Basit öğe kaydını göster

Fotovoltaik Uygulamalar için Yüksek Frekans Transformatörlü Da-Da Çevirgeç Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi

dc.contributor.advisorÇadırcı, Işık
dc.contributor.authorPoşpoş, Polat
dc.date.accessioned2017-07-25T10:17:19Z
dc.date.available2017-07-25T10:17:19Z
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-06-20
dc.identifier.citation[1] Mohan,N., Undeland, M., Robbins, P., Güç Elektroniği: Çeviriciler, Uygulamalar ve Tasarım, (çev: Tuncay,N., Gökaşan, M., Boğosyan, S.), Literatür Yayıncılık, İstanbul, 2010. [2] Rashid, M., Güç Elektroniği: Yarıiletken Elemanlar, Devreler ve Uygulamaları, (çev: Sünter,S., Aydemir, T.), Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara, 2015. [3] Öztürk, S., Çapraz Fotovoltaik Mikro-Evirgecin Doğrudan Sayısal Sentez Tekniğini Kullanarak dsPIC Mikro Denetleyici İle Gerçekleştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014. [4] Tsukiyama D, Fukuda Y, A Novel Type High-Efficiency High-Frequency-Linked Full-Bridge DC-DC Converter Operating under Secondary-Side Series Resonant Principle for High-Power PV Generation, IEEE ICRERA, 2012. [5] Daisuke Tsukiyama, Yasuhiko Fukuda, Shuji Miyake, Saad Mekhilef, Soon-Kurl Kwon, Mutsuo Nakaoka “ A New 98% Soft-Switching Full-Bridge DC-DC Converter based on Secondary-Side LC Resonant Principle for PV Generation Systems“, IEEE PEDS 2011,pp:1112-119, 2011. [6] Daisuke Tsukiyama, Yasuhiko Fukuda,Shuji Miyake“ A Novel Type High- Efficiency High-Frequency- Linked Full-Bridge DC-DC Converter Operating under Secondary-Side Series Resonant Principle for High-Power PV Generation“, in ICRERA, pp.1-6, 2012. [7] Serguei Moisseev, Kazunori Suzuoka, Tarek Ahmed, Mutsuo Nakaoka, “Feasibility Study of High Frequency Step-up Transformer Linked Soft Switching PWM DC-DC Converter with Tapped Inductor Filter“, IEEE IECON 2003,vol.2, pp:1673-1678, 2003. [8] Nabil A. Ahmed, Kazunori Nishimura, Hyun-Woo Lee, Masafumi Miyatake Mutsuo Nakaoka,“ Novel High Frequency Planner Transformer Linked Soft Switching DC-DC Power Converter with Secondary Side-Phase Shifted PWM Active Rectifying Switches“, PEDs 2005, pp:129-135, 2005. [9] A. Faruk Bakan, Nihan Altıntaş, İsmail Aksoy, “An Improved PSFB PWM DC–DC Converter for High-Power and Frequency Applications”, IEEE Transactions on Power Electronics, pp:64-70, 2013. [10] Chung-Chuan Hou, Chih-Chung Shih, Po-Tai Cheng, Ahmet M. Hava, “Reduction of Common Mode Leakage Current in Three Phase Transformerless Photovoltaic Grid Connected System”, IEEE Transactions on Power Electronics, pp:43, 2013. [11] Xiaomei Song, Wenjie Chen, Yang Xuan, Bin Zhang, Jiao Zhang, “Common mode leakage current analysis for Transformerless PV system with long DC side cables”, IEEE ICPE-ECCE Asia, pp:2475-2480, 2015. [12] C. Mi; H. Bai, C. Wang, S. Gargies, “Operation, design and control of dual H-bridge-based isolated bidirectional DC-DC converter”, IET Power Electronics, pp:507-517, 2008. [13] K. Shreelekha, S. Arulmozhi, “Multiport