Power Electronic 1

GÜÇ ELEKTRONİĞİ II
ANAHTARLAMALI DA-DA ÇEVİRİCİLER
Yrd. Doç. Dr. Bilal GÜMÜŞ
Dicle Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
1
Anahtarlamalı modun kullanımı nedir?
Bu devre nasıl gerçeklenebilir?
2
Çözüm 1:
Direnç ile gerilimin bölünmesi
3
Çözüm 2:
Seri geçiş regülatörü (Tranzistör lineer bölgede çalıştırılır)
4
Çözüm 3:
Anahtarlamalı mod çevirici kullanımı
5
Çözüm 4:
İdeal kayıpsız devre (Harmoniklerin elimine edilmesi için
L-C alçak geçiren filtrenin kullanılması )
6
Çözüm 5:
Çıkış geriliminin regülasyonu için kontrol devresinin
eklenmesi
7
DA-DA ÇEVİRİCİLER
DA-DA kıyıcılar, ayarlanmış anahtarlamalı DA-DA güç kaynaklarında ve DA motor
sürücü uygulamalarında kullanılmaktadır. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bu
çeviricilerin girişinde hat geriliminin doğrultulmasıyla elde edilmiş, genellikle
ayarsız doğru gerilim bulunmaktadır. Bu nedenle girişte, hat gerilimindeki
değişimlerin sonucunda iniş çıkışlar meydana gelir. Anahtarlamalı d.a-d.a kıyıcılar,
ayarsız d.a girişi, istenilen gerilim kademesinde, denetimli d.a çıkışa çevirmek için
kullanılırlar. Bu üç çevirici arasında yalnızca alçaltıcı ve yükseltici çeviriciler temel
çevirici yapılarıdır. Alçaltıcı-yükseltici çevirici bu iki temel yapının birleşimidir
V denetim
Akümülatör
AA Hat
Gerilimi
Denetimsiz
Diyolu
Doğrultucu
DA
Regülesiz
Filtre
kondansatör
DA
Regülesiz
DA-DA
Dönüştürücü
DA
Regüleli
Yük
DA-DA çeviriciler incelenirken bunların sürekli çalışma durumunda oldukları ve
aşağıdaki varsayımlar kabul edilecektir.
Anahtarlar ideal kabul edilecektir
Devrede bulunan endüktif ve kapasitif elemanlardaki
kayıplar ihmal edilecektir.
DA-DA çeviricilerinin girişindeki giriş doğru geriliminin
iç empedansının sıfır olduğu varsayılacaktır.
Giriş gerilimi bir pilden sağlanabileceği gibi, çoğunlukla, yukarıdaki şekilde de
görüldüğü gibi, AA şebeke geriliminin diyotlu doğrultucu ile doğrultulmasıyla elde
edilir. AC-DC dönüştürücü çıkışına paralel olarak büyük kapasiteli bir filtre
kondansatörünün bağlanmasıyla, düşük iç empedanslı ve düşük dalgalanmalı bir
doğru gerilim elde edilir
DA-DA ÇEVIRICI TÜRLERI

Endüktanslı izolesiz DA-DA Dönüştürücüler
Alçaltıcı Çevirici (Buck Tipi)
 Yükseltici Çevirici (Boost Tipi)
 Alçaltıcı Yükseltici Çevirici (Buck-Boost)
 Cúk Çevirici


Kıyıcı Türü DA-DA Dönüştürücüler
Tek Bölgeli DA Kıyıcısı
 İki Bölgeli DA Kıyıcısı
 Dört Bölgeli DA Kıyıcısı (Tam Köprü Çevirici)

10
DA-DA ÇEVIRICI TÜRLERI

Endüktanslı ve İzoleli DA-DA Dönüştürücüler
İleri Yönlü DA-DA Dönüştürücü (Forward)
 Geri Dönüşlü DA-DA Dönüştürücü (Flyback)
 Cuk Türü İzoleli DA-DA Dönüştürücü

