktadır. çıkmaktadır. çıkmaktadır. çıkmaktadır. lojiler için Şekil 10. SPS kompanzasyon topolojisi [12] Parametreleriçıkmaktadır. edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyo çıkmaktadır. kararlaştırılır. Örneğin, batarya şarj kararlaştırılır. batarya şarj çıkmaktadır. değerleri, kalite katsayısına olarak değerleri, kalite katsayısına bağlı olarak aktarılabilen maksimum aktif vebağlı reaktif güç sekonder çıkmaktadır. aktarılabilen maksimum aktif vebağlı reaktif güç değerleri, kalite katsayısına olarak anma VA değeri √Omik katına lojiler için jiler için Çizelge Çizelge Çizelge 2. 2. 2.Örneğin, Çizelge Çizelge Omik Omik Omik yük yük 2. yük 2. Omik için için için sekonder sekonder yük sekonder yük için için sekonder (Max. Değerler) n ise Çizelge 2. Omik yük için sekonder uygulamalarında sabit akım ve sabit gerilim | || | değerleri, VA değeri | || | | || | uygulamalarında sabit akım ve sabit gerilim Çizelge 2. Çizelge Omik yük 2. Omik için sekonder yük için sekonder Şekil 11‘de endüktif TGA sisteminin devre kalite katsayısına bağlı olarak Çizelge 2. Omik yük için sekonder Sargı değerleri,maksimum kalite katsayısına bağlı olarak çıkmaktadır. sargısının sargısının sargısının maksimum maksimum sargısının sargısının güç güç güç maksimum maksimum aktarım aktarım aktarım değerleri değerleri güç değerleri güç aktarım aktarım değerleri değerleri Kompanze Seri Paralel sargısının maksimum güç aktarım değerleri Parametreleri gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek şeması verilmektedir. Tek fazlı bir eviriciden sargısının maksimum sargısının güç maksimum aktarım değerleri güç aktarım değerleri gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek Sargı Sargı Sargı Kompanze Sargı Kompanze Sargı Kompanze Kompanze Kompanze Seri Seri Seri Paralel Paralel Paralel Seri Seri Paralel Paralel sargısının maksimum güç aktarım değerleri Kompanzasyon Kompanzasyon Çizelge 2.Edilmemiş Omik yük için sekonder Şekil Şekil Şekil10. 10. 10.SPS SPS SPSŞekil Şekil kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon 10. 10. SPS SPS kompanzasyon kompanzasyon topolojisi topolojisi topolojisi[12] [12] [12] topolojisi topolojisi [12] [12] | (Max. ||Sargı | Değerler) Aktif güç | || | | || | Kompanze Seri Paralel beslenen bu sistemde LCL kompanzasyon Parametreleri Parametreleri Parametreleri edilmemiş Parametreleri edilmemiş Parametreleri edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyon Kompanzasyon edilmemiş edilmemiş Kompanzasyo Kompanzasyo Kompanzasyon Kompanzasyo Kompanzasyon Kompanzasyo Kompanzasyo Sargı Sargı Kompanze Kompanze Seri Paralel Seri Paralel Şekil 10. SPS kompanzasyon topolojisi [12] [12] topolojinin kullanılması gereklidir. Hareket Sargı Kompanze Seri Paralel Sargı Kompanze Seri Paralel Şekil n10. SPS Şekil kompanzasyon 10. SPS kompanzasyon topolojisi [12] topolojisi topolojinin kullanılması gereklidir. Hareket Şekil 10. SPS kompanzasyon topolojisi [12] sargısının maksimum güç aktarım değerleri Parametreleri edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyo (Max. (Max. (Max. Değerler) Değerler) Değerler) (Max. (Max. Değerler) Değerler) n n n n Parametreleri edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyo Kompanzasyon Kompanzasyo devresi kullanılmaktadır. Eviricinin edilmemiş Kompanzasyon Kompanzasyo Parametreleri Kompanzasyo Reaktif güç Parametreleri 0Parametreleri | || şarj | edilmemiş | edilmemiş || | Kompanzasyon halindeyken gerektiren uygulamalarda (Max. Değerler) n|| ||||| Sargı Sargı Kompanze Kompanze halindeyken gerektiren uygulamalarda (Max. Değerler) (Max.şarj Değerler) n |VA || değeri ||değeri |||| ||| |Seri ||||||| || n ||||Paralel VA VA VAdeğeri değeri değeri VA ||| Seri |||||||anahtarlama |Paralel ||n|| || ||||kompanzasyon |Şekil | (Max. Değerler) n|||| (Max. Değerler) Şekil 10. SPSendüktif kompanzasyon topolojisi [12] frekansı Şekil Şekil 11‘de 11‘de 11‘de endüktif Şekil endüktif Şekil 11‘de 11‘de TGA TGA TGA endüktif endüktif sisteminin sisteminin sisteminin TGA TGA devre devre devre sisteminin sisteminin devre devre VA değeri | ||uzun | VA değeriVA | bir || | ||hat || | Parametreleri Parametreleri Kompanzasyon Kompanzasyo | değeri || edilmemiş |edilmemiş | || Şekil 11‘de 11‘de endüktif TGA sisteminin sisteminin devre devre sargısı olarak VA primer değeri | ||bir || Kompanzasyo |||||rezonans || Şekil | || ||| | || ||Kompanzasyon || || VA değeri değeri || devresinin || || | frekansına VA || hat|| || 11‘de endüktif Şekil 11‘de TGA endüktif sisteminin TGA devre sisteminin eşittir. primer sargısı uzun olarak Şekil endüktif TGA devre Kompanzasyon kendine şeması şeması şemasıverilmektedir. verilmektedir. verilmektedir. şeması şeması verilmektedir. verilmektedir. Tek Tek Tekfazlı fazlı fazlıbir bir birTek Tek eviriciden eviriciden eviriciden fazlı fazlı bir bir eviriciden eviriciden (Max. (Max.topolojilerinin Değerler) Değerler) nn şeması verilmektedir. Tek bir fazlı bir eviriciden döşendiğinden, kaçak reaktans üzerindeki verilmektedir. Tek fazlı Tek eviriciden fazlı bir eviriciden |kaçak |Aktif ||||güç ||Hangi VA değeri değeri özgü avantaj veVA dezavantajları vardır. || || || || ||||| ||üzerindeki || |||| || |||| || || ||güç || reaktans |||||| ||| verilmektedir. Tek fazlı bir eviriciden Aktif Aktif Aktif güç güç güç Aktif |||| || || |||| şeması || şeması ||verilmektedir. ||Şekil || şeması döşendiğinden, 11‘de endüktif TGA sisteminin devre beslenen beslenen beslenen bu bu bubeslenen beslenen sistemde sistemde sistemde bu bu LCL LCL LCL sistemde sistemde kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon LCL LCL kompanzasyon kompanzasyon | || |yüksektir | |göre Aktif güç Aktif | || | | || | | || | || | beslenen bu sistemde LCL kompanzasyon gerilim düşümü ve kaynak Aktif güç güç || | | | || || | | | || | topolojinin kullanılacağı uygulamaya | || || || | Aktif güç | || | | || | Aktif güç | || | | || | beslenen bu beslenen sistemde bu LCL sistemde kompanzasyon LCL kompanzasyon Aktif güç beslenen bu sistemde LCL kompanzasyon gerilim düşümü kaynak verilmektedir. Tek kullanılmaktadır. fazlı bir eviriciden 11. sisteminde kullanılan klasik Eviricinin devresi devresi devresi kullanılmaktadır. devresi kullanılmaktadır. kullanılmaktadır. kullanılmaktadır. Eviricinin Eviricinin Eviricinin Eviricinin Şekil TGA TGA Sisteminde Kullanılan Klasik Güç Reaktif Reaktif Reaktifgüç güç güç Reaktif Reaktif 000yüksektir güç güçşarj ||| ||||||00|ve || ||| |||||| ||| |şeması |devresi || ||Şekil || 11: kararlaştırılır.geriliminin Örneğin, batarya Şekil 11. TGA sisteminde kullanılan klasik devresi kullanılmaktadır. Eviricinin yeterince yüksek olması gereklidir. Reaktif güç 0 yüksek devresi kullanılmaktadır. kullanılmaktadır. Eviricinin Eviricinin || || | | gereklidir. || || | | devresi Dönüştürücü Yapısı [13] || ||| || 0 || |||olması Aktif Aktif güç güç || |||| |||| devresi kullanılmaktadır. Eviricinin Reaktif güç Reaktif 0 güç|| || || || ||| || || | beslenen bu sistemde LCL kompanzasyon geriliminin yeterince Reaktif güç 0 güç dönüştürücü yapısı [13] || | || | Reaktif güç 0 anahtarlama anahtarlama anahtarlama anahtarlama anahtarlama frekansı frekansı frekansı frekansı frekansı kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon | | uygulamalarında akım ve sabit seri gerilim güçfrekansı dönüştürücü yapısıkompanzasyon [13] kompanzasyon anahtarlama frekansı kompanzasyon Bu sabit uygulamalarda kompanzasyon daha anahtarlama anahtarlama frekansı kompanzasyon anahtarlama frekansı devresi kullanılmaktadır. Eviricinin Bu Reaktif uygulamalarda seri kompanzasyon daha devresinin devresinin devresinin rezonans rezonans rezonans devresinin devresinin frekansına frekansına frekansına rezonans rezonans eşittir. eşittir. eşittir. frekansına frekansına eşittir. eşittir. gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek Reaktif Reaktif güç güç 0 0 || || || || ||kendine || || || güç Kompanzasyon Kompanzasyon Kompanzasyon Kompanzasyon Kompanzasyon topolojilerinin topolojilerinin topolojilerinin topolojilerinin topolojilerinin kendine kendine kendine kendine devresinin rezonans frekansına eşittir. caziptir. Böylece kaynak geriliminin uygunkendine devresinin rezonans devresinin frekansına rezonans eşittir. frekansına eşittir. Kompanzasyon topolojilerinin kendine devresinin rezonans frekansına eşittir. topolojinin caziptir. kullanılması gereklidir. Hareket Kompanzasyon Kompanzasyon topolojilerinin topolojilerinin kendine anahtarlama frekansı kompanzasyon Sargı Yapıları Böylece kaynak geriliminin uygun Kompanzasyon topolojilerinin kendine Sargı özgü özgü özgü avantaj avantaj avantaj özgü özgü ve ve ve dezavantajları dezavantajları dezavantajları avantaj avantaj ve ve dezavantajları dezavantajları vardır. vardır. vardır. Hangi Hangi Hangi vardır. vardır. Sargı Hangi HangiYapıları seviyelere düşürülmesi mümkün Yapıları halindeyken şarj gerektiren uygulamalarda özgü avantaj ve dezavantajları vardır. Hangi Hangidevresinin özgü avantaj özgü ve dezavantajları avantaj ve dezavantajları vardır. Hangi vardır. rezonans eşittir. Gevşek bağlaşımlı güç aktarımında, sargı özgü avantaj ve dezavantajları vardır. Hangi seviyelere düşürülmesi mümkün Kompanzasyon topolojilerinin kendine Gevşek bağlaşımlı güçfrekansına aktarımında, sargı tasarımı önemli topolojinin topolojinin topolojinin kullanılacağı topolojinin kullanılacağı topolojinin kullanılacağı kullanılacağı kullanılacağı uygulamaya uygulamaya uygulamaya uygulamaya uygulamaya göre göre göre göre göre primer sargısı uzun bir hat olarak olabilmektedir. Sekonderde, yüke sabit bir Gevşek bağlaşımlı güç aktarımında, sargı topolojinin kullanılacağı uygulamaya göre topolojinin topolojinin kullanılacağı kullanılacağı uygulamaya uygulamaya göre göre tasarımı önemli bir yer tutar. Düşük güçlü bir yer tutar. Düşük güçlü uygulamalarda MHz seviyesintopolojinin kullanılacağı uygulamaya göre olabilmektedir. Sekonderde, yüke sabit Hangi bir özgü avantaj veüzerindeki dezavantajları vardır. kararlaştırılır. kararlaştırılır. kararlaştırılır. kararlaştırılır. kararlaştırılır. Örneğin, Örneğin, Örneğin, batarya Örneğin, batarya Örneğin, batarya şarj şarj şarj batarya batarya şarj şarj önemli bir yer tutar. Düşük güçlü döşendiğinden, kaçak reaktans gerilim sağlayabilmek için Örneğin, seri kompanzasyon, Kompanzasyon topolojilerinin kendine özgü avantaj tasarımı kararlaştırılır. Örneğin, batarya şarjve şarj deki frekanslar, güç düzeyi arttıkça 10-150 kHz aralığında kararlaştırılır. Örneğin, batarya şarj batarya uygulamalarda MHz seviyesindeki frekanslar, kararlaştırılır. Örneğin, batarya şarj gerilim kararlaştırılır. düşümü yüksektir ve kaynak gerilim sağlayabilmek için seri kompanzasyon, topolojinin kullanılacağı uygulamaya göre uygulamalarında uygulamalarında uygulamalarında uygulamalarında uygulamalarında sabit sabit sabit akım akım akım ve ve ve sabit sabit sabit sabit sabit akım akım gerilim gerilim gerilim ve ve sabit sabit gerilim gerilim dezavantajları vardır. Hangi topolojinin kullanılacağı uy- uygulamalarda Şekil 11. TGA sisteminde kullanılan klasik MHzsargılardaki sabit akım sağlayabilmek