Dört fazlı senkron düşürücü dönüştürücünün tasarımı, analizi ve gerçekleştirilmesi
Design, analysis, and realization of four phase synchronous buck converter
Yazar: BARIŞ YENER
Danışman: DR. NİHAN ALTINTAŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Algoritmalar = Algorithms ; Anahtarlama = Switching ; Mikrodenetleyiciler = Microcontroller ; Optimizasyon = Optimization ; Senkronizasyon = Synchronization

Özet:
Son zamanlarda hızla artan enerji tüketimi ve enerji kaynaklarının azalması nedeniyle enerjiyi verimli kullanmak önemli hale gelmiştir. Günlük hayatta karşımıza çıkan hemen hemen her elektronik üründe güç dönüştürücüleri bulunmaktadır. Bunlara örnek olarak arabalar, cep telefonları, bilgisayarlar, ısıtıcı üniteler, akü şarj cihazları, LED sürücüleri gibi ürünlerde bulunur. Bu çalışmada, çok fazlı senkron düşürücü dönüştürücü devresinin verimini artırmak için bir algoritma hazırlanmış ve algoritmanın test edilmesi için bir devre hazırlanmış, bu hazırlanan sistem analiz edilmiştir. Devrenin kayıpları ve teorik hesaplamaları, algoritmanın nasıl çalıştığı ve teorik olarak işleyişi anlatılmıştır. Devrede birbirine eş dört adet senkron düşürücü dönüştürücü kullanılmıştır. Devrenin kontrolü mikrodenetleyici yardımı ile yapılmaktadır. Hazırlanan algoritma mikrodenetleyici içinde çalışmaktadır. Mikrodenetleyici aynı anda sistemdeki güç dönüştürücüsünü kontrol edebilir ve uygulamalara bağlı olarak farklı kompleks görevleri yerine getirebilir. Bu çalışmada sabit ve değişken olmak üzere iki çalışma modu için verim değerleri incelenmiştir. Sistemin doğrulanmasında ve analizinde laboratuvar ekipmanları ile ölçüm farkları en aza indirilecek şekilde ölçümler alınmıştır. Devrenin birçok koşulda verimi incelenmiştir. Alınan ölçümler incelenip, tasarlanan devre için bir verim tablosu oluşturulmuştur. Oluşturulan tablo mikrodenetleyici yazılıma dahil edilip dönüştürücünün sürekli olarak en yüksek verimde çalışması sağlanmıştır. Ayrıca sensör kullanılmadan bobin akımı tayini mikrodenetleyici ile yapılmıştır. Böylece devrede ilave eleman kullanmadan ve devre maliyetini arttırmadan devrenin tüm yük koşulları altında maksimum verimde çalışması sağlanmıştır.

Abstract:
Recently, it has become important to use energy efficiently due to the rapidly increasing energy consumption and the decrease in energy resources. There are power converters in almost every electronic product that we come across in daily life. Examples of these are found in products such as cars, mobile phones, computers, heater units, battery chargers, LED drivers. In this study, an algorithm has been prepared to increase the efficiency of the multiphase synchronous step-down converter circuit and a circuit has been prepared to test the algorithm and this prepared system was analyzed. The losses and theoretical calculations of the circuit, how the algorithm works and how it works theoretically are explained. Four identical synchronous step-down converters are used in the circuit. The control of the circuit is done with the help of microcontroller. The prepared algorithm works in the microcontroller. The microcontroller can simultaneously control the power converter in the system and perform different complex tasks depending on the applications. In this study, efficiency values were examined for two operating modes, fixed and variable. In the verification and analysis of the system, measurements were taken with laboratory equipment to minimize measurement differences. The efficiency of the circuit under many conditions has been investigated. The measurements taken were examined and an efficiency table was created for the designed circuit. The created table was included in the microcontroller software and the converter was ensured to work at the highest efficiency continuously. In addition, the coil current determination was made with a microcontroller without using a sensor. Thus, it is ensured that the circuit operates at maximum efficiency under all load conditions without using additional elements in the circuit and without increasing the circuit cost.