Kondansatör şarjı için yüksek kazançlı da-da dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a high gain dc-dc converter for capacitor charging
Yazar: HALİL KAVAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
DA-DA çeviricilerin gerek endüstriyel gerekse askeri alanlardaki uygulamaları gün geçtikçe artmaktadır. Hem çevirici tasarımında kullanılan alt bileşenlerdeki teknolojik ilerlemeler hem de ortaya çıkan yeni çevirici topolojileri sayesinde DA-DA çevirici uygulamaları çeşitlenmektedir. Ortaya çıkan yeniliklere ek olarak var olan bileşen ve topolojilerin ihtiyaçlara göre şekillendirilmesi ile de uygulamada çeşitlilik artmaktadır. Endüstriyel çevirici uygulamalarında yüksek verim, düşük fiyat, düşük hacim, yüksek güvenilirlik gibi birçok kıstas dikkate alınarak tasarımlar gerçekleştirilmektedir. Endüstriyel uygulamalarda verim ve fiyat ön plana çıkarken askeri ve uzay uygulamalarında yüksek güvenilirlik özellikle ön plana çıkmaktadır. Çevirici tasarımında güvenilirlik ön plana çıkarıldığında minimum bileşen sayısı önem arz etmektedir. Çeviricideki bileşen sayısı kullanılan topolojiye, uygulamada ihtiyaç duyulan katman sayısına göre değişmektedir. Çevrim işlemi sırasında çevirici giriş ve çıkış gerilimi arasındaki fark ne kadar yüksekse ihtiyaç duyulan katman sayısı artmaktadır. Artan katman sayısı ise bileşen sayısını artırarak güvenilirliği düşürmektedir. Bu nedenle özellikle askeri uygulamalarda yüksek kazanç oranlı çevrimlerin tek bir katman ile yapılması önemlidir. Güvenilirliğe ek olarak azaltılmış bileşen sayısı hem fiyat hem de boyutlar açısından avantaj da sağlamaktadır. Bu özellikleri birlikte barındıran bir çevirici tasarım için tercih edilebilir bir yapıdır. Çıkışı Endüktörsüz Faz Kaydırmalı Tam Köprü (ÇEFKTK) çevirici tek bir katman ile yüksek kazanç, yüksek verim, düşük bileşen sayısı, düşük hacim ve yüksek güvenilirliği sağlayabilen bir topoloji olarak ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada yüksek kazanç, yüksek verim ve düşük bileşen sayısını birlikte barındıran bir uygulama gerçeklenmiştir. Yapılan uygulamanın kondansatör şarjörü olarak kullanılabilmesi için sürekli kısa devre koruma özelliği de gerçeklenmiştir. Çevirici tasarlanıp üretilerek doğrulanmıştır.

Abstract:
DC-DC converter applications are widely used in both industrial and military applications. Technologic advancements in design components and new converter topologies enable new DC-DC converter applications. In addition to new advancements, present components and topologies are reused so that variety of applications is increased. In industrial applications, many criteria like high efficiency, low cost, low volume, and high reliability are taken into account for design. While efficiency and cost are important in industrial applications, high reliability is especially important in military and space applications. When reliability is an important concern in DC-DC converter design, low number of components is preferred. Number of components in a converter is dependent on type of topology and number of stages of converters. When the difference between input and output is higher, it requires more converter stages. Increased number of converter stages also increases the number of components used. So, the reliability of a converter is decreased by increased number of converters. Due to this reasoning, in military applications, using a single stage converter with high gain is important. Along with the increase in reliability, cost is decreased and dimensions are reduced by decreased number of components. A converter that satisfies the preceding properties is advantageous. Output Inductor-less Phase Shifted Full Bridge (OIFSFB) converter is able to provide high gain, high efficiency, and low number of components, low volume and high reliability with a single stage. In this paper, high gain, high efficiency and low component count converter is implemented. Converter is designed with indefinite short circuit protection so that it can be used as capacitor charger. Mentioned converter is designed, produced and tested.