Güç Elektroniği

KİTAPTAKİ KONU BAŞLIKLARI

Bölüm 1: Güç Elektroniği ile Tanışma

Giriş

Güç Elektroniğinin Tanımı

Güç Elektroniğinin Bazı Uygulamaları.

Anahtarlamalı (Switching) Güç Kaynağı

Fotovoltaik Sistemler

Aydınlatma

Beyaz Eşya

PWM Amplifikatörleri

Kaynak Makinesi

Elektrikli Araçlar

Güç Elektroniği Dönüştürücülerin Sınıflandırılması

1. AC-DC Dönüştürücüler
2. DC-AC Dönüştürücüler
3. DC-DC Dönüştürücüler
4. AC-AC Dönüştürücüler

Güç Elektroniğinin Çok Disiplinli Doğası

Güç Elektroniği Dönüştürücülerinin Yapısı

Güç Elektroniğinde Simülasyon

Bölüm 2: Güç Elektroniği Anahtarları

Giriş

Anahtarların Durumları

Anahtarların Sınıflandırılması

Diyot

Diyot Köprüsü (Diode Bridge)

Tristör (Thyristor)

Transistör

MOSFET'ler

BJT'ler

IGBT'ler

Uygun Anahtarın Seçilmesi

Anahtarların Koruma Devreleri

“High Side” ve “Low Side” Switching

Anahtarların Tetiklenmesi

Low Side MOSFET'in Tetiklemesi

High Side MOSFET'in Tetiklemesi

Tristörlerin Tetiklemesi

Soğutucu (Heat Sink)

Bölüm 3: Güç Elektroniğinin Temel Kavramları

Giriş

Ani Güç (Instantaneous Power)

Enerji (Energy)

Ortalama Güç (Average Power)

Örnek 1

Bobinler ve Kondansatörler

Örnek 2

Örnek 3

Enerji Geri Kazanımı (Energy Recovery)

Devrenin Matematiksel Analizi

Örnek 4

Zener Diyot Tabanlı Koruma

Etkin (Effective) Değer

Örnek 5

Örnek 6

Örnek 7

Bir Sinyalin RMS Değerinin Ölçülmesi

Periyodik Fonksiyonların Toplamının RMS Değeri

Örnek 8

Örnek 9

Görünür Güç (Apparent Power) ve Güç Faktörü (Power Factor)

Görünür Güç

Güç Faktörü

Doğrusal Devrelerin Güç Analizi

Örnek 10

Sinüzoidal Olmayan Periyodik Dalga Şekillerinde Gücün Hesaplanması

Fourier Serisi

Ortalama Güç

Sinüzoidal Olmayan Kaynak ve Doğrusal Yük

Örnek 11

Sinüzoidal Kaynak ve Doğrusal Olmayan Yük

Toplam Harmonik Bozunum (Total Harmonic Distortion, THD)

Örnek 12

Örnek 13

Örnek 14

Diferansiyel Denklemlerin MATLAB ile Çözülmesi

Örnek 15

Örnek 16

Örnek 17

Örnek 18

Örnek 19

Bölüm 4: Yarım Dalga Doğrultucular

Giriş

Elektronik Cihazların Besleme Devreleri

DC Motor Hız Kontrol Sistemleri

AC Motor Hız Kontrol Sistemleri

Yarım Dalga Doğrultucu (Half Wave Rectifier)

Örnek 1

RL Yük

Örnek 2

R-L-Kaynak (R-L-E) Yük

Örnek 3

L-Kaynak (L-E) Yük

Örnek 4

Serbest Geçiş Diyotu (Free Wheeling Diode)

Örnek 5

Örnek 6

Kondansatör Filtreli Yarım Dalga Doğrultucu

Örnek 7

Yarım Dalga Tristörlü Doğrultucu

Saf Direnç Yükü

Örnek 8

RL Yük

Örnek 9

R-L-Kaynak (R-L-E) Yük

Örnek 10

Komütasyon (Commutation)

Örnek 11

Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucular

1. A) Üç Fazlı Kontrolsüz Yarım Dalga Doğrultucular

Örnek 12

1. B) Üç Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucular
2. ve R Yük
3. ve RL Yük

Örnek 13

Bölüm 5: Tam Dalga Doğrultucular

Giriş

Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucular

Tam Dalga Doğrultucuların Matematiksel Analizi

Saf Direnç Yükü

RL Yük

Örnek 1

R-L-Kaynak (RLE) Yük.

