Yüksek frekans indüksiyon kaynak makinesi tasarımı
High frequency induction welding machine design
Yazar: YUSUF EFTELİ
Danışman: DOÇ. DR. AYGOĞAN SAVRAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Tez çalışmasında yüksek frekanslı indüksiyon kaynak sistemi tasarımı için bilgisayar ortamında benzetim çalışmaları yapılmış ve küçük güçte bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Çalışmada PWM doğrultucu ve rezonans invertör devreleri için ACSLX programı ile benzetim çalışmaları yapılmış, rezonans invertör devresi ise deneysel olarak incelenmiştir. İndüksiyonla ısıtma devrelerinin en büyük problemleri şebekeden harmonik içeriği fazla akımlar çekmeleri ve düşük giriş güç faktörüne sebep olmalarıdır. PWM doğrultucu teknolojisi bu problemlere önemli bir çözüm sunmaktadır. Tez çalışmasında yapılan 50 kW'lık PWM doğrultucu benzetim çalışmalarında, giriş güç faktörünün 1'e çekilmesi sağlanmış ve temel bileşen dışındaki harmonik akımları çok düşük seviyelerde tutulmuştur. Yüksek frekans rezonans invertör benzetim çalışmasında, rezonans devresi için paralel rezonans yapısı tercih edilmiştir. Anahtarlama devresi için iki anahtarlı yükseltici tip anahtarlama yapısı kullanılmıştır. Temsili ısıtma yüküne rezonans invertör ile 50 kW güç aktarımı 250 kHz rezonans frekansında yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda bir ayarlı DC güç kaynağından 260 kHz frekanslı paralel rezonans devresine tek anahtarlı yapı ile güç aktarımı yapılmıştır. Bu aktarım sonucunda rezonans devresi bobininde güçlü bir manyetik alan oluşturulmuş, bu manyetik alan kullanılarak da krom-nikel ve demirden yapılmış metal parçalar ısıtılmıştır. Değişken rezonans frekansının takip edilerek anahtarlama sinyallerinin oluşturulması için PLL (Phase Locked Loop) yapısı kullanılmıştır. Küçük güçte ısıtma çalışmaları başarılı şekilde yapılmıştır.

Abstract:
In this thesis, simulation studies were made for the design of high frequency induction welding system and carried out a small power application. In the study, simulation studies were made by ACSLX program for PWM rectifier and resonant inverter circuit and the resonant inverter circuit was analyzed experimentally. The biggest problems of the rectifier circuits are that they draw more harmonic currents from grid and cause low input power factor. PWM rectifier technology provides a significant solution to these problems. In this thesis, unity power factor was obtained and harmonic currents were kept very low lewels in the 50 kW PWM rectifier simulation studies. THD value was calculated as 4.85% with values taken up to 50th harmonic. Parallel resonance structure was preferred for resonant circuit in high frequency resonant inverter simulation study. Boost-type switching structure with two keys was used for the switching circuit. 50 kW power was transfered to heating load by resonant inverter at 250 kHz resonance frequency. In experimental studies, power transmission was made from a regulated DC power supply to 260 kHz frequency parallel resonance circuit by single-switch structure. As a result of this transmission, a strong magnetic field was composed in resonant circuit coil and metal pieces made of chrome-nickel and iron were heated using this magnetic field. PLL (Phase Locked Loop) structure was used to compose of the switching signals following by the variable resonant frequency. Heating studies were carried out successfully in small powers.