Yeni nesil bir DA-DA dönüştürücü için analog denetleyici tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of an analog controller for a novel DC-DC converter
Yazar: ENES TURAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLENT DAĞ ; PROF. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Geri bildirim döngülerinin kararlılık analizi zor bir konudur. Günümüzde geri bildirim döngülerinin tasarımında deneme ve yanılma yöntemleri ile tasarım sürecini tamamlama geniş bir yer tutmaktadır. Bu tez kapsamında geri bildirim döngü tasarımında deneme ve yanılma yöntemine ihtiyaç duymadan açık çevrim bir sistemi denetim altına alarak kararlılığını sağlayan, K-faktör tasarım yöntemi diye isimlendirilen, güçlü bir matematiksel yöntemin analizi, tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmektedir. Kontrol edilen sistem basit veya karmaşık bir sistem olabilir. Yöntem sistem yapısından bağımsız olarak aynı şekilde çalışmaktadır. Matematiksel denklem akışı sistemden elde edilen kesim frekansı ve faz gecikmesini kullanarak denetleyici devresinin tasarımını yapmaya olanak sağlamaktadır. Denetleyici devresi elemanlarını hesaplamak için kullanılan matematiksel yöntem kapalı çevrim sistemin güvenilirliğini arttırmaktadır. Bu tez çalışması içerisinde yeni nesil yüksek gerilim kazançlı ve izoleli Z-kaynak da-da dönüştürücü için K-faktör tasarım yöntemi kullanılarak analog denetleyici tasarımı gerçekleştirilmiştir. Denetleyici devresi ile oluşturulan kapalı çevrim dönüştürücü sistemi giriş geriliminde ve yükte belirli sınırlar içerisinde değişim meydana gelmesine rağmen dönüştürücü çıkışında sabit çıkış gerilimi elde edilmesini sağlamaktadır. Çalışmada K-faktör tasarım yönteminin teorik çalışması yapılmıştır. Teorik çalışma ile gerçekleştirilen tasarım ile benzetim çalışması ve deneysel çalışma gerçekleştirilerek sonuçları incelenmiştir. Benzetim çalışması ve deneysel çalışma sonuçları K-faktör tasarım yöntemi ile oluşturulan kapalı çevrim dönüştürücü sisteminin çıkış gerilimini kontrol altına alabildiğini göstermiştir. Sonuç olarak K-faktör tasarım yöntemi ile yeni nesil bir da-da dönüştürücü için güvenilir bir kontrol yöntemi oluşturulabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Stability analysis of feedback loops is a difficult issue. Today, completing the design process with trial and error methods has a large place in the design of feedback loops. Within the scope of this thesis, analysis, design and implementation of a strong mathematical method called K factor design method, which ensures stability by controlling an open loop system without the need for trial and error method, are accomplished in feedback loop design. The controlled system can be a simple or complex system. The method works the same way regardless of the structure of the system. The flow of mathematical equations allows designing the controller circuit by using the cut-off frequency and phase delay obtained from the system. The mathematical method used to calculate the controller circuit elements increases the reliability of the closed loop system. In this thesis, an analog controller design has been performed by using the K-factor design method for a novel isolated Z-source dc-dc converter with high voltage gain. The closed loop converter system created by the controller circuit provides a constant output voltage at the output of the converter although there is a step change in input voltage and load within certain limits. The theoretical study of the K-factor design method has been practiced in the study. The simulation study and experimental study has been implemented with the design, which was conducted with the theoretical study, and the results has been analyzed. The results of the simulation study and experimental study demonstrates that the controller generated with the K-factor design method controls the output voltage. As a result, it has been demonstrated that a reliable control method is created for a new generation dc-dc converter with the K-factor design method.