için ise paralel seviyesindeki frekanslar, olur. Bu frekanslarda deri ve yaklaşım etkilerini uygulamalarında sabit akım ve sabit gerilim geriliminin yeterince yüksek olması gereklidir. uygulamalarında uygulamalarında sabit akım ve sabit sabit akım gerilim ve sabit gerilim güç [13] düzeyi arttıkça 10-150 kHz aralığında uygulamalarında sabit akım ve sabit gerilim gulamaya göre kararlaştırılır. Örneğin, batarya şarj uygulakararlaştırılır. Örneğin, batarya şarjsağlayabilecek sabit akım sağlayabilmek için ise paralel gerekli gerekli gerekli olduğundan, olduğundan, olduğundan, gerekli gerekli olduğundan, olduğundan, bunu bunu bunu sağlayabilecek sağlayabilecek sağlayabilecek bunu bunu sağlayabilecek güç dönüştürücü yapısı kompanzasyon gereklidir. Primerde de seri engellemek için yalıtılmış litz sargılar kullanılır. Sargı keBu uygulamalarda seri kompanzasyon daha güç düzeyi arttıkça 10-150 kHz aralığında gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek gerekli olduğundan, gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek sağlayabilecek olur. Bu frekanslarda sargılardaki deri ve malarında sabit akım ve sabitakım gerilim gerekli olduğundan, gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek uygulamalarında sabit vebunu sabitde gerilim topolojinin topolojinin topolojinin kullanılması kullanılması topolojinin kullanılması topolojinin kullanılması kullanılması gereklidir. gereklidir. gereklidir. Hareket Hareket Hareket gereklidir. gereklidir. Hareket Hareket kompanzasyon gereklidir. Primerde seri siti akım yoğunluğuna ve kompanzasyon yapısında dikkate caziptir. Böylece kaynak geriliminin uygun kapasitör ile primer gerilimi düşürülürken, topolojinin kullanılması gereklidir. Hareket olur. Bu etkilerini frekanslarda sargılardaki deri yapıldığı ve bunu sağlayabilecek topolojinin kullanılması gereklidir. Sargı Yapıları topolojinin kullanılması topolojinin kullanılması gereklidir. Hareket gereklidir. Hareket yaklaşım yalıtılmış topolojinin kullanılması gereklidir. Hareket alınan sargı direncineengellemek bağlıdır. Enerjiiçin transferinin gerekli olduğundan, bunu sağlayabilecek halindeyken halindeyken halindeyken halindeyken halindeyken şarj şarj şarj gerektiren gerektiren gerektiren şarj şarj uygulamalarda uygulamalarda uygulamalarda gerektiren gerektiren uygulamalarda uygulamalarda seviyelere kapasitör düşürülmesi mümkün ile primer gerilimi düşürülürken, paralel kondansatörle de primer akımının Hareket halindeyken şarj gerektiren uygulamalarda primer Gevşek bağlaşımlı güç aktarımında, sargı halindeyken şarjsabit gerektiren uygulamalarda yaklaşım etkilerini engellemek yalıtılmış halindeyken halindeyken şarj gerektiren şarj uygulamalarda gerektiren uygulamalarda litzolarak sargılar kullanılır. Sargıiçin kesiti akım katprimer ve sekonder sargı arasındaki mesafe, bağlaşım halindeyken şarj gerektiren uygulamalarda olabilmektedir. Sekonderde, yüke bir topolojinin kullanılması gereklidir. Hareket primer primer primer sargısı sargısı sargısı primer primer uzun uzun uzun sargısı sargısı bir bir bir uzun uzun hat hat hat olarak olarak bir olarak birbir yer hat hattutar. olarak paralel kondansatörle de primer akımının sargısı uzun bir hat olarak döşendiğinden, kaçak reaktans yükseltilmesi sağlanır [11]. tasarımı önemli Düşük güçlü primer sargısı uzun bir hat olarak sayısı için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle genelde litz sargılar kullanılır. Sargı kesiti akım gerilim sağlayabilmek için seri kompanzasyon, primer sargısı primer uzun sargısı bir uzun hat olarak birüzerindeki hat olarak yoğunluğuna ve kompanzasyon yapısındaŞekil primer sargısı uzun bir hat olarak halindeyken şarj gerektiren uygulamalarda döşendiğinden, döşendiğinden, döşendiğinden, döşendiğinden, döşendiğinden, kaçak kaçak kaçak reaktans reaktans reaktans kaçak kaçak üzerindeki üzerindeki reaktans reaktans üzerindeki üzerindeki üzerindeki gerilim düşümü yüksektir ve kaynak geriliminin uygulamalarda MHz seviyesindeki frekanslar, yükseltilmesi sağlanır [11]. Primer ve sekonder sargıları eş merkezli 12’deki gibi sarmal sargı yapıları kullanılmıştır. sabit akım sağlayabilmek için ise paralel döşendiğinden, kaçak reaktans üzerindeki kompanzasyon yapısında döşendiğinden, döşendiğinden, kaçak reaktans kaçak üzerindeki reaktans üzerindeki dikkate alınan ve sargı direncine bağlıdır. Enerji döşendiğinden, kaçak reaktans üzerindeki yeterince yüksek olması gereklidir. Bu uygulamalarda serive güç düzeyi arttıkça 10-150 kHz aralığında primer sargısı uzun bir hat olarak gerilim gerilim gerilim düşümü düşümü düşümü gerilim gerilim yüksektir yüksektir yüksektir düşümü düşümü ve ve yüksektir ve yüksektir kaynak kaynak kaynak ve yoğunluğuna kaynak kaynak Primer ve sekonder sargıları eş merkezli olmadığında bağlaşım katsayısı ciddi oranda kompanzasyon gereklidir. Primerde de seri Şekil Şekil Şekil 11. 11. 11. TGA TGA TGA Şekil Şekil sisteminde sisteminde sisteminde 11. 