Örnek 2

Kondansatör Filtreli Tam Dalga Doğrultucu

Örnek 3

Bobin-Kondansatör (LC) Filtreli Tam Dalga Doğrultucu

Sürekli Mod

Süreksiz Mod

Örnek 4

Tam Dalga Kontrollü Doğrultucu

Saf Direnç Yükü

Örnek 5

RL Yük

Örnek 6

Örnek 7

R-L- Kaynak (RLE) Yük

Örnek 8

Üç Fazlı Doğrultucular

Kontrolsüz Doğrultucular

Örnek 9

Kontrollü Doğrultucular

1. ve R Yük
2. ve RL Yük

Örnek 10

"Inverter" Çalışma Modu

Örnek 11

12 Puls Doğrultucular (12-Pulse Rectifiers)

AC Kaynağının İç Empedansının Etkisi

Bölüm 6: AC-AC Dönüştürücüler

Giriş

İndüksiyon Makinenin Hız Kontrolü

VAR Ayarlayıcılar

Tek Fazlı AC Ayarlayıcılar

Saf Direnç Yükü

Örnek 1

RL Yük

Örnek 2

Üç Fazlı AC Ayarlayıcılar

Örnek 3

Örnek 4

Bölüm 7: İzolesiz DC-DC Dönüştürücüler

Giriş

Cep Telefonu Şarj Cihazı

Fotovoltaik Sistemler

Araç Ses Sistemleri

Sürekli Mod (CCM) ve Süreksiz Mod (DCM)

PWM Sinyalinin Üretilmesi

Örnek 1

Buck (Alçaltan) Tip Dönüştürücü

Buck Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Buck Dönüştürücünün Çalışma Modları

Giriş Kaynağından Çekilen Akım

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple)

Örnek 2

Kondansatör Eşdeğer Seri Direncinin Etkisi

Senkron (Synchronous ) Buck Dönüştürücü

Buck Dönüştürücü Tasarımındaki Önemli Hususlar

Örnek 3

Boost (Yükselten) Tip Dönüştürücü

Boost Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Giriş Kaynağından Çekilen Akım

Boost Dönüştürücünün Çalışma Modları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple)

Kondansatör Eşdeğer Seri Direncinin Etkisi

Örnek 4

Örnek 5

Bobin İletkeni Direncinin Etkisi

Buck-Boost (Alçaltan-Yükselten) Tip Dönüştürücü

Buck-Boost Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Buck-Boost Dönüştürücünün Çalışma Modları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple)

Örnek 6

Cuk Dönüştürücü

Cuk Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

L1 ve L2 Bobinlerinin Ortalama Akımları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma

Giriş Kaynağından Çekilen Akım

Cuk Dönüştürücünün Çalışma Modları

Örnek 7

SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) Dönüştürücü

SEPIC Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

L1 ve L2 Bobinlerinin Ortalama Akımları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma

Giriş Kaynağından Çekilen Akım

SEPIC Dönüştürücünün Çalışma Modları

SEPIC Dönüştürücünün Akım Dalga Şekilleri

Karşılıklı Endüktanslı SEPIC Dönüştürücü

Örnek 8

Süreksiz Modda Çalışan Dönüştürücüler

Buck Dönüştürücü

Örnek 9

Süreksiz Modda Çalışan Boost Dönüştürücü

Örnek 10

Sarmaşık (Interleaving) Tekniği

Sarmaşık Yapılı Buck Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Bölüm 8: İzoleli DC-DC Dönüştürücüler

