| |||||||||||
| |||||||||||
GOOGLE TRANSLATE OTOMASYON HABERGÜNEŞ HABERÖNEMLİ LİNKLEREN ÇOK OKUNANLAR
|
Sinüs Çıkışlı Voltaj Beslemeli İnvertör Kontrol Yöntemleri
Sinüs Çıkışlı Voltaj Beslemeli İnvertör Kontrol Yöntemleri SİNÜS ÇIKIŞLI VOLTAJ BESLEMELİ İNVERTÖRLERDE KULLANILAN KONTROL YÖNTEMLERİ
Halit ZENGİNCE Elektronik Yüksek Mühendisi ESİS Elektronik A.Ş Akü ile çalışan sistemlerin yaygınlaşmasıyla, mevcut akü gerilimini şehir şebekesine çeviren invertör kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Telekom sistemlerinde, kara ve deniz araçlarında, fabrikalarda ve evlerimizde invertör ihtiyacı, kare dalga çıkışlı veya sinüs dalga çıkışlı olarak değişim göstermektedir. Sinüs çıkışlı invertörler ya yarım köprü ya da tam köprü yapısındadır. Ancak her iki invertör yapısında da benzer kontrol yöntemleri kullanılabilmektedir. Kullanılacak kontrol yöntemlerini bir çok sınıflamaya sokabiliriz. Burada, uygulamada çok karşılaşılan yöntemler incelenecektir. Son yıllarda invertörlerde yaygın olarak kullanılan kontrol yöntemlerini ikiye ayırabiliriz. *Voltage mode kontrol *Current mode kontrol Voltage mode kontrol: Bu kontrol yöntemi pek çok sakıncası bulunan bir kontrol yöntemidir. Özellikle trafolu sistemlerde böyle bir yöntemden sakınmak gerekmektedir. Kontrol sisteminin hızına bağlı olarak darbeli yüklenmelerde trafonun doyuma gitmesi sıkça görülen bir olaydır. Darbeli yük olmasa bile anahtar elemanlarının eşik gerilimlerindeki dengesizlik veya kapı gerilimlerindeki özdeşlik farklılıkları, trafoya DC gerilim uygulanmasına neden olur. Bu dengesizliğin büyüklüğü ile orantılı olarak oluşacak DC gerilim trafonun manyetik dengesini doyum bölgesine taşıyabilmektedir. Böyle olayların önüne geçmek için kontrol sisteminde bir yavaşlatma, buna ek olarak DC akımı nötralize eden ek yöntemler uygulanmaktadır. Aksi halde anahtar elemanları deforme olabilmektedir. Bu yöntemin zayıflığına rağmen ucuz olması nedeniyle pek çok kez tercih edildiği gözlenmektedir. Current mode kontrol: Bu kontrol tekniği özellikle çıkışı trafolu olan invertörlerde trafo primer akımından alınan akım bilgisinin kontrol döngüsüne katılması prensibine dayanır. Ancak trafosuz sistemlerde de kolayca uygulanabilmektedir. Doğru tasarlandığında son derece etkili bir yöntemdir. Bu yöntemde trafo primer akımı kontrol altında olduğu için darbeli yüklenme nedeniyle veya gerilim dengesizliğinden ortaya çıkacak DC akımların trafoyu doyuma sokmasının önüne geçilebilir. Bu yöntem anahtar elemanlarının içinden geçen akımların çok yüksek değerlere çıkmasının da önüne geçmesi nedeniyle anahtarların deforme olmasını büyük ölçüde engellemektedir. Bu yöntem de kendi içinde ikiye ayrılmaktadır. Bunlar literatürde "peak current mode" ve "average current mode" olarak adlandırılmaktadır. Bu tür tekniklerin daha iyi anlaşılması için aşağıda genel bir kontrol sisteminin blok diyagramı verilmiştir(Şekil-1). Şekilden görüldüğü gibi tek bir geri beslemeli kontrol sisteminden söz etmek mümkün değil, aksine iç içe geçmiş iki kontrol sisteminden söz etmek mümkündür. Bunlardan ilki gerilim çevrimi olup çıkış geriliminden aldığı örneği HV(s) den geçirdikten sonra referans geriliminden çıkarır. Farktan doğan hata işareti GV(s) kompanzatöründen geçirilir, ortaya çıkan yeni işaret akım referansı olarak adlandırılır(Iref). İçteki kontrol bloğunun görevi çıkışa gitmekte olan akımı referans akımla aynı yapmaktır. Bunun için çıkışa giden akım, HI(s) devresinden geçirildikten sonra referans akımdan çıkarılır ve böylece akım hata işareti ortaya çıkmış olur. Akım hata işareti GI(s) kompanzatöründen geçirildikten sonra güç katına uygulanır. Böyle bir kontrol sisteminde genel ilke şudur: Akım kontrol çevrimi gerilim kontrol çevrimine göre oldukça hızlı olması gerekmektedir. Kontrol teorisinin diliyle konuşulacak olursa, akım kapalı çevriminin açık çevrim transfer fonksiyonun crossover frekansının(açık çevrim kazancının 0 db olduğu frekans) yüksek olması ve kritik frekanslarda kazancın yüksek olması gerekmektedir. Crossover frekansının üzerindeki frekanslarda oluşacak bozucu etkilere(darbeli yüklenmeler, giriş gerilimindeki ani değişimler vs.) karşı kontrol sisteminin düzeltebilme yeteneği yoktur. Bu durumda crossover frekansı ne kadar yüksek seçilirse kontrol sisteminin bant genişliği o oranda yüksek olur. Öte yandan crossover frekansı altındaki bölgelerde kontrol sisteminin bozuculara karşı düzeltebilme yeteneği o frekanslardaki kazancı ile sınırlıdır. Bu yüzden akım çevriminin kazancının yeteri kadar yüksek seçilmesi gerekmektedir. Aksi halde akım referansını takip etmekte zorlanacak ve bu durum çıkış geriliminin de kötüleşmesini beraberinde getirecektir. Gerilim çevrimi ise daha yavaş olmalı, ürettiği akım referansını akım çevriminin takip etmesini istemelidir. Gerilim çevriminin çok hızlı seçilmesi akım çevriminin takibini zorlaştırır. Zira hızlı bir sistemi ancak daha hızlı bir sistem takip edebilir. Gerilim çevriminin yavaş seçilmesi göreceli bir kavram olup çok yavaş seçilmesi durumunda akım için gerekli referans bilgiyi oluşturmakta çok gecikirse akım çevriminin çok hızlı olması bile çıkış performansının iyi olmasını sağlayamaz. Zira akım çevrimine çıkışı düzgün tutabileceği bir referans verilememiştir. Görüldüğü gibi burada bir optimizasyon gereklidir.