11. TGA TGA kullanılan kullanılan kullanılan sisteminde sisteminde klasik klasik klasik kullanılan kullanılan klasik gerilim düşümü yüksektir ve kaynak Kaçak akıyı azaltmak ve bağlaşımı arttırmak için Şekil klasik gerilim düşümü gerilim yüksektir düşümü ve yüksektir kaynak veolması kaynak olur. Bu frekanslarda sargılardaki deri ve kompanzasyon daha caziptir. Böylece kaynak geriliminin dikkate alınan sargısisteminde direncine bağlıdır. Enerji transferinin yapıldığı primer ve sekonder sargı gerilim düşümü yüksektir ve kaynak döşendiğinden, kaçak reaktans üzerindeki Şekil 11. TGA kullanılan klasik geriliminin geriliminin geriliminin yeterince yeterince yeterince geriliminin geriliminin yüksek yüksek yüksek yeterince yeterince olması olması olması yüksek yüksek gereklidir. gereklidir. gereklidir. olması gereklidir. gereklidir. kapasitör ile primer gerilimi düşürülürken, Şekil 11. TGA Şekil sisteminde 11. TGA kullanılan sisteminde klasik kullanılan klasik olmadığında bağlaşım katsayısı ciddi oranda azalır ve yüke aktarılan güç azalır. Bazı Şekil 11. TGA sisteminde kullanılan klasik 12’deki gibi ferit nüveler ve ekranlayıcı alüminyum kulgüç güç güç dönüştürücü dönüştürücü dönüştürücü güç güç yapısı dönüştürücü yapısı dönüştürücü yapısı [13] [13] [13] yapısı yapısı [13] [13] geriliminin yeterince yüksek olması gereklidir. yaklaşım etkilerini engellemek için yalıtılmış uygun seviyelere düşürülmesi mümkün olabilmektedir. yeterince geriliminin yüksek yeterince olması yüksek gereklidir. olması gereklidir. arasındaki mesafe, bağlaşım katsayısı için transferinin yapıldığı primer ve sekonder sargı geriliminin yeterince yüksek olması gereklidir. paralel geriliminin kondansatörle de düşümü primer akımının gerilim yüksektir ve kaynak güç dönüştürücü yapısı [13] Bu Bu Buve uygulamalarda uygulamalarda uygulamalarda Bu Bu uygulamalarda seri seri seri kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon seri seri kompanzasyon kompanzasyon daha daha daha daha daha güç dönüştürücü güç dönüştürücü yapısı [13] yapısı [13] kompanzasyon topolojileri bu tür durumlardan azalır yüke aktarılan güç azalır. Bazı güç dönüştürücü yapısı [13] lanılabilir [14]. Sargılar nüvenin içine gömülecek şekilde litz sargılar kullanılır. Sargı kesiti akım Sekonderde, yüke sabituygulamalarda bir gerilim sağlayabilmek için seri daha Şekil 11. TGA sisteminde kullanılan klasik Bu uygulamalarda seri kompanzasyon daha Bu uygulamalarda Bu uygulamalarda seri kompanzasyon seri kompanzasyon daha yükseltilmesi sağlanır [11]. Böylece kritik öneme sahiptir. Bu nedenle genelde arasındaki mesafe, bağlaşım katsayısı için Bu uygulamalarda seri kompanzasyon daha geriliminin yeterince yüksek olması gereklidir. caziptir. caziptir. caziptir. Böylece Böylece caziptir. caziptir. kaynak kaynak kaynak Böylece Böylece geriliminin geriliminin geriliminin kaynak kaynak uygun uygun geriliminin uygun geriliminin uygun uygun yoğunluğuna ve kompanzasyon yapısında nüve yapısı da kullanılabilir [15, 16], ancak bu durumda kompanzasyon, sabit akım sağlayabilmek için ise paralel fazla etkilenmezler. Bunlardan bir tanesi de kompanzasyon topolojileri bu tür durumlardan güç dönüştürücü [13] genelde caziptir. Böylece kaynak geriliminin uygun Sargı Sargı Sargı Yapıları Yapıları Yapıları Sargı Sargı Yapıları Yapıları Primercaziptir. ve sekonder sargıları eşBöylece merkezli Böylece caziptir. kaynak geriliminin kaynak uygun geriliminin uygun Şekil 12‘deki gibi sargı yapıları caziptir. Böylece kaynak geriliminin uygun kritik öneme Buyapısı nedenle dikkate alınan sargı ile direncine bağlıdır. Enerji Bu uygulamalarda seri kompanzasyon daha kullanılan nüvesahiptir. miktarı vesarmal maliyet artar. Elektrikli araçların Sargı Yapıları kompanzasyon gereklidir. Primerde de seri kapasitör seviyelere seviyelere seviyelere seviyelere seviyelere düşürülmesi düşürülmesi düşürülmesi düşürülmesi düşürülmesi mümkün mümkün mümkün mümkün mümkün Sargı Yapıları Sargı Yapıları Şekil 10‘da verilen, yüksek hizalama toleransı Sargı Yapıları olmadığında bağlaşım katsayısı ciddi oranda fazla etkilenmezler. Bunlardan bir tanesi de Gevşek Gevşek Gevşek bağlaşımlı bağlaşımlı bağlaşımlı Gevşek Gevşek güç güç güç bağlaşımlı bağlaşımlı aktarımında, aktarımında, aktarımında, güç güç aktarımında, sargı aktarımında, sargı sargı sargı sargı seviyelere düşürülmesi mümkün seviyelere seviyelere düşürülmesi düşürülmesi mümkün mümkün kullanılmıştır. transferinin yapıldığı primer ve sekonder sargı şarjı için kullanılan TGA’da sekonder sargı aracın üzerine seviyelere düşürülmesi mümkün primer gerilimi düşürülürken, paralel kondansatörle de Şekil 12‘deki gibi sarmal sargı yapıları caziptir. Böylece kaynak geriliminin uygun Gevşek bağlaşımlı güç aktarımında, sargı olabilmektedir. olabilmektedir. olabilmektedir. olabilmektedir. olabilmektedir. Sekonderde, Sekonderde, Sekonderde, Sekonderde, Sekonderde, yüke yüke yüke sabit sabit sabit bir yüke bir yüke bir sabit sabit bir bir Gevşek bağlaşımlı Gevşek güç bağlaşımlı aktarımında, güç aktarımında, sargı sargı güçlü azalır ve yüke aktarılan güçtopolojisidir azalır. Bazı[12]. sağlayan SPS Gevşek bağlaşımlı güç aktarımında, sargı Şekil 10‘da verilen, yüksek hizalama toleransı Sargı Yapıları tasarımı tasarımı tasarımı önemli önemli önemli tasarımı tasarımı bir bir bir yer yer önemli yer önemli tutar. tutar. tutar. bir bir Düşük Düşük Düşük yer yer tutar. tutar. güçlü güçlü güçlü Düşük Düşük güçlü olabilmektedir. Sekonderde, yüke sabit bir arasındaki mesafe, bağlaşım katsayısı için yerleştirilir. Bu nedenle sekonderin ağırlığı önem kazanır. primer akımının sağlanır [11]. sabit olabilmektedir. olabilmektedir. Sekonderde, Sekonderde, yüke sabit yüke bir seri sabit bir olabilmektedir. Sekonderde, yüke bir kullanılmıştır. seviyelere düşürülmesi mümkün kompanzasyon topolojileri bu türyükseltilmesi durumlardan tasarımı önemli birtutar. yerbirtutar. tutar. Düşük güçlü güçlü gerilim gerilim gerilim sağlayabilmek sağlayabilmek sağlayabilmek gerilim gerilim sağlayabilmek sağlayabilmek için için için seri seri seri kompanzasyon, kompanzasyon, kompanzasyon, için için seri kompanzasyon, kompanzasyon, tasarımı