GÜÇ ELEKTRONİĞİ

1

GÜÇ ELEKTRONİĞİDoç. Dr. Nurettin ABUT

Kocaeli ÜniversitesiMühendislik Fakültesi

Elektrik Mühendisliği BölümüGÜÇ

ELEKTRONİĞİ Doç. Dr. N. ABUT

Dr.N. Abut KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİGÜÇ ELEKTRONİĞİ GENEL KAPSAM

2

C2

T1 D2

D1 R4 C3 RY +

VS

L1=10mH R2=12,5 C1=0,33 GTO

35W 100V L2

+ DGA Tr1 5mH girişi 45 2N6292 30V 10V 4W R5 R3 (b) 20KHz 100 50 15W0V

Doç.Dr.Nurettin ABUT

Kocaeli Üniersitesi

Mühendislik Fakültesi

2002

GÜÇ ELEKTRONİĞİ-1

Bu Kitap REFERANS

ALINARAK DERS ANLATILMAKTADIR

Genel Konularda

Referanslarda Verilen Diğer

Kaynaklardadan da Yararlanılabilir.

3

İÇİNDEKİLER

Ek – D FOURIER ANALİZİ

VE DENKLEMLERİ

Ek – E (ELEKTRİK- ELEKTRONİK

PROBLEMLERİ İÇİN)

YARDIMCI FORMÜLLER

REFERANS KAYNAKLAR

YARARLI EK

HATIRLATMALAR

Ek – A ÜÇ FAZLI SİSTEMLER

Ek – B MAGNETİK DEVRELER

Ek – C DA GEÇİCİ DURUM

ANALİZİ (ve LAPLACE

DÖNÜŞÜMLERİ)


4

Güç elektroniği yarıiletken devreler, Anahtarlama anında ve güç dönüşümünde

oluşan kayıpları azaltırlar. Çok kısa sürede anahtarlama yaparlar. Açma-kapama anlarında harmonik

bileşenler oluştururlar. Bu olumsuz etkileri yok etmek veya en

aza indirmek gerektiğinden, harmonik önleme düzenekleriyle birlikte karmaşık yapıda olmasına neden olur.


5

Genel olarak güç yarıiletken elemanları;

Doğrultucu diyotları,Güç tranzistörleri Güç MOSFET'leri ( Tristörler veya SCRs

Şeklinde sınıflandırılabilir.


6


Şekil 1.1. Güç Elektroniğinde enerji dönüştürme şekilleri

3

1

2 4 DA DA

AA AA

7

Güç elektroniği gelişmesinden önce, güç denetimi klasik yöntemler kullanılmasına karşılık, yarıiletken teknolojisinin gelişmesiyle yerini, güç elektroniği elemanlı devrelere bırakmıştır. Başlangıçta açma-kapama olarak tasarlanan güç kumandası, sonraları hem açma-kapama ve hem de denetim amaçlı olarak geliştirilen yöntemler genel olarak sınıflandırılacak olursa;


8

Şekil B5 Tek fazlı bir ototransformotoru

i1

i2 + + v1 N1 N2 v2 - - 1=+

S1

Elle (Manual) kumanda Gaz tüpleriyle (Lambalar) kumanda: Dirençle kumanda: Değişken reaktansla kumanda: Oto transformotorları ile kumanda: Döner makinalarla kumanda:


Şekil B1.(a)Magnetik halka çekirdek, (b)teorik B-H mıknatıslama özeğrisi

i l r N A (a)

B [weber/m2]

Bdoy Br

-Hc H artıyor H azalıyor Başlangıç (B=0) H [A-tur] -Bdoy (b)

9



10

Yarıiletken elemanlarla kumanda:

Bu elemanlar; Diyotlar, Tristörler, Güç tranzistörleri ve Güç MOSFET'leri

olarak güç elektroniğinin temel yarıiletken devre elemanlarını oluştururlar.


Yarıiletken (Diyot, SCR, Triyak, IGBT, MOSFET, GTO, LASCR,

MCT) görünüşü

11

Yarıiletken elemanlarla kumanda


12

1.2. ELEKTRONİK ANAHTARLAMA İLE GÜÇ DENETİMİ

Güç denetiminde, bu yöntemlerin kullanımı artık hemen hemen tarihe karışmak üzeredir. Günümüz teknolojisinde güç denetiminin;

Elemanlarının küçük boyutta olması, Ömürlerinin uzun olması, Otomasyonda bilgisayar denetimine

imkan tanıması gibi birçok avantajlarından dolayı elektronik devrelerle yapılması tercih edilmektedir.


+Vcc +VA

Tr SCR

+Vbe

VG

F

13

Faz denetimi: Faz denetim devreleri, genelde bir tristör ve bir

doğrultucu ünitesinden oluşmakta ve tek fazlı bir yükü hem DA ve hem de AA olarak besleyebilir.

AYükün denetimi


RYAA A + vYAA SCR

vS G vSCR

- iSCR iG

K

14


+ RYDA vYDA

vS A

- SCR iSCR G vSCR

iG K

Faz denetimi: DA Yükün denetimi

15

Tetik leme kumanda darbeleri

(pulses) olmadan tristör iletime geçmez. Tristörün tam peryotta iletime geçmesi için her pozitif yarı peryot başında tetiklenmesi gerekir.


16


vs Vm

0 /3 2 3 t

-Vm vDA

Vm 0 /3 2 3 t VG

0

iSCR =iY Im

0 /3 2 3 t vSCR Vm 0 /3 2 3 t vYDA

Vm 0 /3 2 3 t

(b)

vs Vm

0 /3 2 3 t

-Vm vDA

Vm 0 /3 2 3 t VG

0

iSCR iY Im

0 /3 2 3 t vSCR Vm 0 /3 2 3 t vYAA

Vm 0 /3 2 3 t -Vm (a)

Şekil 1.2.(a) da bir

RY yükünün AA ile

besleme, (b) de DA ile ve tek tristör kullanılarak, beslenmesi sırasında tristörün 60° de tetiklenmesi sonucu tristör ve yük akım-gerilimlerinin değişimleri görülmektedir.

17


Sıfır gerilim anahtarı ile denetim:


18


Şekil 1.3.Sıfır gerilim anahtarı (a) Tam yük, (b) Yarım yük, (c) Yükü düşük oranda besleme durumunda gerilim değişimleri.

vY Vm (a)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t vY Vm (b)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t vY Vm (c)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t

19


Şekil 1.3.Sıfır gerilim anahtarı (a) Tam yük, (b) Yarım yük, (c) Yükü düşük oranda besleme durumunda gerilim değişimleri.

vY Vm (a)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t vY Vm (b)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t vY Vm (c)

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 t

20


Şekil 1.4.Tek fazlı evirici için prensip devre

Filtre Devresi

Tr1 T1 T2

+ vS - + RY

- 1:1 1:16 Tr2

21


Şekil 1.5.Elektronik güç denetimi devreleri çıkış eğrileri değişimi (a)Faz denetimi, (b)Sıfır gerilim anahtarı, (c)Evirici.

v(t)

Vm 0 /3 2 3 4 t

v(t)

Vm 0 /3 2 3 4 t

v(t)

Vm 0 2 3 4 t

-Vm

22


23

Güç ElektroniğiDrç Nurettin ABUT

Teşekkürler!!Tekrar görüsmek

üzereThank you for interest and

attention

Documents

GÜÇ ELEKTRONİĞİ