Sıfır gerilimde anahtarlamalı, faz kaydırmalı rezonant PWM kontrollü, tam köprü DC-DC dönüştürücü tasarımı ve uygulanması

Bu çalışmanın konusu; tam köprü DC-DC dönüştürücülerin gelişmiş bir versiyonu olan faz kaydırmalı rezonant pwm tekniği ile kontrol edilen, yüksek verimli tam köprü DC-DC dönüştürücü tasarımı ve uygulamasının yapılmasıdır. Tezin asıl konusu olan tam köprü dönüştürücü, DC giriş gerilimi ve DC çıkış gerilimine sahiptir. Tezin uygulanması esnasında kolaylık sağlaması açısından ve yüksek güçte ve gerilimde laboratuvar tipi DC güç kaynaklarının çokça kullanılmaması sebebiyle, tasarlanan devrenin girişi AC şebekeden bir güç faktörü düzeltici yükseltici dönüştürücü ile beslenmektedir. Bu sayede şebekeden çalışma esnasında çekilen akımın düşük harmonik değerlerine sahip olması ve şebeke tarafında bozucu etkisinin minimum düzeye inmesi sağlanmaktadır. Yükseltici dönüştürücünün çıkışı olan yüksek DC gerilim ise sıfır gerilimde anahtarlamalı tam köprü DC-DC dönüştürücünün giriş katını oluşturmaktadır. Her iki devrenin de kontrol katının beslemesi flyback tipi bir DC-DC dönüştürücü ile sağlanmaktadır. Flyback dönüştürücü, yükseltici dönüştürücünün çıkışı ve dolayısıyla SGA tam köprü dönüştürücünün girişindeki yüksek DC gerilimden beslenmekte ve yapısı gereği izole çıkış gerilimlerini oluşturmaktadır. Kontrol entegreleri, flyback DC-DC dönüştürücü tarafından oluşturulan izole beslemelerin gerekli noktalara referanslanmasıyla beslenmektedir. Tasarlanan tam köprü DC-DC dönüştürücü 1900 W gücündedir ve 380 V DC giriş geriliminden beslenmektedir. 57.6 V çıkış gerilimi ve 33 A çıkış akımı değerlerine sahiptir. Çıkış gerilimi, özellikle dört adet kurşun-asit akünün boost şarj gerilimine eşit olacak şekilde seçilmiştir. Bu sayede devrenin çıkışı hem bir DC gerilim kaynağı olarak kullanılabilmekte, hem de akü şarj cihazı olarak kullanılabilecek şekilde bir akım limiti fonksiyonu eklenmesine imkan sağlamaktadır. Çıkış gerilimi, giriş geriliminden izoledir. İzolasyon ise tam köprü DC-DC dönüştürücü topolojisi sayesinde bir yüksek frekanslı trafo ile sağlanmaktadır. DC gerilim önce yüksek frekanslı trafo üzerinde 75 kHz frekansında bir kare dalga AC gerilime dönüştürülmekte, trafonun sekonderinde ise dönüştürme oranında indirgenmiş bu gerilim, yüksek frekansta çalışabilen güç diyotları aracılığıya doğrultulmaktadır. Doğrultulduktan sonra ise bir bobin ve DC elektrolitik kondansatörler vasıtasıyla oluşturulan bir alçak geçiren filtreden geçirilerek tam DC gerilim çıkışta oluşturulmaktadır. Bu devrede kullanılan yüksek frekanslı trafo sayesinde hem gerilim dönüşümü kolayca giriş ve çıkış gerilimleri arasında yapılabilmekte hem de izolasyon istenen uygulamalarda doğal olarak izolasyon sağlanmaktadır.