Katodik koruma sistemleri için 4 bölgeli doğrultucu tasarlanması

Doğru akım (DA) raylı sistemlerinden toprağa sızan kaçak akımlar yakınlarındaki düşük dirençli akım yolunu temsil eden boru hattı gibi metal yapılar üzerinden devresini tamamlaması sonucu katodik koruma sistemlerinin işleyişini olumsuz yönde etkilemekte ve boru hatlarını korozyona karşı savunmasız kılmaktadır. Bu çalışmanın ilk aşamasında raylı sistemlerde kaçak akımların oluşmasına neden olan ray potansiyelinin, topraktaki dağılımı ve boru hattı üzerinde oluşturduğu potansiyel farkı incelemek adına ray hattı, boru hattı ve toprak direnç ağı olarak modellenmiştir. Oluşturulan model yakınsamalı bir yöntem ile çözülüp tren konumunun ve ray topraklama çeşitlerinin, boru hattının potansiyeline etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan ray ile boru hattı arasına rayda oluşan potansiyele ters bir potansiyel oluşturarak boru hattına doğru olan kaçak akımların yönünü değiştirmeyi amaçlayan özgün bir yöntem önerilmiştir. Tren konumunun 2 farklı senaryosunda oluşan ray potansiyelinin tersini oluşturmak için ray ve boru hattı arasına doğru akım kaynağı veya kaynaklarının anot ve katotları 29 farklı dizilimde yerleştirilmiştir. Her bir senaryo ve dizilim için boru hattı ile toprak arasındaki potansiyeli minimuma indiren kaynak akım ve gerilimleri optimizasyon yöntemiyle elde edilmiştir. Önerilen yöntem ile elde sonuçlardan uygun anot katot diziliminin, ray potansiyelinin boru ile toprak arasında oluşturduğu gerilimi %80 üzerinde azaltabildiği gözlemlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında gerekli akım ve gerilim değerlerini hızlı bir şekilde verebilen iki aşamalı 4 bölgeli doğrultucu tasarlanmıştır. Doğrultucunun ikinci aşamasında kullanılan tam köprü dönüştürücünün hem kesikli iletim modunda hem de sürekli iletim modunda hızlı tepki vermesi gerektiğinden dönüştürücünün 4 çalışma bölgesindeki küçük işaret devreleri iki iletim modu için de elde edilmiştir. Elde edilen devrelerden transfer fonksiyonları türetilmiş ve kontrolü etkileyen parametreler analiz edilmiştir. Bu parametreler ile 'katsayıları yüke bağlı değişen ardışık (kaskat) PI kontrolcü tasarımı' özgün yöntemi sunulmuştur. Önerilen kontrolcü ile ardışık PI kontrolcü PLECS benzetim ortamında karşılaştırılmıştır. Son olarak önerilen kontrolcü yöntemi 100W'lık prototip üzerinde uygulanmıştır. Deneysel sonuçlar önerilen yöntemin etkinliğini kanıtlamıştır.