Yüksek güç yoğunlukla izoleli DA-DA dönüştürücü tasarımı
High power density isolated DA-DA converter design
Yazar: MEHMET ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. NECMİ ALTIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güç transformatörü = Power transformer ; Güç çeviriciler = Power converters ; Rezonans çevirici teknoloji = Resonant converter technology ; Sayısal analog çeviriciler = Digital analog conventors

Özet:
Askeri uygulamalarda farklı gerilim ve güç seviyelerine ihtiyaç duyulmaklardır. Bu ihtiyaçlar sistem içerisinde çok sayıda ve farklı topolojide AA/DA ve DA/DA dönüştürücü kullanımı gerektirmektedir. Askeri amaçlı hava-kara araçlarında kullanılan güç dönüştürücülerinin genellikle küçük hacim ve düşük ağırlık gibi özelliklere sahip olması büyük önem arz etmektedir. Bu nedenle güç elektroniği dönüştürücülerinin anahtarlama frekansları gittikçe yükselmektedir. Anahtarlama frekansın yükselmesi güç yoğunluğu değerini arttırsa da bazı dezavantajları bulunmaktadır. Bu dezavantajların önüne geçebilmek aynı zamanda yüksek güç yoğunluğu değeri sağlamak için bu çalışmada, hava aracının elektronik alt sistemlerini beslemek üzere askeri uçak platformu tarafından sağlanan 115 V_AC besleme gerilimini 82,5 V_DC gerilim seviyesine düşürecek 330 W güç kapasitesine sahip, yüksek güç yoğunluklu, faz kaydırmalı tam köprü tipi dönüştürücünün tasarımı ve geliştirilmesi yapılmıştır. Dönüştürücünün kontrolü analog denetleyici ile gerçekleştirilmiştir. Dönüştürücünün verimliliğini artırmak için sıfır gerilimde anahtarlama (SGA) tekniği kullanılmıştır. Ayrıca sıfır gerilimde anahtarlama yeteneğine sahip topolojiler karşılaştırılmış ve sistem hedeflerine uygun görünen iki alternatif topoloji detaylı olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar ve testlerden sonra aynı elektriksel değerlerde raf ürünü olarak bulunabilen dönüştürücülerin güç yoğunluğu değerinin üzerinde bir dönüştürücü tasarımı sağlanmıştır.

Abstract:
Different voltage and power levels are required in military applications. These requirements necessitate the use of numerous and diverse topologies of AC/DC and DC/DC converters within the system. Power converters used in military aircraft and ground vehicles for military purposes are generally required to have small size and low weight characteristics, which are of great importance. Therefore, the switching frequencies of power electronic converters are increasing. Although increasing the switching frequency increases the power density value, it has some disadvantages. In order to overcome these disadvantages and achieve high power density value, this thesis focuses on the design and development of a 330 W capacity, high power density, phase-shifted full-bridge converter that converts the 115 Vac supply voltage provided by the military aircraft platform to a voltage level of 82.5 Vdc to power the ammunition electronic circuits in the aircraft. The control of the converter is implemented using an analog controller. The zero-voltage switching (ZVS) technique is employed to improve the efficiency of the converter. Additionally, topologies with the ability of zero-voltage switching are compared, and two alternative topologies that appear suitable for the system objectives are thoroughly examined. Experimental studies and tests have resulted in a converter design that surpasses the power density value of commercially available converters with the same electrical specifications