Güç Elektroniği Bilgisayar Eğitim Paketi 3 Fazlı Tam Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu Devresi Performans Parametreleri ve Analizi İbrahim ATLI – Mehmet AKBABA

İçindekiler Güç Elektroniği Eğitim Paketi İçerik Devreler Sunulan Çıktılar Sonuçların Analizi Arayüz Tasarımı ve Kullanımı Devre Seçimi Parametrelerin Ayarlanması Simülasyon 3 Fazlı Tam Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu Devresi Analizi Ateşleme Açısı Çalışma Modları Devrenin Parametrelere Göre Cevabı Sonuçlar

GÜÇ ELEKTRONİĞİ EĞİTİM PAKETİ Bu bilgisayar eğitim paketinde, güç elektroniğinde eğitim amaçlı tercih edilen ve en sık kullanılan 20 adet devre ayrıntılı olarak incelenmiştir. Öğrenci yazılımı kullanarak devrenin tüm analizini tek bir formda görecek, hangi parametrelerin sonucu nasıl etkilediği hakkında yorum yapabilecektir. Böylece dersi daha iyi anlamanın yanında yorum yapma yeteneği kazanabilecektir.

Eğitim Paketinde Sunulan Devreler Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu R Devresi Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu R-L Devresi Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu R-L Devresi Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu R-L-E Devresi Tek Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucu R Devresi Tek Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucu R-L Devresi Tek Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucu R-L-FWD Devresi Tek Fazlı Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu R-L Devresi Tek Fazlı Tam Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu R-L Devresi Tek Fazlı AC Kontrol R-L Devresi Tek Fazlı Inverter Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu R-L Devresi Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu R-L-FWD Devresi Üç Fazlı Tam Dalga Doğrultucu R-L Devresi Üç Fazlı Tam Dalga Doğrultucu R-L-FWD Devresi Üç Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucu R Devresi Üç Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucu R-L Devresi Üç Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucu R-L-FWD Devresi Üç Fazlı Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu R-L Devresi Üç Fazlı Tam Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu R-L Devresi

Sunulan Çıktılar Devrenin çıkış gerilimi ve akım grafiği (2 periyot boyunca) Devrenin çalışma modu Devrenin Kritik Ateşleme Açısı (Varsa) Ortalama akım ve gerilim değerleri Gerilim ve Akımın RMS değerleri Güç Faktörü (Power Factor) Dalgalanma Faktörü (Ripple Factor) Akım Denklemi Devrenin bobinden kaynaklanan faz farkı

Sonuçların Analizi Sonuçlar öğrenciye rapor şeklinde sunulmaktadır. Raporda devrenin çalışması ile ilgili bütün denklem ve değerler bulunmaktadır. Devrenin akım denklemi Faz Farkı Çıkış Gerilimi Kritik Açı Hesapları RMS Değerleri Ortalama Değerler Devrenin çıkış gerilimi ve akımı grafik olarak raporda sunulmaktadır. Örnek grafik çıktısı :

Örnek Çıkış Gerilimi ve Akımı

Geliştirilen Yazılımın Arayüzü

Parametreler Parametreler Vs: Kaynak gerilimin tepe değeri. 0-1000v arasında istenilen değere ayarlanabilir. Birimi Volt. Frequency: Kaynak gerilimin frekans değeri. 0-1000 Hz aralığında istenilen değere ayarlanabilir. Alfa: Tristörlerin ateşleme açı değeri. Birimi derece olarak alınmıştır. R: Devreye bağlanan direnç değeridir. Birimi Ohm. L: Devreye bağlanan indüktans değeridir. Birimi miliHenry cinsinden alınmıştır. Seçilen her devre için istenilen parametrelerle devrenin benzetimi(simülasyonu) yapılabilmektedir. Rapor, «Take Report» butonu ile alınabilmektedir.

