Aktif yumuşak anahtarlamalı hibrit yükselten DA/DA dönüştürücü tasarımı ve uygulaması

Abstract

Bu tez çalışmasında, fotovoltaik (PV) gibi düşük gerilim değerlerine sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının çıkış gerilimlerini yüksek kazançla arttırmak ve sert anahtarlama sonucu meydana gelen anahtar kayıplarını elemine etmek amacıyla hibrit yükselten yumuşak anahtarlamalı DA-DA dönüştürücü devre tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Klasik yükselten DA-DA dönüştürücüde yüksek çıkış gerilimi elde etmek için yüksek görev çarpanı gerektirir ve bu durum çeşitli problemler ortaya çıkartmaktadır. Düşük görev çarpanı ile yüksek çıkış gerilimi elde etmek için ya da yüksek gerilim kazancı elde etmek için hibrit yükselten DA-DA dönüştürücü benzeri devre modelleri geliştirilmiştir. Ayrıca DA-DA devrelerin verimini arttırmak için aktif yumuşak anahtarlama yöntemleri kullanılmaktadır. Literatürde mevcut birçok aktif yumuşak anahtarlama yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler genellikle MOSFET anahtarları için ZVT (sıfır gerilim geçişi), IGBT anahtarları için ise ZCT (sıfır akım geçişi) olarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, bu tez çalışmasında klasik yükselten DA-DA dönüştürücüye oranla yüksek gerilim kazancına sahip Hibrit yükselten DA-DA dönüştürücü için hem ZVT hem de ZCT aktif yumuşak anahtarlama yöntemleri geliştirilerek tüm devrenin tasarım ve uygulaması yapılmıştır.Çalışma kapsamında önerilen ZVT ve ZCT tabanlı Hibrit yükselten DA-DA dönüştürücünün analizi ve tasarımı yapıldıktan sonra Simplorer ve Orcad-PSpice programları vasıtasıyla benzetim çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca önerilen devrenin deneysel çalışmaları yapılarak deneysel sonuçlar benzetim çalışması sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

In this thesis, design and application of a hybrid boost soft switching DC-DC converter circuit has been done in order to increase the output voltages of renewable energy sources such as photovoltaic (PV) which has low voltage values with higher voltage gain and to eliminate the switching losses caused by hard switching. The conventional DC-DC boost converter requires a high duty cycle to achieve high output voltage, which poses various problems. Some DC-DC boost converter models such as Hybrid boost DC-DC converter have been developed to achieve higher voltage gain with low duty cyle. In addition, active soft switching methods are used to increase the efficiency of DC-DC circuits. Many active soft switching methods have been developed in the literature. These methods are generally designed as ZVT (zero voltage switching) for MOSFET switches and ZCT (zero current switching) for IGBT switches. Therefore, in this thesis, both ZVT and ZCT active soft switching methods have been developed and applied to the hybrid boost DC-DC converter which has higher voltage gain compared to conventional boost DC-DC converter.After the analysis and design of ZVT and ZCT based Hybrid boost DC-DC converter, Simplorer and Orcad-PSpice programs were used for simulation. In addition, experimental studies of the proposed circuit were made and the experimental results were compared with the results of the simulation study.