Azaltıcı tip dönüştürücü tabanlı mikro evirici tasarımı
Buck converter based micro inverter design
Yazar: GENÇALİ ÇİÇEK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ REVNA ACAR VURAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Güneş panellerinin ürettiği DA gerilimi yeni bir yöntem kullanarak doğrudan AA şebeke gerilimine dönüştürebilen mikro evirici tasarımı yapılmıştır. Bu yönteme göre güneş panelinden üretilen DC güç, giriş kapasitörü tarafından depolanarak eviricinin giriş gücü olarak kullanılır. Girişteki DA gerilim, azaltıcı tip dönüştürücü kullanılarak birincil tarafta yarım dalga sinüs gerilimine dönüştürülür. Oluşturulan yarım dalga sinüs gerilimi, yüksek frekanslı bir transformatörün giriş gerilimi olarak kullanılır. Push-Pull dönüştürücü kullanılarak sürülen YF transformatörün çıkışında şebeke gerilimi ile aynı genlikte yarım dalga sinüs gerilimi elde edilir. Oluşturulan yarım dalga sinüs gerilimi, 50Hz'de anahtarlanan Tam Köprü dönüştürücü kullanılarak pozitif ve negatif alternansa dönüştürülür. Böylece eviricinin çıkışında genliği şebeke ile aynı olan ve AC yükü beslemeye uygun gerilim üretilmiş olur.
Çıkış katındaki anahtarlama elemanlarının akımın sıfır olduğu anlarda yön değiştirmesi ve düşük hızda(50Hz) tetiklenmesi verimi artırmaktadır. Azaltıcı tip dönüştürücü kullanıldığı için evirici, değişken (20-40V) DA giriş geriliminde çalışabilmektedir. Daha iyi yük adaptasyonunu için çıkış dalga şekilleri yazılımsal olarak kontrol edilir. Bu yöntemle eviricinin çıkışında oluşturulması gereken sinüs gerilimi birincil kısımda oluşturulur, böylece ikincil taraftaki izoleli kontrol ihtiyacı büyük oranda azaltılır. Eviricinin ihtiyaç duyduğu kapasitörün sığa değeri azaltılır, maliyet düşürülür. Frekansın yüksek olması devrenin boyutunu küçültülür. Ticari panel güçlerine (320W)  göre tasarımı yapılan prototip omik ve indüktif yükler altında test edilmiş ve en yüksek dönüştürücü verimi omik yükte ve ortalama güçte (200W) %93,8 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, a micro inverter is designed which can convert DC voltage produced by solar panels directly into AC grid voltage using a new method. According to this method, DC power produced from the solar panel is stored by the decoupling capacitor and used as the input power of the inverter. The DC voltage at the input is converted to half-wave sine voltage on the primary side using a Buck converter. The generated half wave sine voltage is used as the input voltage of a high frequency transformer. By using Push-Pull converter, half-wave sine voltage is obtained at the same width as the mains voltage at the output of the transformer. The half-wave sine voltage generated is converted to positive and negative alternans using the Full Bridge converter switched at 50Hz. Thus, at the output of the inverter, the voltage that is the same as the mains and suitable for feeding AC load is produced.
Switching the MOSFETs on the output stage at zero current switching moments and triggering at low speed (50Hz) increase the efficiency. Since the Buck converter is used, the inverter can operate at variable (20-40VDC) input voltage. Output waveforms are software-controlled to provide better load adaptation and immunity to variable loads. With this method, the sine voltage required to be obtained at the output of the inverter is created in the primary part, thus the need for insulated control on the secondary side is greatly reduced. This method reduces the required capacity value and reduces the cost. Due to the high frequency, the size of the circuit is reduced. The prototype designed according to commercial panel powers (320W) was tested under resistive and inductive loads and a maximum efficiency of 93.8% was achieved in average power (200W).