önemli tasarımı biruygulamalarda yer önemli yer tutar. güçlü Düşük önemli bir yer Düşük güçlü kritik öneme sahiptir. Bu tasarımı nedenle genelde Gevşek bağlaşımlı güç Düşük aktarımında, sargı frekanslar, sağlayan SPS topolojisidir [12]. uygulamalarda uygulamalarda uygulamalarda uygulamalarda MHz MHz MHz seviyesindeki seviyesindeki seviyesindeki MHz MHz seviyesindeki seviyesindeki frekanslar, frekanslar, frekanslar, frekanslar, gerilim sağlayabilmek için seri kompanzasyon, gerilim sağlayabilmek gerilim sağlayabilmek için seri kompanzasyon, için seri kompanzasyon, fazla etkilenmezler. Bunlardan bir tanesi de seri gerilim sağlayabilmek için kompanzasyon, olabilmektedir. Sekonderde, yüke sabit bir uygulamalarda MHz seviyesindeki frekanslar, sabit sabit sabit akım akım akım sabit sağlayabilmek sabit sağlayabilmek sağlayabilmek akım akım sağlayabilmek sağlayabilmek için için için ise ise ise paralel paralel paralel için için ise ise paralel paralel uygulamalarda uygulamalarda MHz seviyesindeki MHz seviyesindeki frekanslar, frekanslar, Şekil 12‘deki gibi sarmal sargı yapıları uygulamalarda MHz seviyesindeki frekanslar, tasarımı önemli bir yer tutar. Düşük güçlü güç güç güç düzeyi düzeyi düzeyi güç arttıkça güç arttıkça arttıkça düzeyi düzeyi 10-150 10-150 10-150 arttıkça arttıkça kHz kHz kHz 10-150 10-150 aralığında aralığında aralığında kHz kHz aralığında aralığında sabit akım sağlayabilmek için ise paralel Şekil 10‘da verilen, yüksek hizalama toleransı Eylül • Sayı-458 sabit 30 akım sabit sağlayabilmek akım sağlayabilmek içinseri ise paralel içinde ise paralelde sabit akım sağlayabilmek için ise paralel gerilim sağlayabilmek için kompanzasyon, kullanılmıştır. güç düzeyi arttıkça 10-150 kHz 2016 aralığında kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon kompanzasyon gereklidir. gereklidir. gereklidir. Primerde Primerde Primerde gereklidir. gereklidir. de dePrimerde Primerde seri seri seri de seri seri güç düzeyi güç arttıkça düzeyi 10-150 arttıkça kHz 10-150 aralığında kHz aralığında güç düzeyi arttıkça 10-150 kHz aralığında sağlayankompanzasyon SPS topolojisidir [12]. uygulamalarda MHz seviyesindeki frekanslar, olur. olur. olur. Bu Bu Bu frekanslarda frekanslarda frekanslarda olur. olur. Bu Bu frekanslarda frekanslarda sargılardaki sargılardaki sargılardaki sargılardaki deri sargılardaki deri deri ve ve ve deri deri ve ve kompanzasyon gereklidir. Primerde de seri kompanzasyon gereklidir. Primerde gereklidir. Primerde seriolur. Bu frekanslarda sargılardaki deri ve kompanzasyon gereklidir. de seride sabit akım içinde iseseri paralel kapasitör kapasitör kapasitör ile ile ilesağlayabilmek kapasitör kapasitör primer primer primer gerilimi gerilimi ile gerilimi ile Primerde primer primer düşürülürken, düşürülürken, düşürülürken, gerilimi gerilimi düşürülürken, düşürülürken, olur. Bu frekanslarda olur. Bu frekanslarda sargılardaki sargılardaki deri ve deri ve olur. Bu frekanslarda sargılardaki deri ve güç düzeyi arttıkça 10-150 kHz aralığında yaklaşım yaklaşım yaklaşım etkilerini etkilerini etkilerini yaklaşım yaklaşım engellemek engellemek engellemek etkilerini etkilerini için için engellemek için engellemek yalıtılmış yalıtılmış yalıtılmış için için yalıtılmış yalıtılmış kapasitör ile primer primer gerilimi düşürülürken, kapasitör ilekapasitör primer gerilimi ile primer düşürülürken, gerilimi düşürülürken, kapasitör ile gerilimi düşürülürken, kompanzasyon gereklidir. Primerde de seri yaklaşım etkilerini engellemek için yalıtılmış yalıtılmış paralel paralel paralel kondansatörle kondansatörle kondansatörle paralel paralel kondansatörle kondansatörle de de de primer primer primer akımının de akımının akımının primer primer akımının akımının yaklaşım etkilerini yaklaşım engellemek etkilerini için engellemek yalıtılmış için yalıtılmış yaklaşım etkilerini engellemek için olur. Bu frekanslarda sargılardaki deri ve litz litz litz sargılar sargılar sargılar litz litz kullanılır. kullanılır. kullanılır. sargılar sargılar Sargı Sargı Sargı kullanılır. kullanılır. kesiti kesiti kesiti Sargı Sargı akım akım akım kesiti kesiti akım akım paralel kondansatörle de primer akımının paralelkapasitör kondansatörle paralel kondansatörle de [11]. primer de akımının primer akımınınlitz sargılar kullanılır. Sargı kesiti akım paralel kondansatörle de sağlanır primer akımının ile yükseltilmesi primer gerilimi düşürülürken, yükseltilmesi yükseltilmesi yükseltilmesi sağlanır yükseltilmesi sağlanır sağlanır [11]. [11]. sağlanır [11]. [11]. p p s do s Blok bir nüve kullanmak yerine ortak bağlaşımı destekleyen çok sayıda çubuk nüve kullanılarak ağırlık ve kalınlık azaltılabilir [8]. birden fazla sekonder sargısı kullanan uygulamalar için bu yöntem uygun değildir. Bu durumda sekonder tarafta anahtarlamalı modda çalışan ikinci bir denetleyici kullanılabilir. Bunun kötü yanı da artan anahtarlama kayıplarıdır. Ekranlayıcı Sabit frekanslı denetim daha basit veEkranlayıcı kolay uygulanabilirdir. Ancak sıcaklıklardaki değişimden dolayı kapasitans değeri değişebilir. Bu durumda sistem rezonans frekansında çalışmayabilir. Bu da güç aktarımSargı kapasitesini olumsuz etkiler. Sargı Ferit nüve Ferit nüve Kararlı bir çalışma için primer tarafın kalite(b)katsayısının se(a) konderin kalite katsayısından büyük olması istenir (Qp>Qs). a) c) Şekil 12. Şekil 12: Sarmal Sargılar b) d) Sarmal sargılar Kaçak akıyı azaltmak ve bağlaşımı Sargıların sarım biçimine bağlı olarak akı yolları Şekil 13’te arttırmak için Şekil 12d‘deki gibi ferit nüveler görüldüğü