11
DA-DA ÇEVIRICILERIN KONTROLÜ
V0
Vd
+
V0
Vd
V0
-
ton
toff
t
TS
12
DA-DA ÇEVIRICILERIN KONTROLÜ
V 0(istenen)
Kuvvet
lendirici
V 0(gerçek)
V denetim
Karşılaştırıcı
Tekrarlanan
Dalga Şekli
Vst =Testere dişi gerilim
Anahtar denetim
işareti
V denetim
D
ton Vdenetim

Ts
Vst
İletim( Vdenetim >V st )
Anahtar denetim işareti
ton
TS
toff
Kesim( Vdenetim <V st )
13
ALÇALTICI (BUCK) DC-DC ÇEVIRICILER
14
ALÇALTICI (BUCK) DC-DC ÇEVIRICILER
15
16
SÜREKLİ AKIM ÇALİŞMA DURUMU
V d-V 0
A
t
B
-V 0
IL
I L=I0
t
toff
ton
L
L
IL
IL
+ VL -
+ VL +
Vd
C
V0
-
+
Vd
C
V0
-
17
SÜREKLİ AKIM ÇALİŞMA DURUMU
Çıkış Gerilimi:
18
SÜREKLİ AKIM ÇALİŞMA DURUMU
ÇALİŞMA PRENSİBİ
19
SÜREKLİ AKIM ÇALİŞMA DURUMU
ÇALİŞMA PRENSİBİ
20
SÜREKLİ AKIM ÇALİŞMA DURUMU
ÇALİŞMA PRENSİBİ
21
SÜREKLI
VE SÜREKSIZ AKIM ARASINDA
SINIR OLMA DURUMU
22
SÜREKLI
VE SÜREKSIZ AKIM ARASINDA
SINIR OLMA DURUMU
Ortalama endüktans akımı:
23
24
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
25
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
26
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
27
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
28
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
29
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
30
SÜREKSIZ AKIM DURUMU
31
ÇIKIŞ GERILIMINDEKI DALGALILIK
V L(t)
Vd -V 0
t
TS
-V 0
iL(t)
 Q
IL /2
IL =I0
TS/2
t
Önceki incelemelerde, çıkış
filtresindeki kapasitenin çok
büyük olduğu ve dolayısıyla
v0(t)=V0 olarak gerilimin düz
olduğu varsayılmıştı. Ancak,
çıkış gerilimindeki dalgalanmalar uygulanabilir bir
kapasite değeri için Şekil‘deki
dalga şekilleri göz önüne
alınarak sürekli akım iletimi
durumu için hesaplanabilir.
V0 (t)
V 0
V0
t
32
ÇIKIŞ GERILIMINDEKI DALGALILIK
V L(t)
Vd -V 0
t
TS
-V 0
iL(t)
 Q
IL /2
IL =I0
TS/2
t
Endüktans akımı iL üzerindeki
tüm dalgalanmanın kapasite
üzerinden aktığı ve akımın
ortalama bileşenin de direnç
üzerinden yüke aktığını
varsayarak, Şekil ‘deki taralı
alan ΔQ'luk ek yüklenmeyi
göstermektedir. Bu durumda
iki tepe değer arası gerilim
dalgalanma ΔV0
V0 (t)
V 0
V0
t
33
34
 fC 
ΔV0 1 T (1  D) π



(1  D) 
V0
8
CL
2
 fS 
2
S
2
2
Denklem’de görüldüğü gibi, gerilim dalgalanması, alçak geçiren filtrenin çıkıştaki fc
köşe frekansının fC << fS olacak şekilde seçilmesiyle en küçük değerine getirilebilir.
Ayrıca dalgalanma, kıyıcı sürekli akım durumunda çalıştığı sürece çıkış gücünden
bağımsızdır. Benzer bir inceleme süreksiz akım iletimi durumu için de yapılabilir.
Anahtarlamalı güç kaynaklarında çıkış gerilimindeki dalgalanmanın oldukça küçük
olması gerektiğini göz önünde bulundurmalıyız. Bu nedenle önceki kısımlarda
yapılan v0(t)=V0 varsayımı geçerlidir.