Yeni bir yumuşak anahtarlamalı tek fazlı güç faktörü düzeltme devresinin geliştirilmesi ve gerçekleştirilmesi
Development and implementation of a new single phase soft switching power factor correction circuit
Yazar: BURAK AKIN
Danışman: PROF. DR. HACI BODUR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Bölümü / Elektrik Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yıllarda daha da sık kullanılan güç elektroniği sistem ve cihazlarının şebekeden çektiği harmonikli akımlar, şebekeyi bozmakta ve güç faktörü değerini düşürerek şebekeyi gereksiz yere yüklemektedir. Harmonikler, aynı şebekeden beslenen diğer alıcıların çalışmasını da olumsuz olarak etkilemektedir. Bu sebeple harmonik standartlarıyla ilgili yönetmelikler her geçen gün gelişmekte ve sınırlamalar artmaktadır.Güç faktörünün değeri, kayma faktörü ile şebekeden çekilen akımdaki harmonik bozulmanın çarpımına bağlıdır. Kayma faktörü, akım ile gerilim arasındaki faz farkından ortaya çıkar ve omik yük için ?1? değerini alır. Bu durumda güç faktörünü iyileştirmek için yapılması gereken, şebekeden çekilen akımdaki harmonik içeriği azaltmaktır. Bu sebeple geliştirilen yumuşak anahtarlamalı tek fazlı güç faktörü düzeltme devresinde, diyot köprüsünden sonra yumuşak anahtarlamalı yüksek çıkışlı ZVT-ZCT PWM dönüştürücü kullanılmıştır. Uygun algoritmalar ile kontrol edilen dönüştürücünün, şebekeden düşük harmonikli sinüzoidal bir akımın çekmesi sağlanmıştır.Geliştirilen dönüştürücü devresi ile, ana anahtar ZVT ile iletime ZCT ile kesime girmekte ve üzerinde hiçbir ilave akım veya gerilim stresi oluşmamaktadır. Yardımcı anahtar ZCS ile iletime ve ZCS ile kesime girer ve anahtarın üzerinde hiçbir gerilim stresi oluşmaz. Yardımcı anahtarın üzerinden akacak olan rezonans akımının bir kısmı kuplajlı endüktans ile çıkışa yönlendirilerek, yardımcı koldaki akım stresi azaltılmıştır. Bu topoloji kullanılarak çalıştırılan 300 W ve 100 kHz'lik sistemdeki toplam verim %98 değerini alırken, güç faktörü de 0.99 değerinde olmakta ve şebekeden sinüzoidal bir akım çekilmektedir.Anahtar kelimeler: Güç faktörü, harmonik, yumuşak anahtarlama, yüksek çıkışlı dönüştürücü, ZCS, ZCT, ZVT.

Abstract:
Nowadays, power electronics systems and equipments are more crowdedly used. These systems use harmonic currents and require from AC line and so AC line current and voltage waveforms are distorted and overload the system by decreasing the power factor (PF) ratings. Harmonics affect badly other participants from the same AC line. Because of these facts, day by day harmonic standards are developing by legislations.Power factor rating is related with the multiplication of displacement factor and AC line current harmonic ratio. Displacement factor is the cosines of phase angle between AC line voltages and current, for the resistive load it will take the value of ?1?. For Power Factor Correction (PFC), AC line current harmonic content have to be decreased. For this reason, single phase AC-DC ZVT-ZCT PWM converter designed with diode bridge and boost converter which is controlled for maximum load current in every condition by requiring less harmonic sinusoidal current from the AC line.The proposed converter works with soft switching. Main switch turns on with ZVT, turns off with ZCT and there is no extra current or voltage spike. Auxiliary switch operates both ZVT and ZCT times. Auxiliary switch turns on with ZCS and turns off with ZCS without voltage stress however there is also current stress comes from the resonant current but it is diverted to the output side by coupling inductance. So, auxiliary switch current stress is lowered by diverting this resonant current to the load. With this topology total efficiency can reach 98% from 300 W and 100 kHz switching frequency with 0.99 power factor in sinusoidal current shape.Key Words: Boost converter, harmonic, power factor, soft switching, ZCS, ZCT, ZVT.