gibi, tek taraflı veya çift taraflı olabilir [13]. Çift ve ekranlayıcı alüminyum kullanılabilir [14]. taraf bağlaşımlı sargı yapısında, sargının oluşturduğu manSargılar nüveninheriçine gömülecek şekildeBunüve yetik akı nüvenin iki tarafından da dolanır. da kullayapısı da kullanılabilir [15, ve16], ancak zorunlu bu nılacak faydalı akı miktarını azaltır ekranlamayı kılar. Alüminyum şase de kayıpları %1-2ve arttırır [17, 18]. durumda kullanılan nüve miktarı maliyet Tek taraf bağlaşımlıda, üretilenşarjı akının büyük bir kısmı tek artar. Elektrikli araçların için kullanılan tarafta toplanır. Kullanılacak ekranlayıcı alüminyum sadece TGA‘da sekonder sargı aracın üzerine kaçak akıları önlemeye yönelik olur. yerleştirilir. Bu nedenle sekonderin ağırlığı önem kazanır. Blok bir nüve kullanmak yerine Ekranlayıcıdestekleyen çok Ekranlayıcı ortak bağlaşımı sayıda çubuk nüve kullanılarak ağırlık ve kalınlık azaltılabilir [8]. Sargıların sarım biçimine bağlı olarak akı Sargı Sargı Ferit nüve Ferit nüve yolları Şekil 13‘te görüldüğü gibi, tek taraflı (a) (b) veya çift taraflı olabilir [13]. Çift taraf Şekil 13: Tek ve Çift Taraf Bağlaşımlı Sargı Yapıları bağlaşımlı sargı yapısında, sargının oluşturduğu manyetik akı nüvenin her iki tarafından Denetim da dolanır. Bu da kullanılacak faydalı akı miktarını azaltır verezonans ekranlamayı Pek çok uygulamada sekonder tarafın frekansında zorunlu kılar. Alüminyum şasetercih de kayıpları veya bu frekansın yakınında çalışma edilir. Böylece güç aktarım en yüksek olması sağ%1-2 arttırırkapasitesinin [17, 18]. Tek taraf düzeyde bağlaşımlıda, lanır. Uygulamada, sekonder rezonans frekansı sistemin üretilen akının büyük bir kısmı tek tarafta anma frekansı olarak seçilir ve bu frekansta giriş kaynağının toplanır. Kullanılacak ekranlayıcı alüminyum uçlarındaki akım ve gerilimin arasındaki faz açısının sıfır sadece kaçak akıları önlemeye yönelik olur. olması hedeflenir. Güç kaynağı ve primerdeki denetleyici hem frekansı hem de primer akımını denetleyerek maksimum güç aktarımını sağlamaya çalışır. Bunun için sabit veya değişken frekanslı denetim söz konusu olabilir. Çalışma sırasında yükte ve sistem parametrelerinde değişim olabildiği için güç düzenleme için de denetim yapılmalıdır. Bunun için kullanılan yöntemlerden biri girişteki frekansı değiştirmektir. Ancak 2016 Eylül • Sayı-458 Şekil 13. Tek ve çift taraf bağlaşımlı sargı yapıları İnsan Sağlığına Etkileri TGA sistemlerinin insan sağlığı üzerine olumsuz etki Denetim yapmaması için önlem almak gereklidir. Sargılar arasındaki Pek çok uygulamada sekonder tarafın hava aralığının büyük olmasından dolayı manyetik alanın rezonans frekansında veyaolduğundan bu frekansın çevreye saçılması söz konusu saçılmayı sınıryakınında çalışma alınmalıdır. tercih edilir. Böylece güç üzelayacak önlemler Sargıların bir çekirdek aktarım kapasitesinin yüksekAyrıca düzeyde rine sarılması saçılmayı en azaltacaktır. sargı altlarına olması sağlanır. Uygulamada, sekonder yerleştirecek ekranlayıcı malzemeler sistem verimini bir miktar düşürseler saçılan manyetik sınırlanmarezonans frekansı de sistemin anma alanın frekansı sınaseçilir yardımcı olarak veolurlar. bu frekansta giriş kaynağının uçlarındaki akım ve gerilimin Elektromanyetik dalgaların insanarasındaki sağlığına olanfaz etkileri ile açısının sıfıruluslararası olması hedeflenir. ilgili bazı standartlar mevcuttur. Güç1.kaynağı ve primerdeki denetleyici hem IEEE. Standard for Safety Levels With Respect to to Radio Frequency Electromagnetic frekansıHuman hem Exposure de primer akımını denetleyerek Fields,güç 3kHzaktarımını to 300GHz. (Radyo Frekanslı Elektromanmaksimum sağlamaya çalışır. yetik Alanlara İnsanları Maruziyetine İlişkin Bunun için sabit veya değişken frekanslıGüvenlik denetimSınırları) söz konusu olabilir. Çalışma sırasında 2. ICNIRP. Guidelines for limiting exposure to timevaryükte ve sistem parametrelerinde değişim ying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up olabildiği için güç düzenleme için de denetim to 300GHz) (Zamanla Değişen Elektrik, Manyetik ve yapılmalıdır. Bunun kullanılan Elektromanyetik Alanlaraiçin Maruziyetin Sınırlanmasına yöntemlerden biri girişteki frekansı İlişkin Kılavuz). değiştirmektir. AncakOrganization birden fazla sekonder 3. World Health (WHO) Electromagnetic fields (300Hz to 300GHz) (Elektromanyetik Alanlar) sargısı kullanan uygulamalar için bu yöntem uygun Bu da durumda sekonder tarafta Herdeğildir. üç standartta elektromanyetik alanın kansere seanahtarlamalı modda çalışan ikinci birolmadığı bep olduğu ile ilgili yeterli ve güçlü kanıtların denetleyici kullanılabilir. kötübirlikte yanı uzun da süreli belirtilmektedir. Çok ciddiBunun olmamakla kalınmasıkayıplarıdır. durumunda karşılaşılabilecek muhtemel artanmaruz anahtarlama problemler şunlardır: Sabit frekanslı denetim daha basit ve kolay • Dokularda uygulanabilirdir. yanma Ancak sıcaklıklardaki • Sinir sistemi bozuklukları değişimden dolayı kapasitans değeri • Kas kasılmaları değişebilir. Bu durumda sistem rezonans • Gözde (retina kısmında) bozukluklar. frekansında çalışmayabilir. Bu da güç aktarım 100 kHz üzeri için etkiler. her üç standardın da özgül soğurma kapasitesini olumsuz oranı (specific absorption rate-SAR) tanımı geliştirdiği Kararlı bir çalışma için primer tarafın kalite görülmektedir. Bir insan, 30 dakika boyunca 1-4 W/kg sevikatsayısının sekonderin kalite katsayısından yesinde elektromanyetik alana maruz kalırsa vücut sıcaklığı ). büyük olması istenir ( 1ºC artmaktadır. İnsan Sağlığına Etkileri Şekil 14’te, ICNORP tarafından belirlenen sınırlar veTGA sistemlerinin insan sağlığı üzerine rilmektedir. Kesikli çizgiler işi gereği bu alanlara maruz olumsuz etki yapmaması için önlem kalan kişilere (örneğin sürücüler) ilişkinalmak sınırlamaları, gereklidir. Sargılar arasındaki hava aralığının kalın çizgiler ise genele yönelik (yolcular) sınırlamaları büyük olmasındanTGA dolayı manyetikinsanların alanın maruz göstermektedir. sistemlerinde kalabilecekleri alan değerleri ile ilgili ayrıntılı bir çalışma [19]’da verilmektedir. 