Akademik Veri Yönetim Sistemi
SELÇUK 3. ULUSLARARASI UYGULAMALI BİLİMLER KONGRESİ, Konya, Türkiye, 12 - 13 Aralık 2020, ss.100-109, (Tam Metin Bildiri)
Son yıllarda yarı iletken ve mikro elektronik
teknolojisindeki gelişmeler güç elektroniği devrelerinin yer aldığı sistemlerin
kullanımını önemli derecede artırmıştır. Doğru akım (DA) giriş kaynağı gerilim
seviyesini, arzu edilen gerilim seviyelerine ayarlayabilen ve sabit tutabilen
elektronik devrelere DA-DA dönüştürücüler denir. DA-DA dönüştürücüler, sabit
veya değişken bir frekansla anahtarlanabilmekle birlikte genellikle sabit bir
frekansta değişken bir doluluk oranı ile çalıştırılmaktadır. Bu doluluk oranı
Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) sinyali ile sağlanabilmektedir. DA-DA
dönüştürücüler günümüzde motor kontrolü, anahtarlamalı güç kaynakları, cep telefonları
ve yenilenebilir enerji alanı gibi birçok uygulamada kullanılmaktadır. Dönüştürücülerin
birçok alanda kullanılmalarının temel nedenleri ucuza mal edilmesi, yüksek
verimlilikleri ve boyutlarının küçük olmasıdır. DA-DA dönüştürücüler arasında
tercih edilenlerden birisi de hem alçaltan hem de yükselten modunda çalışan,
çıkış gerilimi giriş gerilimi ile aynı polariteye sahip olan Sepic
dönüştürücüdür. Bu çalışmada fotovoltaik uygulamalarda kullanılmak üzere PI
kontrolcü tabanlı Sepic dönüştürücü tasarlanmıştır. Bunun için öncelikle Sepic
dönüştürücünün yarı iletken anahtarlama elemanının iletim ve kesim durumu için
ayrı ayrı dinamik denklemleri elde edilmiştir. Elde edilen bu denklemlerle
durum uzay ortalama yöntemi kullanılarak Sepic dönüştürücünün dinamik modeli benzetim
programıyla oluşturulmuştur. Sepic dönüştürücüye PI kontrol yöntemi uygulanarak
en kısa yerleşme süresi, en az yüzde aşım ve minimum hata ile çıkış gerilimi
kontrol edilmeye çalışılmıştır. Bu kontrol yönteminin kullanılmasının en önemli
nedeni yapısının basit olmasıdır. PI kontrolcü parametreleri deneme-yanılma
metoduyla bulunmuş olup istenilen çıkış gerilimine 100
kHz çalışma frekansında 0.092
s sonra ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Diğer çalışmaların
aksine bu çalışmada hazır elemanlar yerine Sepic dönüştürücünün dinamik analizi
yapılarak model oluşturulmuştur. Dinamik model oluşturma ve benzetim
çalışmaları için MATLAB/Simulink programı kullanılmıştır.
In
recent years, developments in semiconductor and micro-electronic technology
have significantly increased the use of systems with power electronic circuits.
Electronic
circuits that can adjust the direct current (DC) input source voltage level to
the desired voltage levels and keep it constant are called DC-DC converters.
Although
DC-DC converters can be switched with a fixed or variable frequency, they are
generally operated with a variable duty cycle rate at a fixed frequency. This duty
cycle rate can be provided by Pulse Width Modulation (PWM) signal. DC-DC
converters are currently used in many area such as motor control, switched
power supplies, mobile phones and renewable energy. The
main reasons why converters are used in many areas are their low cost, high
efficiency and small size. One of the preferred DC-DC converters
is the Sepic converter, which operates in both the buck and boost mode, and the
output voltage has the same polarity as the input voltage. In
this study, PI controller based Sepic converter is designed to be used in
photovoltaic applications. For this purpose, separate dynamic
equations for the on and off state of the semiconductor switching element of
the Sepic converter are obtained. With these equations, the
dynamic model of the Sepic converter is obtained by using the state-space
averaging method. By applying the PI controller method to
the Sepic converter, the output voltage has been tried to be controlled with
the shortest settling time, minimum percentage overshoot and minimum error.
The
most important reason for using this control method is its simple structure.
PI
controller parameters are found by trial and error method, and it is observed
that the desired output voltage is reached after 0.092 seconds at 100
kHz operating frequency. Unlike other studies, in this study,
the model is obtained by performing dynamic analysis of Sepic transformer
instead of ready-made elements. MATLAB / Simulink is used
for dynamic modeling and simulation studies.