Güç faktörü düzeltmeli AA-DA dönüştürücü yapılarının doğrusal olmayan denetimi
Nonlinear control of AC-DC converter structures with power factor correction
Yazar: ERDAL ŞEHİRLİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MERAL ALTINAY
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yıllarda, enerji verimliliğinin sağlanması amacıyla yapılan çalışmalar, GFD tip AA-DA dönüştürücüler üzerinde yapılan çalışmaların önemini artırmıştır. Tek fazlı GFD dönüştürücüler genellikle bir DA-DA dönüştürücü yapısı kullanmaktadırlar ve yarı iletken anahtar içerdikleri için doğal olarak doğrusal olmayan yapıdadırlar. Bu nedenle, öncelikle temel DA-DA dönüştürücüler olan düşürücü, yükseltici, düşürücü-yükseltici dönüştürücülerin denge noktaları bulunmuş ve matematiksel modellemeleri, tasarımları, açık döngülü uygulamaları, çıkış değişkeni olarak hem bobin akım hem de çıkış gerilimi alınarak giriş-çıkış doğrusallaştırmalı doğrusal olmayan denetimlerinin benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, düşürücü, yükseltici, düşürücü-yükseltici DA-DA dönüştürücülerin küçük işaret modeli çıkarılarak transfer fonksiyonları bulunmuş ve tasarlanan PI denetleycilerinin benzetimleri de yapılmıştır. Daha sonra, yapılan tasarımlar ile GFD düşürücü, yükseltici, düşürücü-yükseltici AA-DA dönüştürücülerin PI denetimlerinin, akım ve gerilim tabanlı giriş-çıkış doğrusallaştırmalı doğrusal olmayan denetimlerinin benzetimleri de yapılmıştır. Bununla birlikte, düşürücü-yükseltici DA-DA ve GFD AA-DA dönüştürücülerin giriş-çıkış doğrusallaştırmalı doğrusal olmayan denetimleri de deneysel olarak uygulanmıştır. Yapılan uygulamalar ve benzetimlerin, şebeke akımı ve şebeke gerilimi dalga şekilleri, şebeke akımı THB'si, GF'si ve yük üzerindeki gerilimleri ölçülerek karşılaştırmaları yapılmıştır. Ek olarak, şebeke akımı THB'si, mevcut standart TS EN 61000-3-2 ile karşılaştırılarak uygunluğu belirlenmiştir.

Abstract:
Recently, studies on PFC type AC-DC converters have taken much attention in order to provide energy efficiency. Single phase PFC converters generally use a DC-DC converter and due to include semiconductor switch, they have naturally nonlinear structure. Therefore, mathematical modeling, designs, open loop controls and simulations of input-output linearization nonlinear control on the basis of inductor current and output voltage of fundamental DC-DC converters that are buck, boost, buck-boost are realized and equilibrium points are found. Furthermore, small signal model of buck, boost, buck-boost DC-DC converters are derived and their transfer functions are obtained, simulation of designed PI controllers are also carried out. Then, simulations of PI, current and voltage based input-output linearization nonlinear control of PFC buck, boost, buck-boost AC-DC coverters are also realized with using before design. Furthermore, input-output linearization nonlinear control of buck-boost DC-DC and PFC AC-DC converters are experimentally realized. Waveform of grid currents and grid voltages, THDs of grid currents, power factors and load voltages are measured and compared for both experimens and simulations. Besides, grid current THD of the application is compared with actual standard TS EN 61000-3-2 and its compatibility is defined.