Yardımcı Rezonans Kutup Komutasyonlu Bir Dual Aktif Köprü Çevirici İçin Bir Kontrol Donanımı Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, yüksek güçte yardımcı resonans kutup komutasyonu ile çalışan bir dual aktif köprü çevirici için alt seviye bir kontrol donanımı tasarlanmıştır. Çalışmada dual aktif köprü ve yardımcı resonans kutup komutasyon topolojisi ayrı ayrı incelenmiş, ve kontrol metodları değerlendirilmiştir. Donanım CPLD tabanlı olarak geliştirilmiş, ve literatür taramasından elde edilen bilgilere bağlı olarak iki topolojinin birleştirilerek düzgün bir şekilde çalışabilmesine olanak verecek şekilde tasarlanmıştır. Donanımın yazılımı VHDL dili ile yapılmış, ve durum-makineleri kullanılarak modellenmiştir. Bu donanıma ek olarak sistemin daha güvenilir olması amacıyla, çeviricinin anahtarları üzerinde sıfır gerilimi tesbit edebilecek bir sıfır-gerilim tesbit devresi konsepti geliştirilmiş ve tasarlanarak test edilmiştir. Tasarlanan donanımların, halihazırda kıyıdan uzakta rüzgar enerjisi santrallerinin yüksek gerilim doğru akım ile enerji transferine olanak sağlamak amacıyla geliştirilmekte olan yüksek güçte bir çeviricide kullanılması düşünülmektedir.

In this study a low level control hardware has been designed and tested for an auxiliary resonant commutated pole dual active bridge converter. At the beginning of the study, multi-megawatt converters and the dual active bridge converter with its existing control methods are examined, and the analysis of the auxiliary resonant commutated pole converters is made. Later, the control hardware (stack control unit) which will be used to combine the two topologies, has been applied with CPLDs because of its ruggedness and flexibility for different approaches. The control mechanism which is applied in VHDL language is presented and the state machine applied in the device to generate and control the switching signals according to the input commands of a main controller are described in detail. Also, as a part of this thesis, zero voltage detection circuits are examined and a proper solution compatible with the stack control unit has been implemented in hardware to enhance the reliability of the system. The control unit and zero voltage detection circuits are expected to be used in a high power medium voltage converter to support the main control unit.