DARBE GENİŞLİK MODÜLASYON KONTROLLÜ ÜÇ FAZLI AA KIYICISININ TASARIMI

Abstract

Güç elektroniği alanı, yarıiletken anahtarlama elemanlarının gelişimine paralel olarak popülaritesini her geçen gün artırmaktadır. Öyle ki, elektrik ve elektronik ile alakalı olan tüm sistemlerde güç elektroniği alanına ait farklı uygulamalar kullanılmaktadır. Bu tezin kapsamı, güç elektroniği devrelerinden biri olan üç fazlı PWM alternatif akım kıyıcısının tasarımıdır. AA kıyıcı devreleri temel tanımıyla, sabit bir frekanstaki AA gerilimin frekansını değiştirmeden istenilen genlikte başka bir AA gerilime dönüştürebilen güç elektroniği devreleridir. Doğal komütasyonlu oluşu gibi avantajlı özelliğe sahipken şebeke ve yük tarafında yüksek harmonikler oluşturması gibi dezavantajları da bulunmaktadır. AA kıyıcılar; üniversal motorların yol verme ve hız denetiminde, elektrikli ısıtma gibi endüstriyel sistemlerde sıkça kullanılmaktadır. Ancak bu tarz güç elektroniği devrelerinin belirtilen alanlarda kullanımının artması sonucunda enerji sistemlerinde çeşitli harmonik nedenli kalitesizlikler ortaya çıkmıştır. Yarı iletken teknolojisindeki gelişmeler ile birlikte, kıyıcı devrelerinde önemli gelişmeler sağlamıştır. Yüksek anahtarlama frekanslarında çalışabilen güç elektroniği elemanlarının kullanılması ile kıyıcı devrelerinde Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) metodu kullanılmaya başlanmıştır. PWM kontrollü AA kıyıcı devreleri, bu kıyıcıların olumsuzluklarını azaltmıştır. Bu tezde, yarıiletken güç anahtarlarından IGBT kullanılarak oluşturulan Üç Fazlı PWM AA Kıyıcı benzetimi için verimli bir Histerezis Bant Akım Kontrolörü (HBCC) kullanılarak daha az harmoniğe sahip yük akımları elde edilmiştir. MATLAB yazılımı kullanılarak elde edilen benzetimde kullanılan bu yaklaşım ile olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Üç Fazlı PWM AA kıyıcı tasarımında ise üç fazlı kaynak gerilimine bağlı AA kıyıcı devresinden üretilen yük akım ve gerilim dalga şekilleri elde edilmektedir. Toplam harmonik bozulma değerlerinin sonuçları benzetim ve AA kıyıcı devre tasarımından elde edilmiştir. Bu sonuçlar, algoritmanın performansının analiz edilmesi için birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Alternatif Akım (AA) Kıyıcıları, Histerezis Bant Akım Kontrolörü (HBCC), Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM).

SUMMARY DESIGN OF THREE PHASE AC CHOPPER WITH PULSE WIDTH MODULATION The popularity of power electronic is increasing day by day in parallel with the development of semiconductor switching elements. Thus, in all systems related to electricity and electronics, different applications belonging to the field of power electronics are used. The scope of this thesis is design three-phase PWM AC choppers system which is foremost power electronic circuits. AC chopper circuit is basically a power electronic circuit that can convert constant AC voltage (mainly supply) to another AC voltage with a desired amplitude without changing the frequency. It has a disadvantage of having high harmonics on the grid and load sides while having the advantageous feature of natural commutation formation. AC choppers are frequently used in industrial systems such as start-up and speed control of universal motors, electrical heating. However, as the use of such power electronic circuits in the specified areas has increased, various harmonic-based poor quality of the energy systems have emerged. With the developments in semiconductor technology has made considerable improvements in the chopper circuits. Pulse Width Modulation (PWM) method has begun to be used in the chopper circuits with the use of power electronic elements operating at high switching frequencies. PWM controlled AC chopper circuits have also reduced disadvantages of the choppers. In this thesis, load currents with less harmonics are obtained by using an efficient Hysteresis Band Current Controller (HBCC) for Three-Phase PWM AA Chopper simulations using IGBTs from semiconductor power switches. This approach, which is used in simulations using MATLAB software, has resulted in positive results. In the three-phase PWM AA chopper design, the waveforms of the load currents and voltages generated from the AA chopper circuit connected to the three-phase source voltage are obtained. The results of total harmonic distortion values are obtained from simulation and designed AC chopper circuit. These are compared to each other for analysing performance of algorithm. Keywords: Alternative Current (AC) Choppers, Hysteresis Band Current Controller (HBCC), Pulse Width Modulation (PWM).