3 Faz Kaynak

Simülasyon (Benzetimi) wt > 150 derece

3 Fazlı Tam Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu

Kritik Ateşleme Açısı Sürekli akım bölgesinin başında veya sınırında, ateşleme açısı kritik ateşleme açısına eşit olduğunda akım değeri 0(sıfır) olur. Kritik açı değeri mod değişiminin olduğu kritik ateşleme açısı değeridir. Devrenin kritik ateşleme açısı değeri bağlanan direnç ve indüktans değerlerine bağlıdır. ∝c=∅+ tan −1 ( 3 (1−𝑒^(− 𝜋 3∗ tan ∅ )) / (1+𝑒^(− 𝜋 3∗ tan ∅ ))

Kritik Ateşleme Açısının Değişimi R=20Ω, L=0.0001 : 0.2 H Kritik Açının Değişimi

Çalışma Modları 3-Fazlı Tam Kontrollü Tam Doğrultucu Devresinin 2 modu vardır: Sürekli Hali (Continuous) Süreksiz veya Kesikli Hali (Discontinuous) Eğer ateşleme açısı kritik açıdan küçük veya eşit olursa devre Mod-1’de çalışır ve akım sürekli olur. Eğer tristörlerin ateşleme açısı kritik açıdan büyük olursa akım süreksiz olur ve devre Mod-2’de çalışır.

Mod1 : Sürekli Halde Akım 𝑉 𝑓 =220V, f=50Hz, R=20Ω, ∝=30°, L=0.02H iken; Devrenin Kritik ateşleme açısı= 75.639 Derece Akım Denklemi: i(wt)=25,706* (sin(wt+1,266)-0,225* e^(-wt/tan(0,304))) Irms = 22,339A (Yük) Yük Akımının Ortalama Değeri = 22,287A

Mod1 : Sürekli Halde Gerilim 𝑉 𝑓 =220V, f=50Hz, R=20Ω, ∝=30°, L=0.02H iken; Devrenin Kritik ateşleme açısı= 75.639 Derece Yük Geriliminin Ortalama Değeri :(3*Vfaz*Cos(alfa)/PI) = 445,745V Vrms =453,034V (Yük) Güç Faktörü (Power Factor) = 0,986 Dalgalanma Faktörü (Ripple Factor) = 0,182

Mod2: Süreksiz Halde Akım 𝑉 𝑓 =220V, f=50Hz, R=20Ω, ∝=90°, L=0.02H iken; Devrenin Kritik ateşleme açısı= 75.639 Derece Akım Denklemi: i(wt) = 25,706* (sin(wt+2,314)-0,989* e^(-wt / tan(0,304))) Irms = 1,938A (Yük) Yük Akımının Ortalama Değeri=1,181A

Mod2: Süreksiz Halde Gerilim 𝑉 𝑓 =220V, f=50Hz, R=20Ω, ∝=90°, L=0.02H iken; Yük Geriliminin Ortalama Değeri=23,626V Vrms =78,218V (Yük) Güç Faktörü(Power Factor)=0,496 Dalgalanma Faktörü (Ripple Factor) =3,156

Sonuçların Analizi Sonuçlara bakılarak aşağıdaki yorumlar yapılabilir: Devrenin kritik açı değeri, tristörlerin ateşleme açışına bağlı değildir. Tristörün ateşleme açısı devrenin çalışma modunu değiştirebilmektedir. Süreksiz halde ortalama gerilim ve akım değerleri, sürekli haldeki çalışma durumuna göre çok düşmüştür. Devre çalışma modu, tristörün kritik ateşleme açısı olan 75,639 ̊’ye bağlıdır. Bu açıya kadar akım süreklidir. Devrenin çıktısı faz arası gerilim büyüklüğündedir.

Neden Hazırlandı? Matlab-Simulink, PSpice, EMTP, PSim gibi firmaların bilgisayar paketleri daha çok profesyonel amaçlı olup, sonuçlar sayısal değer olarak verilir. Eğitimsel amaçlı düşünüldüğünde sadece sonuçların verilmesi yeterli kalmamaktadır. Burada hazırlanan paket ile akım denklemi, ortalama gerilim ve akım değerleri, RMS değerleri öğrenciye açık şekilde sunulmaktadır. Ayrıca şu anda bir bütün olarak eğitim amaçlı hazırlanan bir paket bulunmamaktadır.

Sorularınız?

Teşekkürler Sabırla dinlediğiniz için teşekkür ederim.