İzoleli dönüştürücüler için yeni bir aktif bastırma hücresinin tasarımı ve uygulaması

Abstract

İzolasyon, kontrol kolaylığı ve hızlı dinamik cevap sağladıkları için izoleli yarım köprü, tam köprü ve iki anahtarlı ileri yönlü Darbe Genlik Modülasyonlu (PWM) DC-DC dönüştürücüler endüstride yoğun olarak kullanılmaktadır. Güç yoğunluğunu ve verimi arttırmak aynı zamanda Elektromanyetik Girişimi (EMI) düşürmek amacı ile bastırma hücreleri kullanılarak bu dönüştürücülerin Yumuşak Anahtarlama (SS) altında çalışması sağlanır. Bastırma hücrelerinde genel olarak tüm yarı iletken güç elemanlarının yumuşak anahtarlanması, yarı iletkenler üzerinde ilave gerilim ve akım stresi olmaması, iletim kayıplarının artmaması, ana anahtarların parazitik kondansatör enerjilerinin geri kazanılması, sirkülasyon kayıplarının düşük olması ve yumuşak anahtarlamanın geniş bir yük aralığında sağlanabilmesi özellikleri aranmaktadır. Ancak, izoleli PWM DC-DC dönüştürücüler için literatürdeki bastırma hücreleri bu özellikleri yeterince sağlamamaktadır. Özellikle yarı iletkenler üzerinde ilave gerilim ve akım stresi olması uygulanabilirliği düşürmektedir. Bu tezde izoleli PWM DC-DC dönüştürücüler bu özellikleri sağlayan yeni bir aktif bastırma hücresi tasarımı yapılmıştır. Tasarımı yapılan bastırma hücresinde ana anahtarlar ZVT ile iletime, ZVS ile kesime girmektedir. Yardımcı anahtarlar ZCS ile iletime, ZVS ile kesime girmektedir. Yardımcı anahtar ve bastırma endüktans akımlarının tepe değerlerinin nominal primer akımından düşük olması sağlanmıştır. Teorik analizler, 300 V giriş gerilimi, 20 V çıkış gerilimi, 50 A çıkış akımı ve 80 kHz anahtarlama frekansına sahip uygulama devresi ile doğrulanmıştır. Sert anahtarlamalı durumda dönüştürücünün tam yükte % 83 olan verimi tasarlanan bastırma hücresi sayesinde % 90’a yükselmiştir.