isolated bidirectional DC-DC converter interfacing battery and supercapacitor for hybrid energy storage application”, ICEEOT, pp:2763-2768, 2016. [14] Tahsin Koroglu, M. Mustafa Savrun, Adnan Tan, Mehmet Ugras Cuma, Kamil Çağatay Bayindir, Mehmet Tumay, “Design and implementation of full bridge bidirectional isolated DC-DC converter for high power applications”, EPE'16 ECCE Europe, pp:1-7, 2016. [15] Weicheng Zhou, Qing Guo, Xinke Wu, Yi Liu, Kuang Sheng, “A 1200V/100A all-SiC power module for boost converter of EV/HEV's motor driver application”, SSLChina: IFWS, pp:38-41, 2016. [16] Chengbin Ma, Kazuhiro Yoshida, Kazuaki Honda, “Si-IGBT versus SiC-MOSFET — An isolated bidirectional resonant LLC DC-DC converter for distributed power systems”, SICE, pp:894-899, 2015. [17] Alexander Stadler, Christof Gulden, “Improved thermal design of a high frequency power transformer”, IEEE, 2011. [18] P. Seshasai Kumar, “Design of high frequency power transformer for switched mode power supplies”, IEEE, 2016. [19] Kapila Warnakulasuriya, Farhad Nabhani, Vahid Askari, “Development of a 100kW, 20 kHz Nanocrystalline Core Transformer for DC / DC Converter Applications”, VDE Conference Publications, 2016. [20] Jeong-Gyu Lim, Soo-Hyun Lim, Se-Kyo Chung,“ Digital Control of Phase-Shifted Full Bridge PWM Converter“,ICPE‘07, pp:772-777, 2007. [21] Fang Y, Ma X., A novel PV microinverter with coupled inductors and double-boost topology, IEEE Trans Power Electron, 2010. [22] Jain S, Agarwal V., A single-stage grid connected inverter topology for solar PV systems with maximumpower point tracking, IEEE Trans Power Electron, 2007. [23] Kasa N, Lida T, Chen L., Flyback inverter controlled by sensorless current MPPT for photovoltaic power system, IEEE Trans Ind Electron, 2005. [24] Rodriguez C, Amaratunga GAJ. Long-lifetime power inverter for photovoltaic AC modules, IEEE Trans Ind Electron, 2008. [25] Calyxo CX-3 Datasheet, ‘CDTE Thin Film Solar Module CX-3’, Calyxo GMBH, 2013. [26] CAS120M12BM2 Datasheet, ‘CAS120M12BM2 1.2kV, 13 mΩ All Silicon Carbide Half- Bridge Module’, Cree Inc., 2014. [27] Grover, Frederick W., Inductance Calculations: Working Formulas and Tables, Dover Publications, New York, 1962. [28] PACK Litz Wire, http://www.packlitzwire.com/en/products/ (Mayıs, 2017) [29] ENPAY C-Cores Datasheet, ‘ENPAY C- Cores Type Su’, ENPAY Inc., 2012. [30] C4D40120D Datasheet, ‘C4D40120D Silicon Carbide Schottky Diode Z- REC RECTIFIER’, Cree Inc., 2016. [31] Fischer Elektronik f-cool Heatsinks Catalogue, ‘Fischer Elektronik to Cool to Protect to Connect’, Fischer Elektronik Gmbh Ko., 2014. [32] IXDN609SI Application note, ‘SiC MOSFET Isolated Gate Driver’, Cree Inc., 2014. [33] IXDN609SI Datasheet, ‘IXD_609 9-Ampere Low Side Ultrafast MOSFET Drivers ’, IXYS Integrated Circuits Division Corp., 2017. [34] TMS320F28069 Datasheet, ‘TMS320F2806x Piccolo Microcontrollers’, Texas Instruments Inc., 2016. [35] AMC1100 Datasheet, ‘AMC1100 Fully- Differential Isolation Amplifier’, Texas Instruments Inc., 2014. [36] HASS-50 Datasheet, ‘Current Transducer HASS 50.. 600-S’, LEM Corp. , 2014.tr_TR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3764
