Yeni bir yumuşak anahtarlamalı faz kaydırmalı tam köprü PWM DC-DC dönüştürücünün geliştirilmesi

Abstract

Anahtarlamalı güç kaynakları, yüksek gerilimli güç kaynakları, akümülatör şarjı, kaynak makinaları vb. endüstriyel uygulamalarda, yüksek güç ve frekanslarda genellikle tam köprü türü izoleli DC-DC dönüştürücü kullanılmaktadır. Tam Köprü (FB) türü bu dönüştürücülerde, anahtarlama kayıpları ile güç elemanlarının kaçak kapasitansları ve transformatörün kaçak endüktansı arasında oluşan parazitik salınımlar kabul edilemez düzeylere erişmektedir. Bu uygulamalarda, modern Yumuşak Anahtarlama (SS) yöntemleri kullanılarak, anahtarlama kayıpları ile güç elemanlarının akım ve gerilim streslerinin etkili bir şekilde azaltılması, böylece devre veriminin veya güç yoğunluğunun yükseltilmesi ve EMI gürültünün düşürülmesi gerekmektedir. Çoğunlukla MOSFET'in kullanıldığı bu tür dönüştürücülerde, genellikle Faz Kayma (PS) yöntemi uygulanarak, güç elemanlarının kaçak kapasitansları ve transformatörün kaçak endüktansı arasında bir Kısmi Rezonans (QR) oluşturulmakta, böylece kaçaklar yararlı hale dönüştürülmekte ve SS elde edilmektedir. Burada, kaçak endüktansta biriken enerji ile parazitik kapasitanslar deşarj edilerek, MOSFETlerin Sıfır Gerilim Geçişi (ZVT) ile iletime ve Sıfır Gerilimde Anahtarlama (ZVS) ile kesime girmesi sağlanmaktadır. PS FB PWM DC-DC dönüştürücülerde, yük akımına bağlı olarak bağıl iletim süresinin değişmesi ve düşük yükte endüktansta biriken enerjinin yetersiz kalması nedeniyle yumuşak anahtarlamanın bozulması, çıkış katındaki doğrultucu diyotlar üzerinde aşırı gerilim ve salınımların oluşması, çıkışa gücün aktarılmadığı aralıkta primerden geçen akım nedeniyle iletim kayıplarının artması gibi bazı önemli problemler oluşmaktadır. Literatürde bu dönüştürücüler ile bunların problemlerini çözmeye yönelik pek çok çalışma yer almaktadır. Bu tezde, yukarıda sıralanan dönüştürücü problemlerinin çoğunun çözüldüğü, dönüştürücünün IGBT'li olarak gerçekleştirilmesine ve yüksek güçlü uygulamalarda kullanılmasına imkân sağlayan yeni bir yumuşak anahtarlamalı PS FB PWM DC-DC dönüştürücü geliştirilmiştir.