Geri Dön

Yeni bir yumuşak anahtarlamalı, yüksek güç faktörlü ve yüksek verimli tek fazlı ac-dc dönüştürücünün geliştirilmesi ve gerçekleştirilmesi

Developing and application of a new soft-switched single phase ac-dc converter with high power factor and high efficiency

  1. Tez No: 444723
  2. Yazar: SUAT YILDIRMAZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HACI BODUR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 114

Özet

Enerjinin verimli kullanılması, hem endüstride hem de akademik alanda günümüzün en çok çalışılan konularından birisidir. Gelişen teknoloji ve bu duruma bağlı olarak enerji tüketiminin artmasıyla birlikte, yüksek enerji verimli cihazların kullanımına dünya genelinde önem verilerek çeşitli güç seviyelerindeki cihazlar için enerji verimliliği standartları getirilmiştir. Günümüzde kullanılan Kesintisiz Güç Kaynakları (UPS), Anahtarlamalı Güç Kaynakları (SMPS), batarya şarj sistemleri, ark fırınları gibi lineer olmayan sistemler çektikleri harmonik akımlar nedeniyle şebekeyi bozmaktadırlar. Şebekedeki harmonikler, hassas elektronik cihazlarda hatalara ve bozulmalara neden olurlar. Ayrıca çekilen reaktif güç nedeniyle iletim ve dağıtım hatlarında ilave kayıplar oluşur. Bu istenmeyen durumların önlenmesi için, tasarlanan cihazların uyması gereken ulusal ve uluslararası standartlar geliştirilmiştir. Bu standartlara uyulabilmesi için Güç Faktörü Düzeltilmesi (PFC) işlemi uygulanır. Güç faktörü, pasif olarak hantal ve pahalı pasif filtreler veya karmaşık ve pahalı aktif filtreler ile düzeltilebilir. Günümüzde ise düzeltme işlemi birçok avantajı olan yüksek frekanslı AC-DC yükseltici dönüştürücü temelli PFC devreleri ile sağlanır. Kaliteli ve ucuz bir PFC devresinin yapılabilmesi için AC-DC dönüştürücünün mümkün olduğu kadar yüksek bir frekansta çalıştırılması gerekmektedir. Çalışma frekansını yükseltmek ise devrede, yüksek anahtarlama kayıpları, Elektro Manyetik Girişim (EMI), toplam verimin düşmesi gibi sorunlara yol açar. Bu sorunların giderilmesi için kullanılan teknik, güç elektroniğinde Yumuşak Anahtarlama (SS) olarak adlandırılır. Bu tezde, aktif güç faktörü düzeltme işlemi için yeni bir Yumuşak Anahtarlamalı, Yüksek Güç Faktörlü ve Yüksek Verimli Tek Fazlı AC-DC dönüştürücü gerçekleştirilmiştir. Sunulan dönüştürücüde tüm yarı iletkenler yumuşak çalışır. Ana anahtar Sıfır Gerilimde Geçiş (ZVT) ile iletime girer, Sıfır Gerilimde Anahtarlama (ZVS) ile iletimden çıkar. Yardımcı anahtar sıfır akımda anahtarlama (ZCS) ile iletime, ZVS ile kesime girer. Bastırma hücresinde kullanılan orta uçlu trafo vasıtasıyla yardımcı anahtarda oluşan akım stresi önemli ölçüde azaltılarak verimin arttırılması sağlanır. Sunulan dönüştürücüde anahtarlar üzerinde herhangi bir ilave akım ve gerilim stresi bulunmaz. Geliştirilen dönüştürücünün sürekli halde durum analizi yapılmış ve bu teorik analiz 100 kHz ve 2 kW'lık bir prototip ve simulasyon ile doğrulanmıştır.

Özet (Çeviri)

One of the most popular topics in both industry and academia is using energy efficiently. Energy consumption is increased with technological development, so people consider important to prefer high efficiency devices which are up to international standarts. Nowadays, non-linear devices like Uninterruptible Power Supplies (UPS), Switching Mode Power Supplies (SMPS), battery chargers and arc furnaces cause deterioration on the power grid. Harmonics on the grid cause failures on sensitive electronic devices. In addition to this, harmonic currents cause additional losses on the transmission and distribution lines. National and international standards have been developed for electronics devices to overcome these issues. Power Factor Correction (PFC) is applied to be up to these standards. Power factor can be improved by using passive, expensive and bulky filters or expensive active filters. Nowadays, power factor can be improved by using high frequency power factor corrected AC-DC boost converters. To achieve high quality and cheap PFC circuit, AC-DC converter must be operated as high frequency as possible. Increasing frequency causes high switching losses, Electro Magnetic Interference (EMI) and low efficiency on the circuit. To overcome these issues, soft switching (SS) techniques are applied. In this thesis, a new soft-switched power factor corrected and high efficiency AC-DC boost converter is proposed. All semiconductors are operated softly. The main switch is turned on with Zero Voltage Transition (ZVT), turned off with Zero Voltage Switching (ZVS). The auxiliary switch is turned on with Zero Current Switching, turned off with ZVS. The current stress on the auxiliary switch is decreased dramatically by using center tapped transformer on the new snubber cell so overall efficiency is increased. There are no additional voltage and current stresses on the switches. Detailed analysis of the proposed converter has been performed and verified by both simulation and experimentally, 2 kW 100 kHz prototype.

Benzer Tezler

  1. Yeni bir yumuşak anahtarlamalı ve yüksek güç faktörlü AC-DC dönüştürücünün geliştirilmesi ve gerçekleştirilmesi

    Developing and implementation of a new soft switched and high power factor AC-DC converter

    SEVİLAY ÇETİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HACI BODUR

  2. Design and analysis of high efficient AC-DC power factor corrected converters for on-board battery charging system in electric vehicles

    Elektrikli araçlarda dâhili batarya şarj sistemi için yüksek verimli AA-DA güç faktörü düzeltilmiş dönüştürücülerin tasarımı ve analizi

    ÖMER TÜRKSOY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET TEKE

  3. Design and analysis of soft switched interleaved boost-flyback pfc converter for AC–DC led driver

    AA-DA led sürücüleri için yumuşak anahtarlamalı sarmaşık yükselten-flyback gkd dönüştürücü devre tasarımı ve analizi

    KAMIL ABDULWAHID HAMEED HAMEED

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NACİ GENÇ

  4. Rezonans devreli ve yumuşak anahtarlamalı yeni bir tek aşamalı PFC devresinin geliştirilmesi

    Improvement of a new single stage PFC circuit with resonant circuits and soft switching

    ERDEM AKBOY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HACI BODUR

  5. Geliştirilmiş bir kayıpsız pasif bastırma hücreli PFC devresinin tasarımı ve gerçekleştirilmesi

    Improvement of a new soft switching passive snubber cell for PFC converters

    HÜSEYİN YEŞİLYURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Mühendislik BilimleriYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. HACI BODUR