Tek fazlı yüksek güç faktörlü yükseltici dönüştürücü beslemeli LLC rezonans LED sürücüsü tasarımı ve uygulaması
Single phase high power factor booster converter feed LLC resonant LED driver design and implementation
Yazar: BUKET MERYEM EKER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YÜCEL ÇETİNCEVİZ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dönüştürücüler = Transformers ; Güç elektroniği = Power electronics ; Güç elektroniği devreleri = Power electronic circuits ; Harmonik analiz = Harmonic analysis ; LED ışığı = LED lights

Özet:
Aydınlatma sektöründe gelişen teknoloji ile birlikte LED ve LED sürücülerde farklı gereksinimler meydana gelmiştir. Güç LED'leri yüksek akım değerlerinde çalıştığı için çalışma sıcaklıkları artacaktır. Buna bağlı olarak kullanım ömürleri ve verimleri azalmaktadır. Daha verimli LED yapıları meydana getirmek için farklı sürücü topolojilerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Sürücüler pasif ve aktif LED sürücüleri olarak ayrılmaktadır ve farklı kontrol yöntemleri ile kontrol edilmektedirler. Aktif sürücüler başlığı altında anahtarlamalı LED sürücüler, darbe genlik modülasyonlu sürücüler ve LLC rezonans sürücüler şeklinde ikiye ayrılmaktadır.  Bu çalışmada 100W ve 48V çıkışlı, 400kHZ rezonans frekansında çalışan LLC rezonans güç dönüştürücü topolojisine sahip LED sürücü tasarımı ve üretimi amaçlanmaktadır. Bu kapsamda çalışmanın ana hedefi, daha uzunlu ömürlü ve yüksek verimde çalışma sağlayacak güç LED yapısına uygun elektromanyetik girişimi daha iyi, sıfır akımda ve sıfır gerilimde anahtarlama yapabilen ve Avrupa'da zorunluluk haline gelen EN 61000 3-2 harmonik standardını karşılayacak LED sürücü elde etmektir. Çalışmanın içeriği tasarım, analiz, üretim ve deneysel çalışmalardan oluşmaktadır. Tasarımda ilk olarak giriş ve çıkış değerlerine göre transformatör yapısı, filtreleme, doğrultma, güç faktörü koruma tankı gibi parametreler belirlenmiştir. Modelleme ve analiz çalışmaları tamamlanan sürücünün prototipi elde edilmiştir. Son süreçte ise deneysel çalışmalar ile farklı yük koşullarında sürücünün performansı elde edilmiştir. Rezonans tank bileşenlerinin akım ve gerilim dalga formları elde edilmiş ve rezonans tank gerilimi temel harmonik yaklaşım analizi ile EN 61000 3-2 standardına göre karşılaştırılmıştır. Ayrıca LLC rezonans sürücü için önemli parametrelerden olan güç faktörü, toplam harmonik bozulma ve verimlilik değerleri farklı yük koşulları için elde edilmiştir.

Abstract:
With the developing technology in the lighting industry, different requirements have arisen in LED and LED drivers. As the power LEDs operate at high current values, their operating temperatures will increase. As a result, their useful life and efficiency are reduced. Different driver topologies need to be developed to create more efficient LED structures. Drivers are divided into passive and active LED drivers and are controlled by different control methods. Under the heading of active drivers, switched LED drivers are divided into pulse amplitude modulated drivers and LLC resonant drivers. In this study, it is aimed to design and manufacture 100W and 48V output LED driver with LLC resonant power converter topology operating at 400kHZ resonance frequency. In this context, the main goal of the study is to obtain an LED driver that will provide longer life and high efficiency operation, have better electromagnetic interference, switch at zero current and zero voltage, and meet the EN 61000 3-2 harmonic standard, which has become a necessity in Europe. The content of the study consists of design, analysis, production and experimental studies. In the design, firstly, parameters such as transformer structure, filtering, rectification, power factor protection tank were determined according to the input and output values. The prototype of the driver, whose modeling and analysis studies were completed, was obtained. In the last process, the performance of the driver was obtained under different load conditions with experimental studies. The current and voltage waveforms of the resonant tank components were obtained and the resonance tank voltage was compared with the fundamental harmonic approximation analysis according to the EN 61000 3-2 standard. In addition, power factor, total harmonic distortion and efficiency values, which are important parameters for the LLC resonant driver, were obtained for different load conditions.