TEK FAZLI MATRİS DÖNÜŞTÜRÜCÜNÜN AA-AA FREKANS DÖNÜŞTÜRÜCÜ VE AA-DA DOĞRULTUCU OLARAK ÇALIŞMASININ İNCELENMESİ

Abstract

Günümüzde iklim değişikliğinin en önemli nedenlerinden olan, sera etkisi (küresel ısınma) yapan gazların azaltılması uluslararası toplumun ortak paydalarından biri haline gelmiştir. Sera etkisine; ısınma, sanayi ve motorlu taşıtlardan kaynaklanan yanma reaksiyonu neden olmaktadır. Motorlu taşıtlardan kara taşıtları bu zararlı emisyonların en önemli üreticisidir. Çevre ve ekosistem üzerindeki bu zararlı emisyonları azaltmak veya tamamen ortadan kaldırmak için fosil yakıt kullanan sistemler yerine elektrik kullanan sistemlerin yaygınlaştırılmasına çalışılmaktadır. Bu amaçla son yıllarda elektrikli araçlar konusunda yapılan çalışmalarda bir yoğunlaşma görülmektedir. Günümüzde elektrikli araçlarda; bakım gereksiniminin az olması, tozlu ve patlamalı ortamlarda çalışabilmeleri, birim hacim başına elde edilen yüksek güç yoğunlukları nedeniyle en çok kullanılan motorlar sürekli mıknatıslı doğru akım motorları olmuştur. Ancak son yıllarda sürekli mıknatıs pazarının Çin'in monopolüne geçmesi ve bu mıknatıslar elde edilirken kullanılan radyoaktif madde ve toksik asitlerin insan sağlığında oluşturduğu olumsuzluklar Dünya Sağlık Örgütünün, bu motorların üretimine müdahil olma sonucunu çıkarmış ve kısıtlar gelmeye başlamıştır. Bu nedenlerle literatürde, elektrikli taşıtlarda sürekli mıknatıslı motor yerine senkron motorların kullanılmasını sağlayacak fırçasız sistemler ile ilgili çalışmalar yoğunlaşmıştır. Bu bağlamda fırçasız sistemler için dönen trafo ve bu trafoyu besleyen kaynak olarak da tek fazlı matris dönüştürücüler literatürde incelenmeye başlanmışlardır. Tek fazlı matris dönüştürücüler, DA ara devrenin olmaması nedeniyle son yıllarda indüksiyonla ısıtma sistemlerinde de ele alınmaya başlanmışlardır. Bu çalışmada; tek fazlı matris dönüştürücünün, tek fazlı bir eviriciye göre avantajları ortaya konulmuş, devre topolojisi verilmiş, tek fazlı matris dönüştürücünün AA-AA frekans dönüştürücü ve AA-DA doğrultucu olarak çalışma durumu incelenmiştir. Ayrıca tek fazlı matris dönüştürücüde güvensiz komutasyon modeli incelenmiş, güvensiz komutasyon modelini güvenli hale getirmek için literatürdekinden farklı bir yaklaşım getirilmiştir. Literatürdeki güvenli komutasyon modellerinin sadece çıkış frekansı, giriş frekansının katları olduğunda doğru sonuç verdiği görülmüş, bu olumsuzluğu gideren ve giriş frekans değerleri üstünde ve altında modele yeni bir ölü zaman ekleme algoritması geliştirilmiştirNowadays, reduction of greenhouse gases (global warming) that one of the most important causes of climate change has become one of the common share of international community. Burning reaction caused by motor vehicle, warm and industry occur greenhouse effect. Motor land vehicles are the most important producers of these harmful emissions. Systems using electric have begun to spread instead of systems using fossil fuels in order to eliminate and decrease these emissions on the environment and ecosystem. For this purpose, studies on electric vehicles have increased in recent years. Nowadays, permanent magnet direct current motors have high power density per unit volume. Additionally, maintenance requirements of these motors are low and they can be operated in dusty and explosive areas. Permanent magnet direct current motors commonly used according to other motors because of all these advantages of the motor. In recent years, China has become permanent magnet market. Used radioactive material and the toxic acids negatively affect human health when these magnets are produced. Therefore, the World Health Organization has involved production of these motors. Therefore, the literature studies on electric vehicles have focused on brushless systems to use of synchronous motors instead of permanent magnet motor. Rotating transformer and single phase matrix converter supplying this transformer have begun to be investigated for brushless system in the literature. Additionally, single phase matrix converters have started to be considered in induction heating systems in recent years because they have not DC link capacitor. Advantages of single phase matrix converter compared to single phase inverter have been presented and circuit topology of single-phase matrix converter has been given in this study. Operating states as AC-AC frequency converter and AC-DC rectifier of single phase matrix converter have been analyzed. Additionally, without safe commutation model has been investigated for the single phase matrix converter and different from literature an approach has been improved to obtain safe commutation. It has been seen that the safe commutation model in the literature operates accurate if output frequency is multiples of input frequency. A new dead time algorithm has been developed for this drawback annihilate.