bir fazlı pwm doğrultucu çalışması

BİR FAZLI PWM DOĞRULTUCU ÇALIŞMASI
BİR FAZLI BRIDGELESS DOĞRULTUCU
Bridgeless doğrultucuların temel gayesi; hem DC barada (Şekil A(a)'da, P-N müşteri barası) arzu edilen
seviyede doğru gerilimi üretmek, hem de doğrultucunun şebekeden çektiği is(t) kaynak akımının
sinüzoidal formda olmasını sağlamaktır.
GÜÇ DEVRESİ ve ÇALIŞMA PRENSİBİ
Şekil A (a)'da görüldüğü gibi, 4 adet transistöre 4 adet ters yönde diyot bağlanmıştır. Amaç, doğru
gerilim olan Vyük gerilimini arzu edilen değere çekmektir. Bu devrenin amacına uygun çalışabilmesi için
Vyük >VSmax şartının sağlanmasıdır. Bu devre iki (bipolar PWM) veya üç seviyeli (unipolar PWM) olarak
da kullanılabilir.
Devrede mümkün olan anahtarlama seçenekleri şunlardır:
1) T1 ve T4 ON ve T2 ve T3 OFF. Bu durumda Vab = Vyük olacaktır. (Şekil b)
2) T1 ve T4 OFF ve T2 ve T3 ON. Bu durumda Vab = -Vyük olacaktır. (Şekil c)
3) T1 ve T3 ON ve T2 ve T4 OFF
veya T1 ve T3 OFF ve T2 ve T4 ON. Bu durumda Vab = 0 (Şekil d)
Kaynak self (Ls) geriliminin ani değeri;
di ( t )
v L ( t )  L L  vS ( t )  kVyük
dt
(1)
olacaktır. (1) eşitliğinde, k değeri 1,-1 veya 0 değerlerinden birini alacaktır.
Eğer k=1 ise, kaynak self gerilimi ani değeri negatif olacak ve dolayısı ile is kaynak akımı ani değeri
azalacaktır.
Eğer k=-1 ise, kaynak self gerilimi ani değeri pozitif olacak ve dolayısı ile is kaynak akımı ani değeri
artacaktır.
Eğer k=0 ise, vs (t) değerine bağlı olarak is kaynak akımı ani değeri azalacak ya da artacaktır.
BRIDGELESS DOĞRULTUCU KONTROL ŞEMASI
Devrenin kontrol şeması Şekil B'de gösterilmiştir. Devrenin gerilim kontrolörü PI tipidir. Kontrolör, DC
çıkış gerilimini sürdürebilecek gerekli gücü kontrol etmeye çalışacaktır. Gerilim kontrolörü, giriş akım
genliğini kontrol eder. Bunun sonucu olarak, gerilim kontrolör çıkışı, kaynak geriliminin (vs) ani değeri
ile çarpılır. Bu çarpımın sonunda ise giriş akımı referans değeri (isref) elde edilir. Akım kontrolörü ya da
histerisiz akım kontrol yöntemi ile mevcut akım (is) olması gereken akım değeri (isref)'e benzetilmeye
çalışılır.
is(t) şebeke akımının değişimi (THD değeri: % 0.96)
Yük gerilimi ( Vyük ) değişimi
Şekil A(a) devresinde aşağıda verilen bridgeless devre parametreleri için, şebeke akımı ve yük gerilimi
dalga şekilleri yukarıda verilmiştir.
Devre parametreleri: R yük  53.3 ohm, Arzu edilen DC bara gerilim değeri:
Vyük  500 V,C=4000
μF, L=
135 μH, PI kontrolörde; P=4e-5; I=9e-3, Şebeke gerilim etkin değeri: V=220 V, şebeke frekansı: f=50
Hz.
ALTERNATİF AKIM KIYICILARI
1) Bir fazlı alternatif akım kıyıcıları
2) Üç fazlı alternatif akım kıyıcıları
Alternatif akım kıyıcılarında iki farklı yöntem kullanılır: 1) Faz Denetimi yöntemi, 2) Açık-Kapalı Denetim
BİR FAZLI ALTERNATİF AKIM KIYICILARI (Faz Denetimli)
A) Tam kontrollü AA kıyıcılar
Şekil 1. a) Omik yüklü AA kıyıcı devresi
Vyüketkin 
b) Devre eğrileri

Vm
 sin 

 
 (Vm sin wt ) * dwt 




Şekil 2. R,L yüklü AA kıyıcı devresi ve bu devreye ilişkin eğriler
Şekil 3. R,L yüklü AA kıyıcıda akım ve gerilim değişimleri
Tristör akımı i1 olmak üzere;
di ( t )
Vs
Vm sin wt  L   Ri( t )  i( t ) 
sin( wt  )  Ae (R / L) t ; Z  R   ( wL)
dt
Z
  tan(wL / R ) ; i( wt  )   ilk koşulu yukarıdaki akım denkleminde kullanılırsa;
A
i( t ) 
Vs
sin(   )e(R / L)(  / w ) elde edilir. Bu durumda tristör akımı;
Z


Vs
sin( wt  )  sin(   )e(R / L)( / w  t ) olacaktır.
Z
T1 tristörünün sıfıra gittiği açı β ise, aşağıdaki denklem yardımı ile bulunabilir:
sin(  )  sin(   )e(R / L)() / w )
T1 tristörünün iletimde kaldığı açı değeri ise;      olacaktır.
Vyüketkin 


sin  sin 

(   

)
 ( Vs sin wt ) * dwt  Vs




Eğer, i1 (tristör) akımının etkin değeri IT ise, yük akımının etkin değeri;
  I   I
I yüketkin  IT
 T
T olacaktır.
Şekil 3. L yüklü AA kıyıcıda akım ve gerilim değişimleri
AA kıyıcıda, yük saf endüktif olduğu durumda, tetikleme açısı α=90 derece olduğunda, yük akımı
kesintisiz ve tam bir sinüzoidal akım formunda olacaktır. Tetikleme açısı α>90 olduğunda ise, yük
akımında kesinti başlayacaktır. Yük akımı kesintili olduğunda (α>90), kaynak akımı ile kaynak gerilimi
arasında 90 derece faz farkı olmayacaktır. 90 derece faz farkı, kaynak gerilimi ile kaynak akımının ana
harmoniği arasında olacaktır (yük akımı ile kaynak akımının aynı şey olduğu yukarıdaki devreden
anlaşılır).
Tristör akımının (i1) ani akım denklemi için i( wt  )   ilk koşulu kullanılarak;
Vs
di ( t )
Vm sin wt  L   i ( t ) 
( cos wt  cos )
dt
wL
elde edilir.

 w  .
IT =((0.16* Vm *(π*cos(2*α)-2.0*α+1.5*sin(2*α)-α*cos(2*α)+ 6.28))/( L
))
  I   I
I yüketkin  IT
 T
T olacaktır.
Vyüketkin 
   

sin  sin(    )

(     

)
 ( Vs sin wt ) * dwt  Vs
 



B) Yarım kontrollü AA kıyıcılar
Vyüketkin 


 


  (Vm sin wt ) * dwt   (Vm sin wt ) * dwt 
 


 * ((sin )    .)  . * V 
Vyüketkin  (. * Vm
m