12 Darbeli Üç Faz Çıkışlı Kesintisiz Güç Kaynağı İçin Kontrolör Gerçeklemesi

Abstract

Kesintisiz Güç Kaynakları (KGK) şebekede meydana gelen sorunların tıbbi elektronik cihazlar, haberleşme sistemleri, bilgisayar sistemleri ve askeri elektronik cihazlar gibi kritik yüklere zarar vermemesi için kullanılmaktadır. KGK’lar çıkışlarına bağlı yükleri kesintisiz ve güvenilir olarak beslemeleri yanında, bağlı oldukları şebekeye ve bulundukları ortama da az zarar vermelidirler. Diğer sistemlerde olduğu gibi KGK’larda da dijital kontrol yöntemlerinin uygulanması çevresel faktörlerin sisteme etkisini azaltmakta, farklı kontrol algoritmaları uygulanabilmesini sağlamakta ve sistem güvenilirliğini arttırmaktadır. Çalışmada öncelikle dijital kontrol yöntemlerini KGK’lara uygulayabilmek amacıyla farklı doğrultucu ve evirici yapıları incelenmiştir. Yüksek güçlerde kullanılabilmesi, giriş gerilim harmoniklerinin düşük olması nedeniyle kullanım alanı geniş olan 12 darbeli doğrultucu için dijital kontrolör ve çıkış gerilim harmoniklerinin düşük olması ve ani yük değişimlerine cevap verebilmesi nedeniyle tercih edilen Darbe Genişlik Modülasyonu (DGM) yöntemiyle oluşturulan üç faz çıkışlı evirici için mikroişlemci destekli analog kontrolörler gerçeklenmiştir. Kontrolörleri gerçeklenen dönüştürücülerde kullanılan anahtarlama elemanları olan tristör ve IGBT için sürme ve söndürme devreleri incelenmiş ve uygulamaları yapılmıştır. Üç fazlı eviricide kontrol ve sürme kartlarının beslemesini sağlamak amacıyla kullanılan çapraz (flyback) dönüştürücüdeki kontrol yöntemleri incelenmiştir.

UPSs are used for supplying critical loads such as medical electronic equipments, communication systems, computers used for important process and military electronic systems against power outages. Digital controllers provide lower sensitivity to the changes in the environment such as temperature, supply voltage fluctuations, aging of components, and possibility of lower part count, thus the supply reliability is improved. In this thesis, different rectifier and inverter topologies are studied by applying digital control methods to UPSs. 12-pulse rectifier was chosen, since it can be used for high power applications and it has low input current harmonics. 3-phase PWM (Pulse with Modulation) inverter was chosen because of the low output voltage harmonics and advanced dynamic response property. For 12-pulse rectifier, a digital controller and for 3-phase inverter, an microprocessor supported analog controller were implemented. In addition, snubber and driver circuits were studied and applied to IGBT and thyristor power modules. Flyback converter, which was used for powering control and driver circuit units of the inverter, was studied.