Birim güç faktörlü dayanıklı dönüştürücü devresinin tasarlanması ve gerçekleştirilmesi

Modern elektronik devreler ve donanımlar, AA şebekesi için tam anlamıyla doğrusal bir yük olarak davranmamaktadırlar. Günümüzde, çoğu elektronik sistemde bir veya birden fazla anahtarlamalı dönüştürücü kullanılmakta ve bu dönüştürücüler şebekeden sinüzoidal olmayan bir akım çekmektedirler. Bu nedenle, güç hattına bağlı olan diğer donanımlar bundan etkilenerek problemler çıkarabilmekte, elektrik dağıtım hatlarında daha kalın kesitli kablolar kullanılması gerekmekte, şebekenin kullanılabilirliği ve verimi düşmektedir. Bu problemlerin üstesinden gelebilmek için şebekedeki harmonik bozulmanın kabul edilebilir bir seviyeye düşürülmesi gerekmektedir. Bu amaçla Güç Faktörü Düzeltme (GFD) yöntem ve devreleri geliştirilmiştir.Bu tez çalışmasında, klasik evirici sistemlerinin şebekeden çektikleri giriş akımını düzeltmek amacıyla eviricinin DA-link gerilimi bir GFD devresi üzerinden sağlanmıştır. DA-link gerilimi için kullanılan köprü doğrultucular, şebekeden Toplam Harmonik Bozulma (THB) değeri %70-80 seviyelerinde akım çekmektedir. Bu durumu ortadan kaldırmak için, tek katlı yaklaşım ile köprü doğrultucu çıkışına bağlanan yükseltici tip dönüştürücü devresini yüksek GF değeri elde edebilecek şekilde çalıştırmak ve regüleli değişken DA gerilim elde etmek amaçlanmıştır. GFD algoritmasında gerilim ve akım için iki adet denetleyici kullanılmaktadır. Yüksek GF ve değişken DA gerilim elde etmek için gerçekleştirilen GFD işlemi esnasında, giriş gerilimi, çıkış gerilimi, yük ve çekilen akımdaki değişimlerden ötürü dayanıklı bir akım denetleyiciye ihtiyaç duyulur. Bu çalışmada akım için hızlı ve daha dayanıklı olan Kayma Mod Denetleyici (KMD) yapısı tercih edilmiştir. KMD yönteminin değişken yapılı denetim özelliğinden ötürü ortaya çıkan çatırdama problemini azaltmak ve kararlılığı artırmak için bu denetim yöntemine Bulanık Denetim (BD) algoritması adapte edilerek Kayma Mod-Bulanık Mantık Denetim (KM-BMD) yöntemi akım denetleyicisi olarak kullanılmıştır. Tasarlanan denetleyici yapısının dayanıklılığı, giriş gerilimi, çıkış gerilimi ve yük değişimlerine karşı test edilmiştir. Tasarlanan GFD algoritması DS1103 Sayısal İşaret İşlemci (DSP) kullanılarak deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneğinin denetimi için MATLAB/Simulink' te hazırlanan algoritma MATLAB/Real Time Workshop and dSPACE Real Time Interface yardımıyla gerçek zamanlı kodlara dönüştürülmüştür. Bu şartlar altında 0.99 seviyesinde GF değerleri elde edildikten sonra, DA-DA dönüştürücü çıkış gerilimi iki seviyeli evirici için DA-link gerilimi olarak kullanılmış ve bu yapı ile asenkron motor sürülmüştür. Anahtarlama yöntemi olarak Uzay Vektör Darbe Genişlik Modulasyonu (UVDGM) algoritması tercih edilmiştir. Bu algoritma dsPIC30F4011 mikrodenetleyici kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Kullanılan algoritmaların, tasarlanan devrelerin ve sistemin bütününün farklı çalışma durumları altında performansı ortaya koyulmuştur. Elde edilen sonuçlar grafikler halinde sunularak, KM-BMD algoritmasının GFD işlemindeki başarısı gösterilirken, GFD' siz yapıya oranla gerçekleştirilen harmonik iyileştirme de tablolar ve grafikler halinde gösterilmiştir. Sonuç olarak, tasarlanan ve gerçekleştirilen bu sistem ile, 0.99 GF değeri, dayanıklı akım denetimi, değişken DA-link gerilimi ve düşük THB' ye sahip asenkron motor akımı sağlanmıştır.