Fotovoltaik sistemler için yüksek kazançlı da-da dönüştürücü tasarımı
Design of a high-gain da-da converter for photovoltaic systems
Yazar: MURAT BİRKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET GÜNDOĞDU
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Yüksek anahtarlama frekansına sahip da-da dönüştürücüler günlük hayatta kullanılan birçok teknolojik cihazın bir parçası olmuştur. Bu dönüştürücülerin, küçük boyut ve yüksek verimlilik gibi özelliklere sahip olması istenir. Yüksek frekans anahtarlamalı bu dönüştürücüler, kontrol kolaylığı, hızlı tepki ve yüksek güç yoğunluğu nedeniyle akü şarj istasyonları, yenilenebilir enerji sistemleri, yakıt hücreleri, güç faktörü düzeltme devreleri, led aydınlatma gibi endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek gerilim kazancına sahip bu da-da dönüştürücüler, özellikle fotovoltaik sistemlerdeki mikro eviricilerin giriş gerilimlerini elde etmek için kullanılmaktadır. Fotovoltaik sistemlerde yaygın olarak kullanılması, bu dönüştürücüler üzerinde yapılan araştırmaları yoğunlaştırmıştır.
Bu tez çalışmasında yüksek kazançlı bir Sarmaşık tipi da-da dönüştürücü devresi matematiksel olarak modellenmiş ve benzetim modeli MATLAB/Simulink ortamında oluşturulmuştur. Benzetim çalışmaları ile elde edilen sonuçların uygulanabilirliği tartışılmıştır. İncelenen da-da dönüştürücü yapısı, düşük görev periyodu ile yüksek çıkış gerilimi sağlamak için birleştirilmiş indüktanslardan oluşmaktadır. Bu yapı anahtarlamalı yükselten tip dönüştürücüye entegre edilmiştir. Bu dönüştürücü yapısının önemli bir avantajı, güç anahtarları ve diyotlar üzerindeki gerilim streslerinin düşük olmasıdır. Böylece düşük maliyetli ve yüksek performanslı yarı iletken anahtarlama elemanları kullanılabilmektedir. Ayrıca, tüm diyotların ters geri kazanım problemi azaltılmakta ve anahtarlama elemanlarının sıfır akımdaki anahtarlama (ZCS) işlemi de sağlanmaktadır. Ek olarak pasif kilitleme devreleri, anahtarlama elemanlarının kapanma anları sırasında oluşan gerilim yükselmelerini bastırmak için kullanılmaktadır. Bu tezde 25V giriş gerilimi ve 400V çıkış gerilimine sahip 200W gücündeki bir da-da dönüştürücünün tasarımı ve benzetim çalışması gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışması sonucunda dönüştürücü yapısının çalışma prensibi ve sürekli durumdaki kararlılık analizi açıklanmıştır.

Abstract:
da-da converters with high switching frequency have been a part of many technological devices used in daily life.  These converters are desired to have characteristics such as small size and high efficiency.  These high-frequency switched converters are widely used in industrial applications such as battery charging stations, renewable energy systems, fuel cells, power factor correction circuits, led lighting due to their ease of control, fast response and high power density.  These da-da converters with high voltage gain are especially used to obtain the input voltages of microswitches in photovoltaic systems.  Their widespread use in photovoltaic systems has intensified research on these converters. 
In this thesis, a high-gain interleaved converter circuit was modeled mathematically and the simulation model was created in MATLAB / Simulink environment.  The applicability of the results obtained through simulation studies has been discussed.  The studied transformer structure consists of inductances combined to provide high output voltage with low duty period.  This structure is integrated in the switched step-up type converter.  An important advantage of this converter structure is that it reduces voltage stress on power switches and diodes.  So, low cost and high performance semiconductor switching elements can be used.  In addition, the reverse recovery problem of all diodes is reduced and the zero current switching (ZCS) operation of the switching elements is also provided.  In addition, passive locking circuits are used to suppress the voltage spikes that occur during the closing moments of the switching elements.  The design and simulation study of a 200W da-da converter with 25V input voltage and 400V output voltage was carried out.  As a result of the simulation study, the working principle and steady state stability analysis of the converter structure are explained.