Güç Elektroniği Bilgisayar Eğitim Paketi

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

2. 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

3. 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.

4. 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

5. 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 (PowerFactor) • Dalgalanma Faktörü (RippleFactor) • Akım Denklemi • Devrenin bobinden kaynaklanan faz farkı

6. 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 :

7. Örnek Çıkış Gerilimi ve Akımı

8. Geliştirilen Yazılımın Arayüzü

9. 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.

10. 3 Faz Kaynak

11. Simülasyon (Benzetimi) wt> 150 derece

12. 3 Fazlı Tam Kontrollü Tam Dalga Doğrultucu

13. 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 indüktansdeğerlerine bağlıdır. • c

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

15. 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 tristörlerinateşleme açısı kritik açıdan büyük olursa akım süreksiz olur ve devre Mod-2’de çalışır.

16. Mod1 : Sürekli Halde Akım • =220V, f=50Hz, R=20Ω, , 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

17. Mod1 : Sürekli Halde Gerilim • =220V, f=50Hz, R=20Ω, , 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 (PowerFactor) = 0,986 • Dalgalanma Faktörü (RippleFactor) = 0,182

18. Mod2: Süreksiz Halde Akım • =220V, f=50Hz, R=20Ω, , 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

19. Mod2: Süreksiz Halde Gerilim • =220V, f=50Hz, R=20Ω, , L=0.02H iken; • Yük Geriliminin Ortalama Değeri=23,626V • Vrms=78,218V (Yük) • Güç Faktörü(PowerFactor)=0,496 • Dalgalanma Faktörü (RippleFactor) =3,156

20. 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.

21. 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.

22. Sorularınız?

23. Teşekkürler • Sabırla dinlediğiniz için teşekkür ederim.