Yüksek frekanslı güç katsayısı düzeltici devresi için indüktör tasarımı ve manyetik analizi
Design and magnetic analysis of inductor for high frequency power factor corrector circuit
Yazar: ÖMER ALDEMİR
Danışman: PROF. DR. NACİ GENÇ
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Doğru akım makineleri, elektronik şarj aletleri, yenilenebilir enerji uygulamaları başta olmak üzere birçok alanda kullanılan doğrultucular, genellikle güç katsayısı düzeltici devreler ile birlikte kullanılır. Güç katsayısı düzeltici devreler, aktif ve pasif devreler olarak ikiye ayrılır. Pasif güç katsayısı düzeltici devreler indüktör ve kondansatör gibi pasif elemanlar kullanılarak tasarlanırken aktif güç katsayısı düzeltici devrelerde ise doğrultucunun giriş akımı kontrol edilerek kaynaktan olabildiğince sinüzoidale yakın ve faz farkının olmadığı bir akım çekilmesi sağlanır. Aktif güç katsayısı düzeltici devrelerinin giriş akımında dalgacıklar gözlemlenir. Bu dalgacıkların oluşmasının sebebi devredeki yarı iletken elemanın anahtarlanmasıdır. Anahtarlama frekansının giriş akımı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Giriş akımındaki dalgacıkların frekansı anahtarlama frekansına eşitken genliği ise anahtarlama frekansı ile ters orantılıdır. Aktif güç katsayısı düzeltici devresinde indüktör akımı giriş akımına eşittir. Bu nedenle kaynaktan dalgacıklı bir akım çekilmesi indüktör akımının da dalgacıklı olmasına neden olur ve bu durumda indüktör nüvesinde bir miktar kayıp oluşur. Anahtarlama frekansının hem dalgacıkların frekansı hem de genliği üzerinde etkili olmasından dolayı indüktör kayıpları üzerinde önemli bir etkisi söz konusudur.
Bu tez çalışmasında ortalama akım tekniği kullanılan yükselten tip bir güç katsayısı düzeltici devresinin indüktör kayıpları, üç farklı indüktör tasarımı için 25, 40 ve 50 kHz anahtarlama frekansı değerlerinde ANSYS/Maxwell programı kullanılarak analiz edilmiştir.

Abstract:
Rectifiers, which are used in many fields, especially in direct current machines, electronic chargers, renewable energy applications, are generally used with power factor correction circuits. Power factor correction circuits are divided into active and passive circuits. Passive power factor correction circuits are designed by using passive elements such as inductor and capacitor, while active power factor corrector circuits are controlled by controlling the input current of the rectifier, so that a current as close to sinusoidal as possible and without phase difference is drawn from the source. Fluctuations are observed in the input current of active power factor corrector circuits. The reason for this fluctuation is the switching of the semiconductor element in the circuit. The switching frequency has a significant effect on the input current. The frequency of the ripple in the input current is equal to the switching frequency, while its amplitude is inversely proportional to the switching frequency. In the active power factor corrector circuit, the inductor current is equal to the input current. Therefore, a fluctuating current draw from the source causes the inductor current to fluctuate, and in this case, some loss occurs in the inductor core. The switching frequency has a significant effect on the inductor losses since it affects both the frequency and amplitude of the ripple.
In this thesis, the inductor losses of an boost type power factor corrector circuit using the average current technique were analyzed using the ANSYS/Maxwell program at 25, 40 and 50 kHz switching frequency values for three different inductor designs.