Maksimum Yükseltici Kontrollü T-kaynak İnverterin Analizi

Abstract

Geleneksel akım ve gerilim kaynaklı inverterler, DC-AC güç dönüşümünde girişine uygulanan gerilimi yükseltmek için DC-DC dönüştürücü veya trafoya ihtiyaç duymaktadır. Bu ihtiyacı ortadan kaldırmak amacıyla son yıllarda sıklıkla kullanılan empedans kaynaklı inverter (ZSI) devresi önerilmiştir. ZSI devresi, sahip olduğu empedans katı ve kısa devre çalışabilme özelliği sayesinde DC giriş gerilim değerini istenilen değere dönüştürebilmektedir. Bu çalışmada, ZSI’nin dezavantajlarını ortadan kaldırarak daha verimli DC-AC güç dönüşümü yapabilen T-Kaynak inverter (TSI) devresi, Matlab/Simulink ortamında farklı devre parametreleri için incelenmiştir. TSI devresinin yapısı ve çalışma prensibi, ilgili denklemler kullanılarak teorik olarak açıklanmıştır. TSI devre yapısı, ZSI’de olduğu gibi aynı faz kolundaki anahtarlama elemanlarını kısa devre ederek DC giriş gerilimini yükseltme özelliğine sahiptir. Kullanılan modülasyon indeksine ve kısa devre görev oranına bağlı olarak, TSI devresi düşürücü-yükseltici olarak çalışabilmektedir. Güç katındaki anahtarlama elemanlarını sürmek için sinüzoidal PWM tabanlı maksimum yükseltici kontrol tekniği uygulanmıştır. TSI’nin belirli bir kısa devre çalışma oranında ve DC giriş gerilim değerinde; DC hat gerilimi, kondansatör ve AC çıkış gerilim değeri, ZSI devresi ile karşılaştırmalı olarak hesaplanmıştır. Benzetim çalışmaları ile teorik sonuçların örtüştüğü görülmüş, TSI devresinin ZSI’ye kıyasla daha az pasif devre elemanı kullanarak etkin şekilde DC-AC güç dönüşümü yapabileceği gösterilmiştir.

Conventional current and voltage source inverters need a DC-DC converter or transformer to increase the applied voltage in DC-AC conversion. In order to eliminate this need, Z-Source inverter (ZSI), which has been used frequently in recent years, has been proposed. The ZSI circuit can convert DC input voltage to the desired value using its Z-Network and short-circuit capability. In this study, T-Source inverter (TSI), which can make more efficient DC-AC conversion by eliminating the disadvantages of ZSI, is examined using Matlab/Simulink for different circuit parameters. The working principle of TSI circuit is explained theoretically by using related equations. TSI network is able to increase DC voltage by short- circuiting the switching elements in the same phase leg as in ZSI. Depending on the applied modulation index and shoot-through duty ratio, TSI can operate as a buck-boost converter. PWM based maximum boost control technique is employed to drive the switching elements. Compared to ZSI; DC-link voltage, capacitor and AC output voltage of TSI are calculated at a certain shoot-through duty ratio and DC input voltage. It has been shown that the theoretical results match with the simulation studies, and TSI circuit can effectively perform DC-AC conversion using less passive circuit elements compared to ZSI.