dc.description.abstractIn this study, the design and application of a DC-DC converter including a 20 kW, 20 kHz high-frequency transformer with a silicon carbide (SiC) MOSFET H-bridge on the photovoltaic panel side and silicon carbide (SiC) Schottky diodes on the side of the boosted output are made. The full load efficiency of the converter which uses phase shifted pulse width modulation method as a switching technique, is obtained as 98% by using intentive transformer design and new generation power switches. Electrical isolation property of this converter which is intented to be used as a maximum power point tracker in photovoltaic power systems, prevents the system from common mode currents caused by power switches. A prototype production was made and tested successfully in the laboratory to see the designed and simulated DC-DC converter performance.tr_TR
dc.description.tableofcontentsÖZET İ ABSTRACT İİ TEŞEKKÜR İİİ İÇİNDEKİLER DİZİNİ İV ŞEKİLLER DİZİNİ Vİİ ÇİZELGELER DİZİNİ Xİİ SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ XİV SÖZLÜK DİZİNİ XV 1. GİRİŞ 1 2. ÖNERİLEN SİC GÜÇ YARI İLETKENLERİNE DAYALI DA-DA ÇEVİRGEÇ SİSTEMİNİN TANIMI 6 2.1 Önerilen Sistemin Blok Şeması 6 2.2 Sistemin Çalışma Esasları 9 3. ÇEVİRGEÇ GÜÇ KATININ TASARIMI 13 3.1 Tasarım İsterleri 13 3.1.1 Giriş Katı Yarı İletkenlerinin Seçimi 14 3.1.1.1 Maksimum Kırılma Gerilimi Hesabı 14 3.1.1.2 Sürekli ve Tepe Akım Değerlerinin Hesabı 14 3.1.1.3 Yarı İletken Anahtarların Seçimi 16 3.1.2 Giriş Katı Kondansatörü Seçimi 18 3.1.2.1 Kablajdan Kaynaklanan Parazitik Endüktans 18 3.1.2.2 Yarı İletken Anahtarlama Frekansına Bağlı Kondansatör Hesabı 19 3.1.2.3 Kondansatör Seçimi 20 3.1.3 Yüksek Frekans Transformatör Tasarımı 21 3.1.3.1 Tur Oranı Değerinin Hesaplanması 21 3.1.3.2 Transformatör Anma Gücü Hesabı 23 3.1.3.3 Transformatör Alan Çarpımı Hesabı 24 3.1.3.4 İletken (Tel) Seçimi 24 3.1.3.5 Yüksek Frekans Transformatör için Çekirdek Seçimi 27 3.1.3.6 Transformatör Birincil ve İkincil Sargı Sarım Sayıları 29 3.1.3.7 Transformatör Kayıpları 30 3.1.4 Tam Köprü Doğrultucu Diyotlarının Seçimi 32 3.1.4.1 Maksimum Kırılma Gerilimi Hesabı 32 3.1.4.2 Sürekli ve Tepe Akım Değerlerinin Hesabı 33 3.1.4.3 Diyotların Seçimi 34 3.1.5 Çıkış Filtresi Kondansatörünün Seçimi 35 3.1.6 Soğutucu Seçimi 36 3.1.6.1 Güç Kayıplarının Hesaplanması 36 3.1.6.2 Güç Katı İçin Soğutucunun Belirlenmesi 39 3.2 Bilgisayar Benzetimleri 42 4. DENETİM KATININ TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ 56 4.1 Giriş Güç Katı Sürücü Devreleri 56 4.2 Ana Denetim Kartının Şematik Tasarımı 61 4.2.1 İşlemcinin Belirlenmesi 63 4.2.2 Gerilim Okuma Devrelerinin Tasarımı 63 4.2.3 Akım Okuma Devrelerinin Tasarımı 66 4.2.4 Kısa Devre-Hata Koruma Devrelerinin Tasarımı 68 4.2.5 İletişim Devrelerinin