Dijital kontrollü güç faktörü düzeltmeli yükselten tip dönüştürücü tasarımı
Digitally controlled power factor corrected boost type converter design
Yazar: ENİS KRANDA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÖKDAĞ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Batarya = Battery ; Dönüştürücüler = Transformers ; Güç faktörleri = Power factors ; Model öngörümlü denetim = Model predictive control ; Sayısal denetim = Numerical control

Özet:
Bu çalışmada, tek fazlı şebeke girişinden beslenen, 500 W çıkış gücüne sahip ve 400 V DC çıkış gerilimi üreten güç faktörü düzeltmeli geleneksel yükselten tip doğrultucu topolojisinin analizi ve tasarımı yapılmıştır. Dönüştürücünün kontrolünde birinci olarak ortalama akım mod kontrol kullanılmıştır. Dış ve iç olmak üzere çıkış gerilimini ve şebeke akımını regüle eden iki kontrolöre ihtiyaç duyan bu metot için kontrolör tasarım adımları detaylı olarak anlatılmıştır. Tasarımı görece olarak zor iç içe iki çevrimli bu kontrolörün yerine iç çevrimdeki akım kompanzatörünü elimine ederek uygulama kolaylığı sunan model öngürülü kontrol tekniğinin kullanımı bu tezde önerilmiştir. Önerilen model öngörülü kontrol tekniği yükselten tip dönüştürücünün aktif anahtarının görev periyodunu model tabanlı bir şekilde hesaplayan modüleli yapıda bir yaklaşıma sahiptir. Hem ortalama akım mod kontrol hem de modüleli model öngörülü kontrol teknikleri dijital olarak uygulanmıştır. Her iki metot için hem benzetim ortamında sonuçlar hem de üretilen prototip üzerinde deneysel sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar her iki kontrol tekniği ile güç faktörü düzeltme işleminin ve düşük toplam harmonik bozulmaya sahip şebeke akımı elde etmede etkin olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In this study, the analysis and design of a conventional boost rectifier topology with power factor correction has been performed, which is fed from a single-phase mains input. The design has 500 W output power and produces 400 V DC output voltage. Average current mode control method is used as a primary technique for the control of the converter and controller design steps are explained in detail for this method. According to this method, two controllers, known as external part and internal part, regulate the output voltage and grid current. The design of this nested two-loop controller is relatively difficult. Instead of this, the use of model predictive control technique is proposed in this thesis which provides convenience of application by eliminating the current compensator in the internal loop. The proposed model predictive control technique has a modular approach that calculates the duty period of the active switch of the boost converter in a model-based manner. Both average current mode control and modulated model predictive control techniques was applied digitally. For both methods, both the results in the simulation environment and the experimental results on the produced prototype were obtained. The results show that both control techniques are effective for power factor correction applications and can provide grid current with a low total harmonic distortion.