Giriş

Güç Elektroniği Trafoları

Trafoların Modellenmesi

Flyback (Geri Dönüşlü) Dönüştürücü

Kapalı Anahtar Durumu

Açık Anahtar Durumu

Örnek 1

Örnek 2

Süreksiz Modda Çalışan Flyback Dönüştürücü

Örnek 3

Forward (İleri Yönlü) Dönüştürücü

Kapalı Anahtar Durumu

Açık Anahtar Durumu

Örnek 4

Örnek 5

İki Anahtarlı Forward Dönüştürücü

Push-Pull Dönüştürücü

Sw1 Kapalı, Sw2 Açık Durumu

Sw1 Açık, Sw2 Kapalı Durumu

Sw1 Açık, Sw2 Açık Durumu

Örnek 6

Tam Köprü ve Yarım Köprü Dönüştürücü

Akım Beslemeli Dönüştürücü (Current Fed Converter)

Sw1 Kapalı ve Sw2 Açık Durumu

Sw1 Açık ve Sw2 Kapalı Durumu

Sw1 ve Sw2 Kapalı Durumu

Örnek 7

Dönüştürücü Seçimi

Bölüm 9: DC-DC Dönüştürücülerin Dinamiği ve Kontrolü

Giriş

Durum Uzay Ortalama (State Space Averaging, SSA) Yöntemi

Sistemin Kararlı Durumunun Bulunması

Küçük Sinyal (Small Signal) Analizi

Buck Dönüştürücünün Dinamik Modelinin Çıkartılması

Kapalı Anahtar Durumu

Açık Anahtar Durumu

Denklemlerin Ortalamasının Alınması

PWM Devresinin Küçük Sinyal Modeli

Buck Dönüştürücü için Kontrol Devresi Tasarımı

Tip 2 Kontrolör

Örnek 1

Örnek 2

Tip 3 Kontrolör

Örnek 3

Standart Kondansatör ve Direnç Değerleri

Bölüm 10: Eviriciler

Giriş

AC Motorların Sürülmesi

Araçlardaki Akü ile Elektronik Cihazların Çalıştırılması

Kesintisiz Güç Kaynakları

Tam Köprü Yapı

Kare Dalga Çıkışlı Evirici

Örnek 1

Fourier Serisi Analizi

Örnek 2

Örnek 3

Genlik ve Harmonik Kontrolü

Örnek 4

Yarım Köprü Evirici

PWM Eviriciler

Bipolar PWM

Unipolar PWM

PWM Terminolojisinin Bazı Tanımları

Genlik modülasyonu oranı (Amplitude Modulation Ratio)

Eviricinin Harmonik Analizi

1. A) Bipolar PWM

Örnek 5

Örnek 6

1. B) Unipolar PWM

Üç Fazlı Eviriciler

Örnek 7

Üç Fazlı PWM Eviriciler

Çok Seviyeli Eviriciler

Serilenmiş Tam Köprü Çok Seviyeli Eviriciler

Örnek 8

Örnek 9

Diyot Kenetlemeli Çok Seviyeli Eviriciler

Üç Fazlı Diyot Kenetlemeli Çok Seviyeli PWM Eviricinin Simülasyonu

Serilenmiş Tam Köprü Çok Seviyeli Eviricilerin Simülasyonu

Bölüm 11: Soğutucular

Giriş

Örnek 1

Soğutuculu Anahtarlar

Örnek 2

Bölüm 12: Güç Elektroniğinde Akım Ölçüm Teknikleri

Giriş

Akım Ölçüm Teknikleri

Ekler

Temel Förmüller

Fourier Serisi

Bazı Önemli Dalga Şekillerinin Fourier Açılımı

Yarım Dalga Doğrultulmuş Sinüs

Tam Dalga Doğrultulmuş Sinüs

Kırpılmış Sinüs

Üç Faz Altı Adım (Six Step) Doğrultulmuş Sinüs

“D” Görev Oranlı Darbe

Kare Dalga

DC-DC Dönüştürücülerin Önemli Formüller

Buck

Boost

Buck-Boost

Cuk

SEPIC

Flyback

Forward

Push Pull

Full Bridge (Tam Köprü)

Half Bridge (Yarım Köprü)