Yumuşak anahtarlamalı DC-DC dönüştürücülerin incelenmesi
The investigation of soft switched DC-DC converters
Yazar: NİHAN ALTINTAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET FARUK BAKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yüksek güç yoğunluğu, hızlı geçiş cevabı ve kontrol kolaylığı nedeniyle darbe genişlikmodülasyonu (PWM) tekniği endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha yüksek güçyoğunluğu ve daha hızlı geçiş cevabı için çalışma frekansının yükseltilmesi gerektiği, fakat budurumda yarı iletken elemanların anahtarlama kayıpları ile elektromanyetik girişim (EMI) veradyofrekans girişimi (RFI) gürültülerinin arttığı bilinmektedir. Bu kayıp ve gürültülerindüşürülmesi ve frekansın yükseltilebilmesi, ancak sert anahtarlama (HS) yerine yumuşakanahtarlama (SS) tekniklerinin kullanılmasıyla sağlanabilmektedir. Bu konudaki çalışmalarson yıllarda cazibesini gittikçe artan bir şekilde sürdürmektedir.Bu çalışmada, DC-DC dönüştürücüler ile kontrol teknikleri ve yumuşak anahtarlamateknikleri incelenmiştir. Sıfır gerilim geçişli PWM DC-DC dönüştürücüler ayrıntılı olarak elealınmıştır. Yeni bir aktif bastırma hücresi kullanılan yükseltici dönüştürücü ile diğerdönüştürücüler karşılaştırılmıştır.Önerilen bastırma hücresi ana anahtar için sıfır gerilimde geçiş (ZVT) ve sıfır akımda geçiş(ZCT) sağlar. Dönüştürücüdeki bütün yarı iletken elemanlar yumuşak anahtarlama altındailetime ve kesime girer. Dönüştürücü basit yapılı olup az sayıda elemana sahiptir.Dönüştürücünün kararlı hal analizi sunulmuş ve 1 kW, 100 kHz'lik yükseltici bir dönüştürücüprototipi ile analiz doğrulanmıştır.Anahtar Kelimeler: DC-DC dönüştürücü, yumuşak anahtarlama, sıfır gerilimde geçiş, sıfırakımda geçiş.

Abstract:
Pulse width modulation (PWM) technique has been widely used in industry due to its highpower density, fast transient response and ease of control. Operating frequency should beincreased in order to obtain higher power density and faster transient response but in that caseelectromagnetic interference (EMI) and radio frequency interference (RFI) noises andswitching losses in semi-conductor devices increase as well. In order to decrease these noisesand losses, soft switching (SS) techniques should be used instead of hard switching (HS)techniques. This approach has been very popular in last years and continues to be so.In this thesis, DC-DC converters, control and soft switching techniques are investigated. Zerovoltage transition PWM DC-DC converters are analyzed in detail. A new boost converter withan active snubber cell is proposed and compared with the other converters.The proposed converter provides zero voltage transition (ZVT) and zero current transition(ZCT) for the main switch. All of the semiconductor devices turn on and off under softswitching. The converter has a simple structure and minimum number of components. Steadystate analysis of the converter is presented, and theoretical analysis is verified by a prototypeof a 1 kW and 100 kHz boost converter.Keywords : DC-DC converter, soft switching, zero voltage transition, zero current transition.