Üç seviyeli T-tipi izole iki yönlü DA-DA dönüştürücü tasarımı ve gerçek zamanlı uygulaması

İki yönlü dönüştürücüler, enerji, otomotiv ve demiryolu, havacılık ve uzay, kesintisiz güç kaynağı gibi çeşitli endüstrilerde enerjinin depolanmasında anahtar rol üstlenmektedirler. İki yönlü dönüştürücüler için, endüstride, geleneksel topolojiler ve bu topolojilerden türetilmiş iki seviyeli karma topolojilerin yanı sıra üç seviyeli modern topolojiler de mevcuttur. Ancak mevcut topolojiler maliyet, verimlilik ve güvenilirlik açısından ele alındığında, her birinin kendine özgü eksiklikleri bulunmaktadır. Genel olarak endüstride yönelim iki seviyeli geleneksel topolojilerden üç seviyeli modern topolojilere doğrudur. Uzun yıllar evirici, doğrultucu ve dönüştürücü uygulamalarında, I-tipi olarak bilinen üç seviyeli nötr kenetlemeli (NPC) topolojiler kullanılmıştır. Ancak maliyet ve güvenlik baskıları, endüstride I-tipi topolojinin muadili olan ve T-tipi olarak bilinen, üç seviyeli T nötr kenetlemeli (TNPC) topolojinin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bu çalışmada, son yıllarda evirici ve doğrultucu tasarımlarında başarılı bir şekilde uygulanan üç seviyeli T-tipi topoloji kullanılarak, simetrik yapıda, kontrolü kolay, düşük maliyetli, yüksek verim ve güvenirlikli bir izole, çift yönlü DA-DA dönüştürücünün analizi, simülasyonu, deneysel çalışması ve kapalı çevrim kontrolü sunulmuştur. Bu çalışmada, öncelikli olarak iki yönlü DA-DA dönüştürücülerin uygulama alanlarına değinilmiştir. Ardından, literatürde karşılaşılan topolojiler ve mevcut modülasyon yöntemleri sunulmuştur. Devamında, önerilen topolojinin teorik analizinin yanı sıra sürekli hal gerilim kazancı, güç aktarım karakteristiği ve güç aktarımında kritik öneme sahip kaçak endüktansın bağıntıları türetilmiştir. Simülasyon çalışmasında, teorik analizde elde edilen çıktıların doğrulanması yapılmış ve dönüştürücüde kullanılan devre elemanlarının gerilim dalga şekilleri analiz edilmiştir. Deneysel çalışmada 2kW gücünde bir prototip kullanılarak, teori ve simülasyon aşamasındaki analizler doğrulanmıştır. Bu bağlamda dönüştürücünün giriş gerilim ve güç aktarım karakteristiği incelenmiş ve %20-%100 arası yük koşullarında elde edilen verim sonuçları paylaşılmıştır. Son olarak, dönüştürücünün kapalı çevrim kontrolü, simülasyon yardımıyla elde edilen kontrolör katsayıları kullanılarak, bir DSP ile ayrık zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Dönüştürücünün kapalı çevrim performansı ise en kötü koşullar dikkate alınarak doğrulanmıştır.