Şekil-1 Yeri gelmişken "peak current mode" yöntemine de değinelim. Peak current mode yönteminde kompanzatörü olan(GI(s)) bir ikinci çevrimden söz etmek mümkün değildir(Şekil-2). Bunun yerine ikinci çevrimde on-off kontrolü andıran bir yöntem uygulanır. Iref değeri akım bilgisi ile kıyaslanır, eğer referans büyükse hiç bir müdahale olmaz(on-kontrol), eğer referans aşılmışsa refransın altına düşene kadar uygulamaya ara verilir(off-kontrol). Bu yöntem "average mode kontrol" kadar etkili olmamakla birlikte "voltage mode" kontrolden daha üstündür. En azından akımın tepe değerinin büyük değerlere ulaşması engellendiğinden anahtarlama elemanlarının korunmasını ve trafonun doyuma gitmesini engeller. Halbuki "voltage mode kontrol"de akım bilgisi kullanılmadığından dolayı akımın çok büyük değerlere çıkmasının önüne geçmek pek kolay değildir. Ancak kontrol devresi yavaşlatılarak bunun önüne geçilmeye çalışılabilir. Bu da sistemin performansını düşürür.
Şekil-2 Voltaj beslemeli invertörün çalışma ilkesi şöyle açıklanabilir: Bir sinüs ile bir üçgen dalganın bir komparatörün iki girişine uygulanmasından ortaya çıkan kare dalga(şekil-3-b) çapraz anahtarlama elemanlarına uygulansın. Aynı kare dalganın tersi ise diğer çapraz anahtarlama elemanlarına uygulansın. Bu durumda LC filtrenin girişinde Şekil-3-c'deki dalga şekli ortaya çıkar. Bu dalga şekli Fourier serisine açıldığında sinüsün frekansında temel harmonik içeren ve ardından üçgen dalganın frekansı civarında ve katlarının civarında olacak şekilde harmonikler ortaya çıkacaktır. LC filtrenin köşe frekansı bu harmoniklerin hissedilir derecede altında ve bir miktar da temel harmoniğin üstünde olacak şekilde konumlandırılması halinde, LC filtrenin çıkışında 50Hz'lik bir sinüs elde edilecektir. Filtre harmonikleri süzeceğinden geriye sadece temel harmonik kalacaktır.
Şekil-3 Burada üçgen dalga ile kıyaslanan (komparatörden geçirilen) sinüs aslında herhangi bir sinüs olmayıp kontrol sisteminin ürettiği bir sinüstür. Burayı biraz daha açacak olursak: Şekil-1'e tekrar geri dönelim, Vref aslında 220Vac elde etmek için üretilen saf bir sinüstür. Bu sinüs çıkış geriliminin örneğinden çıkarılır ve ortaya hata işareti çıkar. Hata işareti özellikle lineer yükleme yapıldığında çoğu zaman sinüse yakın bir işarettir. Bu işaret GV(s) kompanzatöründen geçirildikten sonra Iref elde edilir. Iref de sinüse yakın ancak biraz daha büyütülmüş bir işaretdir. Bu kez de Iref ile akım örneği çıkarılır, yine sinüse yakın bir hata işareti ortaya çıkar. Bu işaret de GI(s) kompanzatöründen geçirilir. Kompanzatör sonrası yine sinüse yakın ancak daha güçlenmiş bir işaret ortaya çıkar. Bu ortaya çıkan işaret üçgen dalga ile kıyaslanarak anahtarlama elemanlarına uygulanacak kare dalgalar elde edilir. Kare dalgalar ilgili anahtarlara uygulanarak şekil-3-c'deki dalga şeklinin ortaya çıkmasına neden olur. Bu dalga şekli LC filtrede süzülerek çıkış sinüsü elde edilir. Son olarak bir noktaya daha dikkat çekmek yararlı olacaktır. GI(s) kompanzatöründen sonraki işaret tam bir sinüs olmayabilir. Eğer çıkış geriliminde bir bozulma söz konusu ise (çıkışa redresörden oluşan bir yük bağlanmış olabilir) bu bozulmayı düzeltecek şekilde davranacağından sinüsten bir miktar sapmalar olacaktır. Bu haber 707 defa okunmuştur.
|
HABER ARA  AKTUEL HABER   GAZETELER   |
|||||||||
|
Sitemizdeki yazı, resim ve haberlerin her hakkı saklıdır.
İzinsiz, kaynak gösterilmeden kullanılamaz Altyapı: MyDesign Haber Sistemi |
|||||||||||