Tasarımı 71 4.2.6 Soğutucu Fan Sürücü Devresi Tasarımı 72 4.2.7 Ana Denetim Kartı Giriş Güç Devresi Tasarımı 73 4.3 Ana Denetim Kartının Fiziksel Tasarımı (Baskı Devre) 77 5. SİSTEMİN MEKANİK TASARIMI VE MONTAJI 81 6. SİSTEM YAZILIMININ GELİŞTİRİLMESİ 90 6.1 Yazılımın Esasları 90 6.2 Maksimum Güç Noktası İzleyicisi (MGNİ) Tasarımı 95 6.2.1 Fotovoltaik Panel Karakteristikleri 95 6.2.2 Maksimum Güç Noktası İzleyicisi Yazılım Algoritmaları 100 6.3 Maksimum Güç Noktası İzleyicisi Varlığında Sistem Yazılımı 103 7. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 109 7.1 Genel Açıklamalar 109 7.2 DA-DA Çevirgeç Deneysel Çalışmalarında Kullanılan Öğeler 109 7.3 DA-DA Çevirgecin Deneysel Sonuçları 111 8. SONUÇLAR VE GELECEK ÇALIŞMALAR 124 KAYNAKLAR 128 EK.1 CAS120M12BM2 SİC MOSFET TEKNİK ÖZELLİK DÖKÜMANI 132 EK.2 NANO KRİSTAL ÇEKİRDEK TEKNİK ÖZELLİK DÖKÜMANI 134 EK.3 C4D40120D SİC SCHOTTKY DİYOT TEKNİK ÖZELLİK DÖKÜMANI 135 EK.4 CALYXO CX 3 FOTOVOLTAİK PANEL TEKNİK ÖZELLİK DÖKÜMANI 137 ÖZGEÇMİŞ 138tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectResearch Subject Categories::TECHNOLOGY::Electrical engineering, electronics and photonicstr_TR
dc.subjectmaksimum güç noktası izleyicisi
dc.subjectfaz kaymalı darbe genişlik modülasyonu
dc.subjecttam köprü çevirgeç
dc.subjectsic mosfet modül
dc.subjectyüksek frekans transformatör
dc.subjectfotovoltaik uygulamalar
dc.subjectmaximum power point tracker
dc.subjectphase shifted pulse width modulation
dc.subjectfull-bridge converter
dc.subjectsic mosfet module
dc.subjecthigh frequency transformer
dc.subjectphotovoltaic applications
dc.titleFotovoltaik Uygulamalar için Yüksek Frekans Transformatörlü Da-Da Çevirgeç Tasarımı ve Gerçekleştirilmesitr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetBu çalışmada fotovoltaik panel tarafında silikon karbür (SiC) MOSFET bir H-köprü bulunan 20 kW, 20 kHz yüksek frekans transformatörlü ve yükseltilmiş çıkış DA gerilimi tarafındaki silikon karbür (SiC) Schottky diyotları içeren bir DA-DA çevirgecin tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Anahtarlama tekniği olarak faz kaymalı darbe genişliği kiplenimi yöntemini kullanan çevirgecin özgün transformatör tasarımı ve çalışmada yeni nesil güç anahtarlarının kullanılması sayesinde tam yük verimliliği %98 olarak elde edilmiştir. Fotovoltaik enerji sistemlerinde maksimum güç noktası izleyicisi olarak kullanımı öngörülen bu çevirgecin elektriksel yalıtım özelliği ile güç katındaki anahtarlamalar sonucu oluşacak olan ortak mod akımlarının önüne geçilmiştir. Tasarımı ve benzetimi yapılan DA-DA çevirgecin başarımını görmek için bir ilk örnek üretimi yapılmış ve laboratuvar ortamında başarıyla test edilmiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentElektrik –Elektronik Mühendisliğitr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Ad:
2017YL53878.pdf
Boyut:
7.441Mb
Biçim:
PDF
Açıklama:
Polat POŞPOŞ- Yüksek Lisans Tezi
Göster/Aç

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster