Yarı Empedans Kaynaklı İnverter Devresinin Performans Analizi

Abstract

Doğru akımı alternatif akıma dönüştürmek amacıyla güç elektroniği uygulamalarında yaygın olarak kullanılan akım ve gerilim kaynaklı inverterler üzerine günümüzde yeni topoloji çalışmaları yapılmaktadır. Geleneksel inverterlerin sahip olduğu kavramsal ve teorik sınırlamaları ortadan kaldırması empedans kaynaklı inverterleri (ZSI) son yıllarda oldukça popüler hale getirmiştir. ZSI inverterler; DC-DC dönüştürücü veya trafo kullanım ihtiyacı olmadan aynı faz kolunda bulunan yarı iletken anahtarlama elemanlarını kısa devre olarak sürebilmesi, uygulanan modülasyon indeksine bağlı olarak düşürücü veya yükseltici modunda çalışabilmesi ile esnek ve güvenilir devre yapısına sahip olması gibi birçok avantaja sahiptir. Bu çalışmada; yarı empedans kaynaklı inverter (qZSI) devresi için farklı çalışma koşulları altında performans analizi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Anahtarlama elemanlarını kontrol etmek için en çok kullanılan kontrol yöntemlerinin başında gelen basit yükseltici kontrol tekniği belirli bir kazanç elde etmek amacıyla en yüksek gerilim stresine sahip olurken, maksimum yükseltici kontrol tekniği ise değişken süreli tetikleme sinyalleri üretmesi sonucunda empedans katında kullanılan elemanlar üzerinde istenmeyen düşük frekanslı dalgalanmalar oluşturmaktadır. Bu nedenle köprü katındaki anahtarlama elemanlarını sürebilmek için sabit yükseltici kontrol tekniği seçilmiştir. Düşük gerilim stresi ve değişken olmayan kısa devre çalışma oranına sahip sabit yükseltici kontrol tekniğinin çalışma prensibi açıklanmıştır. qZSI devresinin farklı modülasyon indeksleri ve DC giriş gerilim değerlerinde yükseltme faktörü, gerilim kazancı, gerilim stresi ve AC çıkış gerilimleri, ilgili denklemler kullanılarak hesaplanmıştır. Matlab/Simulink programı kullanılarak yapılan benzetim çalışmaları ile teorik sonuçlar doğrulanmıştır. Elde edilen bulgulara göre uygulanan kontrol tekniği ile kararlı kısa devre görev süreleri üretilmiş ve qZSI dönüştürücü devresi farklı çalışma durumlarında istenilen çıkış gerilimini üretmek için düşürücü-yükseltici olarak çalışabilmiştir.