Seri paralel rezonans güç çeviricisinin analizi ve sayısal kontrollu tasarımının yapılması

Teknolojinin gelişimiyle birlikte, kullanılan elektronik cihazların artması ve bu cihazların yaygınlaşmasıyla gereken güç tüketiminin artması, güç çeviricilerinin önemini de arttırmaktadır. Güç elektroniğinin getirdiği değişikliklerle bu güç çeviricileri gün geçtikçe daha küçük boyutlarda ve daha yüksek verimlerde çalışmaktadır. Dünyadaki kaynakların sınırlı olması ve tüketilen enerjinin her geçen gün artmasıyla güç çeviricilerindeki enerji kaybının ve verimsizliğin etkisi artmaktadır. Dolayısıyla bu konu üzerinde çalışmalar daha düşük boyutta ve daha yüksek verimde çeviricileri elde edebilmek için süreklilik göstermektedir. Yarı iletken teknolojisinin gelişimiyle birlikte güç elektroniği konusunda çeşitli yapılar ortaya çıkmıştır. Anahtarlama modlu güç çeviricileri yapılarıyla yüksek frekanslarda anahtarlama yapılarak düşük değerli endüktans ve kapasite yapıları kullanılarak daha küçük boyutta ve daha yüksek verimde çalışabilen güç çeviricileri kullanılmaya başlanmıştır. Daha yüksek güçlerin gerektiği alanlarda anahtarlama modlu güç çevirici verimlerinin yetersiz kaldığı ve yüksek elektromanyetik girişimlerin görülmesiyle rezonans güç çevirici yapıları geliştirilmiştir. Rezonans çevirici yapılarıyla yüksek güçlerde daha yüksek verimlere ulaşılmıştır. Bu nedenle rezonans güç çeviricileri endüstride ve tüketici elektroniğinde sıkça kullanılmaktadır. Rezonans güç çevirici yapıları sıfır gerilimde anahtarlama ve sıfır akımda anahtarlama yapabilmeleri sebebiyle anahtarlama modlu güç çeviricilerine göre daha yüksek verimlere ulaşabilmektedir. Bu çalışmada rezonans güç çeviricilerinden bahsedilerek LLC rezonans çeviricisi analizi yapılmıştır. Temel harmonik yaklaşımı yapılarak devre parametrelerinin kazanç üzerindeki etkisi incelenmiş ve çevirici parametrelerinin belirlenme yöntemlerinden bahsedilmiştir. Ayrıca durum uzay analizleri yapılarak devre elemanları üzerindeki gerilim ve akım grafiklerinin frekansa göre değişimi incelenmiştir. Analizler yapıldıktan sonra belirlenen çalışma değerlerinde LLC güç çeviricisi tasarımı yapılarak devre benzetim programı üzerinde denemesi yapılmıştır. Rezonans tankında bulunan endüktans yerine devrede kullanılan transformatörün kaçak endüktansı kullanılmış ve belirlenen parametrelere uygun biçimde devrenin gerçeklemesi yapılmıştır. Gerçeklenen devrede kontrolör olarak Texas Instruments firmasına ait C2000 Launchpad mikrokontrolör kullanılmış ve C kodunda programlanarak sayısal olarak devrenin kontrolü sağlanmıştır. Çıkış geriliminin sabit tutulması için de PI algoritması kullanılmıştır. Devrenin çalışma koşulları içerisinde farklı giriş gerilimleri, farklı yük koşullarında testleri yapılmış ve analiz bölümünde oluşturulan kazanç karakteristikleriyle karşılaştırılmıştır. Bu kısımda rezonans tankında dolaşan akım grafiklerinin farklı çalışma frekanslarındaki değişimleri verilmiştir. LLC güç çeviricisinin sıfır gerilimde anahtarlama yaptığı gözlemlenmiş ve verim grafiği de oluşturularak çalışma sonuçlandırılmıştır.