TEK FAZLI MATRİS DÖNÜŞTÜRÜCÜNÜN ÇALIŞMA MODLARININ İNCELENMESİ

Abstract

Matris dönüştürücüler, sinüsoidal giriş ve çıkış dalga şekilleri, çift yönlü enerji akışı, kontrol edilebilir giriş güç faktörü, enerji depolayan reaktif elemanlarının olmayışı ve kompakt boyutlarından dolayı son yıllarda hem akademik hem endüstriyel alanda dikkatleri üzerine toplamıştır. Günümüzde gelişmiş yarı iletken güç cihazlarının geliştirilmesi, ticari ve endüstriyel ortamlarda, özellikle AA-DA dönüşüm uygulamalarında, güç anahtarlama devrelerinin daha fazla kullanılmasını ve diğer güç elektroniği uygulamalarını yaygın hale getirmiştir. Klasik doğrultucu, köprü diyot kullanır, herhangi bir kontrol işlevini yerine getiremez ve enerji akışı tek yönlüdür. Çift yönlü çalışma, sisteme antiparalel anahtarların dahil edilmesiyle mümkündür, ancak tam olarak kontrol edilemez. Matris dönüştürücüler gibi alternatif topolojiler bu olumsuzluklara sunduğu çözümlerle gelecek potansiyeli olan bir araştırma konusudur. Günümüzde endüstriyel uygulamalarda verim, hacim ve maliyet en önemli parametreler olarak karşımıza çıkmaktadır. Matris dönüştürücüler geleneksel doğrultucu-inverter tabanlı sistemde kullanılan reaktif enerji depolama bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak AA-AA dönüşüm için ihtiyaç duyulan parametreleri sağlayan bir çözüm sunar. Son 25 yılda komütasyon problemlerinin oluşturduğu zorluklardan dolayı yaygın olarak kullanılmayan matris dönüştürücüler, yukarıda bahsedilen avantajlar ve komütasyon problemlerine bulunan çözümlerden dolayı son yıllarda evirici uygulamalarına rakip olmaya başlamışlardır. Literatürde özellikle indüksiyonla ısıtma, elektronik güç transformatörü ve dönen doğrultucu uygulamalarında matris dönüştürücülerle yapılan çalışmalarda büyük bir artış görülmektedir. Bu çalışmada; tek fazlı matris dönüştürücünün devre topolojisi verilmiş, tek fazlı matris dönüştürücünün AA-DA doğrultucu olarak çalışma durumu ve multimod çalışma durumu incelenmiştir.

Matrix converters have attracted attention in both academic and industrial fields in recent years due to their sinusoidal input and output waveforms, bidirectional energy flow, controllable input power factor, lack of energy storage reactive elements and compact dimensions. Nowadays, the development of advanced power semiconductor devices has made widespread use of power switching circuits and other power electronics applications in commercial and industrial environments, especially in AC-DC conversion applications. The conventional rectifier uses a bridge diode, cannot perform any control function, and the energy flow is unidirectional. Bidirectional operation is possible by including antiparallel switches in the system, but it cannot be fully controlled. Alternative topologies such as matrix converters present future potential and are a research subject due to provide solutions these problems. Today productivity, volume and cost are the most important parameters in industrial applications. Matrix converters offers a solution that provides the parameters needed for AC-AC conversion, eliminating the need for reactive energy storage components used in a conventional rectifier-inverter based system. Matrix converters, which have not been widely used due to the difficulties caused by the commutation problems in the last 25 years, recently compete with inverter applications because of the advantages mentioned above and the solution of the commutation problems. In the literature, there is a great increase in the work carried out with matrix converters, especially in induction heating, electronic power transformer and rotating rectifier applications. In this study; the circuit topology of the single-phase matrix converter is given and the operation state of the single-phase matrix converter as AC-DC rectifier and the multimode operation are examined.