GÜÇ DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

 EA:elektrikli araç

 DA:doğru akım

EA enerji depolama sistemleri kadar önemli olan bir diğer bileşen de güç

elektroniği dönüştürücüleridir. Farklı gerilim seviyelerine sahip enerji depolama

aygıtlarıyla DA bara arasında; DA bara ile motor sürücüsü arasında gerekli enerji akışı ve

güç dönüşümünü sağlamak için yüksek güçlü DA-DA dönüştürücülere ihtiyaç

duyulmaktadır.

EA enerji depolama aygıtlarının kontrolü için kullanılan güç biçimlendirme

ünitelerinin tasarımı birçok yönden zorlu bir süreçtir. Bunlardan ilki, bu dönüştürücülerin

yüksek güçte ve düşük gerilimde çalışması nedeni ile dönüştürücünün çalışma akımının

oldukça yüksek değerlere çıkmasıdır. Bu yüksek akımlar sadece aktif ve pasif elemanlar

üzerindeki elektriksel ve ısıl stresi artırmakla kalmayıp, aynı zamanda dönüştürücünün

veriminin düşmesine de sebep olmaktadır. İkincisi ise bu dönüştürücülerin geniş giriş

gerilimi çalışma aralığıdır. Dönüştürücünün aktif ve pasif elemanları üzerindeki akım ve

gerilim stresi çıkış ve giriş gerilimleri oranı (Vç/Vg) ile arttığı için bu dönüştürücülerde

ihtiyaç duyulan geniş giriş gerilim aralığı, elemanlar üzerindeki akım ve gerilim streslerini

artırmaktadır. Bu durum daha büyük boyutlarda aktif ve pasif elemanlar kullanılmasını

gerektirmektedir. Ayrıca, yukarıda bahsedilen iki konuya EMI (Elektromanyetik girişim)

gürültüleri de eklendiğinde bu dönüştürücüler yalnız ağır ve hantal değil, aynı zamanda

yüksek maliyetli de olmaktadırlar. Bu nedenle EA kullanım için verimli, kompakt ve

düşük maliyetli dönüştürücü tasarımlarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Güç elektroniği teknolojisindeki ilerlemeye paralel olarak DA-DA dönüştürücüler

ile ilgili yapılan çalışmalarda, ihtiyaçlara göre farklı dönüştürücü yapıları geliştirilmiştir.

Topolojisine göre tek yönlü veya çift yönlü, izoleli veya izolesiz, tek girişli veya

çok girişli dönüştürücü devreleri bulunmaktadır. EA, enerji depolama sistemleri gibi

birden fazla kaynağın birlikte kullanılmasına imkan tanıyan çift yönlü ve/veya çok girişli

DA-DA dönüştürücüler önem kazanmaktadır. Özellikle EA’larda faydalı frenlemedeki

enerjinin geri kazanımı için kullanılan dönüştürücünün çift yönlü olması gerekmektedir.

Bu dönüştürücüler izoleli ve izolesiz olarak iki sınıfa ayrılmaktadır. İzolesiz olan

dönüştürücülerin tasarımlarının sade olması nedeniyle güç elektroniği devre elemanı

sayıları az ve kontrolleri de daha kolaydır. Bunun yanında izoleli olan türler, bir

transformatör üzerinden elektriksel izolasyon sağlarken, yüksek maliyet ve kontrol

kısıtlamalarını da içinde bulundurmaktadır. Çok girişli dönüştürücü topolojileri; kontrol

zorlukları, karmaşık yapıları ve frenleme enerjisini kazanma sürecinde kısıtlı bir aralıkta

çalışabilmeleri nedeni ile EA uygulamalarında tercih edilmemektedirler.

Bu nedenlerden dolayı, EA larda EDS'lerin basit topoloji ve ucuz maliyete sahip

olan izolesiz ve tek girişli çift yönlü güç dönüştürücüleri ile birlikte kullanımı tercih edilir.

Literatürde bu özelliklere sahip yaygın olarak kullanılan dört bağlantı topolojisi ön plana

çıkmaktadır.

 

Kaynaklar

https://openaccess.firat.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/11508/18216/479147.pdf?sequence=1