31 ya ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ do s dan dır. ması ına em lan mcı sınırlamaları göstermektedir. TGA sistemlerinde insanların maruz kalabilecekleri ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ alan değerleri ile ilgili ayrıntılı bir çalışma [19]‘da verilmektedir. ya ler, dielektrik seviyesinin değişimine sebep olur. Salınım frekansının değişimi sonucu algılama yapılır. Dielektrik seviyesi (kapasite) değişikliğini etkileyen faktörler şunlardır: 1. Algılama yüzeyi önündeki cismin uzaklığı ve konumu 2. Cismin boyutları ve şekli 3. Cismin dielektrik katsayısı ına rası With dio kHz nslı ları ) ing ric, (up rik, ara kin HO) to nın çlü ddi ruz cek r. da te Bir /kg ruz nen işi ere alın lar) Kapasitif sensör teknolojisi, yerel sinyal işleme ve gerçek zamanlı canlı nesne yakınlık tespiti ile entegre halde çalışmaktadır. Şekil 14. ICNIRP tarafından tanımlanan sınırlamalar [19] Şekil 14: ICNIRP Tarafından Tanımlanan Sınırlamalar [19] Canlı nesne algılayıcı sisteminin hatalı uyarı yapmaması gerekmektedir. Dielektrik seviyesi düşük olan tahta, kağıt veya plastik malzemelerin tespit edilmesi durumunda sistem enerji akışı durdurulmamalıdır. Yabancı nesne algılayıcılar (YNA) genellikle primer sargıya entegre edilir. İki boyutlu yüksek hassasiyetli manyetik alan sensörleri ve yerel sinyal işleme ve kontrol devreleriyle birlikte sürekli olarak bobinler arasındaki manyetik alanı monitör ederler. Yabancı Nesne Algılama, Canlı Nesne Algılama ve Hizalama Yabancı Nesne Algılama,Konuları Canlı Nesne Algılama ve TGA sistemleri Hizalama Konularıile ilgili önemli bir husus da Belirli bir boyut ve iletkenliğe sahip metal parçanın priyabancı ve canlıilenesnelerin TGA sistemleri ilgili önemli algılanmasıdır. bir husus da yabancı ve canlı mer sargı üzerine gelmesi durumunda oluşacak girdap Güç aktarımı sırasında bobinler arasına nesnelerin algılanmasıdır. akımı manyetik alanda bozulmaya sebep verecek ve bu 2 büyük, girebilecek 2.5 cm ‘den Güç aktarımı sırasında bobinler arasınailetkenliği girebilecek 2.5 bozulmalar YNA tarafından tespit edilecektir. Eğer tespit yüksek nesneler aşırımetal ısınmadan cm2’denolan büyük,metal iletkenliği yüksek olan nesneler aşırı edilen metal nesne tehlike boyutlarında ise sistem enerji dolayı yangına yol açabilir. Yabancı nesnealgıısınmadan dolayı yangına yol açabilir. Yabancı nesne akışı durdurulmalıdır. Gerekirse kullanıcıya bu hata dulayıcı özelliği, 2 saniyeden fazla süredefazla böyle bir nesnenin algılayıcı özelliği, 2 saniyeden sürede rumundan dolayı uyarı verilmelidir. Bu özellik için, enerji tespitbir edilmesi durumunda, güç aktarımının durdurulmatransferinin yapıldığı alana yoğunlaşılır. Diğer alanlarda böyle nesnenin tespit edilmesi durumunda, sını sağlar. yer alabilecek yabancı nesneler yanlış alarma sebebiyet güç aktarımının durdurulmasını sağlar. vermemelidir. Araç yol arasındaki boşluğaboşluğa girebilecek bir canlı (örneAraçileile yol arasındaki girebilecek bir kedi), araç bataryasının uzun süre Batarya şarjı sırasında iki sargının birbiriyle aynı hızada olbirğin canlı (örneğin bir kedi), şarjı araçsırasında bataryasının manyetik alana maruz kalabilir ve bu alan bu canlının sağması manyetik bağlaşımın olası en iyi değerinde olması için şarjı sırasında uzun süre manyetik alana maruz lığını olumsuz yönde etkileyebilir. Güç aktarımı sırasında önemlidir. Bu nedenle hızalamayı sağlayacak geribeslemeli kalabilir ve bu alan bu canlının sağlığını bobinler arasında minimum insan eli/ayağı kadar küçük bir denetim sistemi oluşturmak gerekmektedir. Bunun olumsuz yönde etkileyebilir. aktarımı yapılar veya bu boyutlara sahip birGüç hayvanın girdiğinin yanında, hızanın tam olarak sağlanamaması durumunda da sırasında bobinler insan ve 2 saniyeden daha arasında fazla süredeminimum kaldığının algılanması akı bağlaşımının göreceli olarak iyi olmasını sağlayabilecek durumunda canlı nesne algılayıcı özelliğiveya sayesinde eli/ayağı kadar küçük yapılar bu güç sargı yapıları üzerine de çalışmalar yapılmaktadır. aktarımı durdurulur. boyutlara sahip bir hayvanın girdiğinin ve 2 saniyeden daha sürede kaldığının Ticari Uygulamalar Her iki özellik için de fazla enerji transfer verimini azaltmayacak algılanması durumunda canlı nesne algılayıcı şekilde çeşitli sensör teknolojilerinden faydalanılmaktadır. TGA sistemleri üzerinde dünyanın pek çok yerinde çalışmaKapasitif algılayıcılar, dielektrik olarak kabul eden lar yapılmakta olup, bu çalışmaların sonucunda bazı ticari özelliği sayesinde güçhavayı aktarımı durdurulur. bir RC osilatörü vasıtasıyla kapasitif alan oluşturur. Bu ürünler elde edilmiştir. Çizelge 3’te bu ürünlere ilişkin Her iki özellik için de enerji transfer kapasitif alanın içine giren metal veya metal olmayan cisimtemel bilgiler verilmektedir. verimini azaltmayacak şekilde çeşitli sensör teknolojilerinden faydalanılmaktadır. Kapasitif algılayıcılar, havayı dielektrik olarak kabul eden bir RC osilatörü vasıtasıyla kapasitif alan Fosil yakıtların tükenmeye yüz tutmaları ve çevreye verdiği zararlar nedeniyle oluşturur. Bu kapasitif alanın içine giren metal elektrikli araçlar önemli bir seçenek olarak tartışılmaktadır. Elektrikli araçların bataryalarının hızlı ve etkin doldurulamaması, bu araçların yaygınlaştırılmasının önündeki engellerden biridir. Temelleri 1800’lü yılların sonlarında Tesla tarafından kurulan temassız güç aktarım sistemleri, bu engeli aşmaya yönelik olarak yeniden araştırmacıların gündemine girmiştir. 