empedansları ile uygulanan); uygun bir çıkış DCvoltajı garantilemek için istenilen dönüş oranının galvaniz ile izole edilmiş transformatöründen ve transformatör çıkış voltajını rektifiye eden bir çıkış diyot köprüsünden meydana gelmektedir. Rezonant tank devresi, DC/AC üç seviyeli ön kısım çevirisinin cihazlarının, NS ve kapatılması gereken çok ufak akım miktarı sebebiyle, neredeyse ZCS altında çalışmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Aslında, NS modu tüm dört aktif cihazın hepsi için sıfır açmak kaybı ve tüm bağlantılı serbest diyotlar için sıfır ters geri kazanım garantilemektedir. Dahası, üç elemanlı rezonant tank, (transformatörün çıkışında bulunan) diyot köprü rektifiyerinin sıfır ters geri kazanım enerjisi altında çalışmasını sağlarken, düşük harmonik içerikli rezonant tank akımı, pasif komponent kayıplarının güçlü biçimde azaltılmasını sağlar (Şekil 10). Özetolarak, ikinci çevirim aşamasının tüm açma-kapama kayıpları, temel olarak sıfıra indirilmiş olup, bu da, toplam çevirici verimliliğini artırmaktadır. Transformatör manyetize edici indüktans sayesinde, çevirici davranışı, yükveya sistem parametre varyasyonlarına karşı duyarsız olmaktadır. Rezonant Çevirici Kontrolü Giriş gücü çevirici voltajı, giriş gücü PFC yükseltme aşaması tarafından halihazırda stabilize edildiği için, rezonant aşama için benimsenmiş olan kontrol tekniği oldukça basittir. Çevirici, 100 92. 80-< �60 a.J40 32.38 31.9 20 30.7 o 11 12 13 14 16 10 Frequency {l<Hz) Şekil 9. Döngü başına rezonant çevirici IGBT'nin ortalama kayıpları ile rezonant tank frekansı (komhat-giriş voltajı varyasyonundan bağımsız olarak, her zaman için tek bir noktada çalışacaktır. Transformatörün manyetize edici akımının fonksiyonu sayesinde, çevirici davranışı yükten bağımsız olacaktır. Ayrıca, Şekil 8'de belirtilmiş olan üç-seviyeli DC/AC çeviricinin cihazlarının açma-kapama fonksiyonları, iç içe geçmiş modülasyon şeması aracılığı ile 180 derece kaydırılmış olacaktır: Rezonant tank pasif elementleri tarafından görülen eşdeğer frekans, silikon cihazın açma-kapama frekansının iki katıdır. Özellikle, BORDLINE M serisinde, rezonant tankın tüm pasif unsurları, 1 5 kHz'lik temel frekansa göre tasarlanmışken, silikon cihazlar bunun yarı değerinde (7.5 kHz) açılıp kapatılmaktadır (Şekil 10). İkinci çevirici aşamasının tüm açma-kapama kayıpları temel olarak sıfıra düşürülmüş olup, bu da toplam çevirici verimliliğini oldukça yükseltmektedir. Rezonantçeviricilerile ilgili en önemli konulardan birisi, pasif komponentlerin parametrelerindeki varyasyonlar karşısında sistemin dayanıklılığıdır. Bu sebeple, çevirici kayıplarının bu tür varyasyonlardan nasıl etkilendiğini ve yine de uygun seviyede NS ve ZCS'nin garanti edilip edilmeyeceğini değerlendirmek gerekli olmuştur. Şekil 9, Simetrik ilse yapılan simülasyonlar sonucunda elde edilen, IGBT'nin "döngü başına ortalama kayıp" diyagramını göstermektedir. Diyagram; her ne kadar açma-kapama frekansı, orijinal değerinden % 20 bile değiştirilmiş olsa, rezonant frekansın (bu uygulamada olduğu gibi) 15 kHz'de sabitlenmesi ile rezonant DC/DC çeviricinin her ponent toleransları sebebiyle) karşılaştırması. Şekil 11 Yeni BORDUNE M-serisi. Şekil 10. Nominal yükte, rezonant tank akımı. Şekil 12. Rezonant aşama davranışı. 148 Tesisat Dergisi Sayı 169 - Ocak 2010 eta 99 ......- ----------, 98 --- 45 50 55 60 65 70 76 80 T_Heaıs,nk ı•cı Şekil 13. Farklı ısı alıcı çalışma sıcaklıkları için c re a z k o lı n ğ a ı) n . t çevirici verimliliği (Alt eksen: lsı alıcı sı bir IGBT'si için, döngü başına ortalama kayıpları sınırlamak mümkündür. Gerçek hayattaki uygulamalarda, açma-kapama frekansı zaman içerisinde sabit kalmaktadır, ancak, rezonant tank frekansı, komponent toleransları sebebi ile değişlik sergileyebilmektedir. Transformatör manyetize edici indüktansın etkisi sayesinde, çevirici davranışı, yük veya sistem-parametre varyasyonlarına duyarsızdır. Örneğin, eğer rezonant tank rezonant frekansın üzerine zorlanmış ise, problemler görülebilir. Bu durumda, ZCS çalışma modu kaybedilmiş olur. Deneysel Sonuçlar Yeni BORDLINE M serisi üzerinde gerçekleştirilen çevirici testleri sırasında elde edilmiş olan deneysel sonuçlar (Şekil 11), Şekil 12 ve Şekil 13'te gösterilmiştir. Özellikle, çevirici verimlilik araştırması, 700 ila 1300 Vrms'lik giriş gücü voltaj sınırlarının içindeki pek çok çalışma noktası göz önünde bulundurularak ve farklı ısı alıcı sıcaklıklarında gerçekleştirilmiştir. Kaynaklar [1] Steigerwald,R. (1988, April). A comparison of halfbridge resonant converter topo/ogies. IEEE Trans. On Power Electronics 3(2), 174-182. [21 Sabate, J,Lee, F. (1991, January). 0/f-lineapplications ofthefixed-frequency clamped-mode series resonant converter. IEEE Trans. On Power Electronics 6,39-47. [31 Raju, G. And Doradla, S. (1995, March). An LCL resonant converter with PWM control-analysis, simulation and imp/ementation. IEEE Trans. On Power Electronics 10(2), 164-174. [41 Nomura, Y. (2002, May 14). Power supply device tor electromotive railcar. U.S. Patent No. 6,388,904 82. [51 Rieux, O., Ladoux, P., Meynard, T. (1999). lnsulated DC to DC ZVS converter with the wide input voltage range. EPE Proceedings. ■ Antonio COCCIA, Francisco CANALES, Hans-Rudolf RINIKER, Gerold KNAPP, Beat GUGGISBERG / ABB Kaynak: ABB Review, 2/2009
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=