Uzay vektör ve sinüzoidal darbe genişlik modülasyon tabanlı tek fazlı eviricilerin karşılaştırmalı analizi - Deniz, Adnan
Bu çalışmada, tek faz eviricilerin güç anahtarlarının kontrolü için gerekli olan iki farklı Darbe Genişlik Modülasyonu (DGM) karşılaştırılmıştır. Uzay Vektör Darbe Genişlik Modülasyonu (UVDGM) ve Sinüzoidal Darbe Genişlik Modülasyonu (SDGM) eviricilerin güç anahtarlarının kontrolünde sık kullanılan tekniklerdir. Bu iki tekniğin evirici yapılarında yaygın kullanılmasının sebepleri, matematiksel denklemlerin karmaşık olmaması, sistemin boyutları, anahtarlama kayıplarının az olması ve evirici kontrollünde önemli bir parametre olan Toplam Harmonik Bozulma (THB) DGM tekniği kullanılarak uygun düzeye indirilebilmesidir. SDGM tekniği kullanılarak anahtarlanan eviriciye, yarı Z- kaynak dönüştürücün ürettiği sinüs sinyali eviricinin giriş kısmına bağlanır ve evirici çıkışında filtre kullanılmadan sinüzoidal sinyal elde edilir. THB daha iyi bir düzeye indirebilmek ve saf sinüzoidal gerilim sinyali oluşturmak için yarı Z-kaynak dönüştürücü bloğunda iki adet güç anahtarı, iki adet kondansatör ve iki adet indüktör kullanılarak devre oluşturulmuştur. Endüktif ve kapasitif yükler incelendiğinde saf sinüzoidal akım ve gerilim dalgaları üretmesi evirici çıkışındaki gerilim ve akım sinyallerinin THB değerlerinin olumlu yönde etkilendiğini göstermektedir. UVDGM ise üstün performans özelliği ve gelişmiş yoğun matematiksel denklemler içeren DGM tekniğidir. UVDGM tekniğinin anahtar kayıplarını en minimum seviyeye düşürmek için uygulanan adımlar, Clarke dönüşümü teoremi ile üç faz referans genlikleri tek faz şekline çevrilmiştir. Doksan derece olacak şekilde dört sektör tanımlanmıştır. Alfa ve beta açıları referans alınarak dört sektörde sinüs dalgası oluşacak şekilde matematiksel denklemler oluşturulmuştur. Gerilim ve akım sinyallerinin sinüzoidal olabilmesi ve THB olumlu yönde etkilenmesi için LC filtre kullanılmıştır. Önerilen iki teoremde MATLAB Simulink ile matematiksel modelleri kontrol edilerek doğrulanmıştır. İki metot karşılaştırıldığında, UVDGM tekniği ile kontrol edilen evirici çıkışındaki gerilimin THB değeri %2.20'dir, yarı Z-kaynak dönüştürücü ve SDGM tekniği ile kontrol edilen evirici çıkışındaki gerilim THB değeri ise %2.13'tür. İki farklı DGM tekniği kullanılarak kontrol edilen eviricilerin çıkışında 220 Volt sinüs dalga şekli ve THB bozulma değerlerinin birbirlerine yakın olması incelenmiştir. Karşılaştırılan eviricilerin giriş doğru akım değeri 240 Volt, frekans 50 Hz ve modülasyon indeksi yaklaşık 0.75 olduğu durumda çıkışlarına iki yük bağlanarak gerilim ve akım sinyallerinin şekillerinde oluşan değişimler gözlemlenmiştir. İkinci yük devreye girdiğinde gerilim sinyallerinde herhangi bir değişim saptanmazken, akım sinyallerinde iki kat yükselme görülmüştür.