TEK FAZLI DİREKT AC-AC KONVERTERDE HARMONİK ELEMİNASYONU

Abstract

YÜKSEK LİSANS TEZİ TEK FAZLI DİREKT AC-AC ÇEVİRİCİLERDE HARMONİK ELİMİNASYONU A. Fethi Ayhan Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı 2001 Yakın zamanlarda katı hal güç elektroniği elemanları teknolojisinde yaşanan gelişmeler, elektriksel sistemlerin performansının düzelmesi yönünde olumlu etkiler yapmıştır. Eviriciler, çeviriciler, regülatörler, kıyıcılar ve daha birçok alanda kullanılan bu elemanların hızlı kontrolü ile, girişteki gerilimin büyüklüğü ve/veya frekansı kontrol edilebilir. Bununla birlikte bu yöntem, anahtarlanarak kontrol edilen çıkış geriliminin dalga şeklinde harmoniklerin ve dolayısıyla ilave kayıpların oluşmasına neden olur ve bu da sistem güç faktörünün azalmasına yol açar. Alternatif akım makinaları gibi nonlineer yüklerde bu harmonikler gürültü, titreşim ve enerji kayıplarına yol açar. Bu nedenle anahtarlama ile yapılan kontrolde, çıkış gerilim dalga şeklindeki ana harmoniğe yakın olan harmoniklerin büyüklüğünün minimum olması yönünde bir anahtarlama stratejisi uygulanmalıdır. Günümüzde DC-AC çeviriciler için harmonik eliminasyon tekniklerine ilişkin çok sayıda geliştirilmiş yayın bulunmaktadır. AC-AC çeviriciler için ise bu konu teknolojik gelişimle beraber sadece yakın zamanlarda ele alınmaya başlandı. AC-AC çeviriciler, geleneksel doğrultucu-evirici tabanlı sistemlerdeki reaktif enerji depolama elemanlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmıştır. Böylece sistemin üçte birini kaplayan büyük DC kapasiteler elimine edilmiş olunur. Bununla birlikte eviriciler giriş tarafı kontrol edilmeksizin çift yönlü güç akışı yapamamaktadır. AC-AC çeviriciler, her iki yönde güç akışına izin veren çift yönlü anahtarlardan oluşurlar. Bu çalışmada direkt bağlantılı AC-AC çeviriciden beslenen R-L yüklü bir sistem incelenmiştir. AC-AC çeviricideki anahtarların ateşleme açılan geliştirilen bir algoritma ile hesaplanmıştır ve değişik görev periyotlarında çıkış gerilim dalga şekli üzerinde harmonik eliminasyon yapılmıştır. Direkt bağlantılı AC-AC çeviricinin benzetimi PSPICE programı kullanılarak yapılmıştır.

SUMMARY The advances in solid state power electronics device area recently, have lead advances in electrical system performance. By controlling these fast devices used in inverters, converters, regulators, choppers and many other topologies, it is possible to control load voltage amplitude, and/or freqency. However; power control with the aid of switching actions, causes harmonic content in the controled variable waveform. These harmonics cause additional losses in the overal system and hence, power factor of the controlled system is decreased. For this reason, a swiching strategy which minimizes harmonic amplitude near the fundamental component, should be appllied. Converter performance may be increased by operating the converter in chopping mode. The desired output wavefrom could be obtained by chopping the input supply voltage by controling ON/OFF duration of switches. There are many papers on harmonic elimination techniques for DC-AC converters in the literature. However, harmonic elimination techniques for AC-AC converters have been still investigating with the advences in technology. AC-AC converters eliminate the need for reactive power storage conponents used in conventional rectifier-inverter based systems. By this way, DC capacitors which occupy one-third of the overal system are eliminated. Inverters do not also permit power transmission without making the input controlled. AC-AC converters consists of bipolar switches which allow power transmission in both sides. In this thesis, an R-L load fed by an AC-AC converter has been investigated. In order to eleminate harmonics near to fundamental component in a direct AC- AC converter, an algorithm which calculate the switching instants of the switches is studied. Then harmonic elimination thecnique has been applied to the output voltage waveform using varius duty cycles for the switches. The direct AC-AC converter has been simulated in PSPICE package program.