32 2016 Eylül • Sayı-458 do s Çizelge 3: Ticarileşmiş Uygulama Örnekleri (BY: Bilgi Yok) Frekans (kHz) Güç (kW) Hava Aralığı (cm) Verim (%) WITRICITY 85 3.3 10-20 90 QUALCOMM 85 3.3-6.6-7-20 13-18 80-9 EVATRAN 19.5 3.3 10 89 BOMBARDIERPRIMOVE BY 22-200 BY BY CONDUCTIXWAMPFLER 20 60-180 4 >90 MOMENTUM DYNAMICS BY 3.3-10 61 92 Firma İsmi (Faaliyet Yılı/Yeri) FRAUNHOFER IWES BY 0.4-3.6 20 93-95 FRAUNHOFERISE 100 22 13 97.4 BRUSA 81-90 3.7 13 90 Fast In Charge Projesi 13-25 35 9 92 Sonuç Fosil yakıtların tükenmeye yüz tutmaları ve çevreye verdiği zararlar nedeniyle elektrikli araçlar önemli bir seçenek olarak tartışılmaktadır. Elektrikli araçların bataryalarının hızlı ve etkin doldurulamaması, bu araçların yaygınlaşmasının önündeki engellerden biridir. Temelleri 1800’lü yılların sonlarında Tesla tarafından kurulan temassız güç aktarım sistemleri, bu engeli aşmaya yönelik olarak yeniden araştırmacıların gündemine girmiştir. TGA sistemleri hakkında genel bilgiler vermeyi amaçlayan bu yazının konuya ilgi duyan mühendisler için yararlı olacağı düşünülmektedir. Kaynaklar [1] W. W. Massie and C. R. Underhill, “The future of the wireless art,” Wireless Telegraphy Telephony, pp. 67–71, 1908. [2] J. Garnica, R. A. Chinga and J. Lin, “Wireless Power Transmission: From Far Field to Near Field,” in Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1321-1331, June 2013. [3] Secor, H. W., “Tesla Apparatus and Experiments—How to Build Both Large and Small Tesla and Oudin Coils and How to Carry On Spectacular Experiments With Them,”, Practical Electrics, November 1921. [4] A.B. Kurs, A. Karalis, R. Moffatt, J.D. Joannopoulos, P.H. Fisher, and M. Soljacic, “Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances”, Science, 317, pp. 83-86, (2007). [5] Chwei-Sen Wang; Stielau, O.H.; Covic, G.A., “Design considerations for a contactless electric vehicle battery 2016 Eylül • Sayı-458 charger,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on , vol.52, no.5, pp.1308,1314, Oct. 2005. [6] Stielau, O.H.; Covic, G.A., “Design of loosely coupled inductive power transfer systems,” Power System Technology, 2000. Proceedings. PowerCon 2000. International Conference on, vol.1, no., pp.85-90 vol.1, 2000. [7] https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-and-media/ press-releases/presseinformationen-2013/cables-no-longer-needed. [8] Budhia M., Covic G. A. ve Boys J. T., “Design and Optimization of Circular Magnetic Structures for Lumped Inductive Power Transfer Systems,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 11, pp. 3096-3108, Nov. 2011. [9] Aditya K. ve Williamson S. S., “Design considerations for loosely coupled inductive power transfer (IPT) system for electric vehicle battery charging - A comprehensive review,” Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), 2014 IEEE, Dearborn, MI, 2014, pp. 1-6. [10] Kalwar, K.A., Amir, M., Mekhilef, S.; “Inductively coupled power transfer (ICPT) for electric vehicle charging – A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 47 (2015) 462–475 [11] Wang C. S., Covic G. A., Stielau O. H., “Power transfer capability and bifurcation phenomena of loosely coupled inductive power transfer systems,” IEEE Transaction on Industrial Electronics, vol. 51, no. 1, pp. 148–157, Feb. 2004. [12] Villa J. L., Sallan J., Sanz Osorio J. F. ve Llombart A., “High-Misalignment Tolerant Compensation Topology For ICPT Systems,” in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 2, pp. 945-951, Feb. 2012. [13] Chwei-Sen Wang; Covic, G.A.; Stielau, O.H., “Investigating an LCL load resonant inverter for inductive power transfer applications,” Power Electronics, IEEE Transactions on , vol.19, no.4, pp.995,1002, July 2004 [14] Valtchev S., Borges B., Brandisky K. ve Klaassens J. B., “Resonant Contactless Energy Transfer With Improved Efficiency,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, no. 3, pp. 685-699, March 2009. [15] Sakamoto H., Harada K., Washimiya S., Takehara K., Matsuo Y. ve Nakao F., “Large air-gap coupler for inductive charger for electric vehicles,” in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 35, no. 5, pp. 3526-3528, Sep 1999. [16] Kim J. ve arkadaşları., “Coil Design and Shielding Methods for a Magnetic Resonant Wireless Power Transfer System,” in Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1332-1342, June 2013. [17] Nagatsuka Y., Ehara N., Kaneko Y., Abe S., Yasuda T., “Compact contactless power transfer system for electric vehicles,” Power Electronics Conference (IPEC), 2010 International, Sapporo, 2010, pp. 807-813. [18] Budhia M., Covic G. ve Boys J., “A new IPT magnetic coupler for electric vehicle charging systems,” IECON 2010 - 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, Glendale, AZ, 2010, pp. 2487-2492. [19] Hui S. Y. R., Zhong W. Ve Lee C. K., “A Critical Review of Recent Progress in Mid-Range Wireless Power Transfer,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 29, no. 9, pp. 4500-4511, Sept. 2014. 33 ya ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ
