Endüktans bağlantılı çift köprü ile jiratör tasarımı analizi ve gerçeklemesi
Inductance coupled double bridge gyrator design analysis and realization
Yazar: CENK DİNÇBAKIR
Danışman: PROF. DR. M. ORUÇ BİLGİÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güç elektroniği = Power electronics

Özet:
Bu tezde, endüktans bağlantılı çift köprülü dönüştürücü kullanılarak yapılan bir jiratörün tasarım, analiz ve uygulaması sunulmuştur. Tasarlanan jiratör devresinin, çift yönlü MOSFET anahtarlar kullanılarak ve herhangi bir geribesleme devresine ihtiyaç duymadan jiratör tanım bağıntılarını sağladığı ve iki yönlü enerji transferini gerçekleştirebileceği teorik ve deneysel olarak gösterilmiştir. Böyle bir jiratör devresi, gerilim-akım, akım-gerilim, kondansatör-endüktans ve direnç-direnç gibi dönüşümlerde kullanılabilir.Tezin başlangıcında ilk olarak jiratör kavramı ve jiratör gerçeklenmesi üzerine geniş bir literatür taraması yapıldıktan sonra çift köprülü endüktans bağlantılı dönüştürücü kullanılarak jiratör analizi, tasarımı ve gerçeklemesi sunulmuştur. Yapılan teorik çalışmalar neticesinde genel jirasyon iletkenliğin denkleminin özel bir durumu daha basit formda elde edilmiştir. Elde edilen jirasyon iletkenliği ve ideal jiratör tanım bağıntılarından yararlanılarak kondansatör yüklü jiratörün girişinden görülen endüktans teorik olarak hesaplanmış, hesaplanan endüktansın prototip devre üzerinden yapılan ölçümlerde %9 hatayla elde edildiği deneysel ölçüm sonuçlarında gösterilmiştir. Jiratör devresi, iki yönlü kontrollü çalışabilen MOSFET anahtarlar ve bu anahtarları sürmek için kullanılan izole sürme devreleriyle oluşturulmuştur. Jiratörün dinamik ve statik davranışı önce teorik olarak, sonra simülasyonlar ile gösterilmiş ve son olarak yukarıda bahsedilen dönüşümlerden bazıları prototip devre yardımıyla test edilmiştir. Gerçeklenen jiratör devresi yarımdalga doğrultucu devresindeki seri filtre endüktansı yerine uygulanmış, yapılan simülasyonlar ile elde edilen deneysel sonuçlar tezde sunularak yorumlanmıştır.Elde edilen teorik, simülasyon ve deneysel sonuçların değerlendirilmesiyle endüktif enerji transferi ile gerçekleştirilen çift köprülü jiratör devresi, jirasyon işlevini herhangi bir geribeslemeli kontrol devresine ihtiyaç duymadan gerçekleştirilmiştir. Önerilen devrenin iki yönlü enerji transferini gerçekleştirdiği, dört bölgeli çalıştığı ve dinamik ve statik davranışı gösterdiği yapılan deneylerle ispatlanmıştır.

Abstract:
This thesis presents a gyrator design and realization based on an inductor-coupled double bridge converter. It is shown that this gyrator can operate in four-quadrant mode by using bi-directional MOSFET switches without the necessity of any feedback control circuit. There are different usage areas of such a gyrator, some of which are conversions of voltage to current, current to voltage, capacitor to inductor and resistance to resistance.In this thesis, first of all, a wide range of literature about gyrator concept is searched and then four-quadrant gyrator realization by double-bridge converter is proposed. After a theoretical study, a special case of the general gyration conductance ?g? is calculated. By using this ?g? and ideal gyrator equations the inductance seen from the input of the capacitor loaded four?quadrant gyrator is studied. The experimental results showed that the input inductance is realized with %9 error. The realization of the gyrator circuit is obtained by using bidirectional MOSFET switches and isolated driver circuit. The dynamic and static gyrator behavior is theoretically proved, then simulated and then some of above conversions are also tested by using prototype circuit. Some applications of the proposed gyrator are experimentally shown. The prototype gyrator circuit is applied instead of a series filter inductance in a half wave rectifier. The simulation and the experimental results are discussed.By evaluating all the theoretical, simulation and experimental results, the proposed double bridge power gyrator with inductive energy transfer enables control-free gyration. It is proved with experiments that the proposed gyrator can realize two direction energy transfer and four-quadrant operation and work under both dinamic and static conditions.