200 amper, yüksek frekans anahtarlamalı, DA ve AA/DA kaynak makinalarının geliştirilmesi

Abstract

Evirici tür kaynak makineleri, hızlı tepkileri, düşük hacim ve ağırlıkları ve yüksek verimleri nedeni ile kullanıcılar tarafından tercih edilmekte olup, kullanımları her geçen gün artmaktadır. Bu makinelerde, doğrultulmuş şebeke gerilimi yüksek frekansta anahtarlanarak bir yüksek frekans transformatörünün sekonderine aktarılır. Sekonder gerilimi, tekrar doğrultularak ark elektrodu ile kaynatılacak malzeme arasına uygulanır. Kaynak işleminin yapılacağı akım değeri, primer devresindeki yarıiletken anahtarların kapı işaretleri değiştirilerek ayarlanır.Bu tezde, 5.6 kW gücünde evirici tür bir kaynak makinesi için yürütülen benzetim çalışmaları, güç ve denetim devresi tasarımı çalışmaların ve gerçekleştirilen sistemden elde edilen deneysel sonuçlar sunulmaktadır. Tez çalışması, Nuriş Elektrik ve Kaynak Makineleri A.Ş. ile yürütülen ve Sanayi Bakanlığı'nın San-Tez programı çerçevesinde desteklenen bir proje kapsamında gerçekleştirilmiştir.Sistem öncelikle DA kaynak makinesi olarak tasarlanıp benzetimi yapılmıştır. Yarı köprü dönüştürücü eklenerek AA kaynak makinesi olarak da benzetimi tamamlanmıştır.Gerçekleştirilen devrede ikili ileri da-da dönüştürücü yapısı kullanılmıştır. Öncelikle bu yapı için küçük işaret modeli geliştirilmiş ve sistemin kararlılık analizi yapılarak uygun bir denetleyici tasarlanmıştır. Daha sonra bu denetleyici yapısı ile sistemin Pspice ve Matlab benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Son olarak da, proje ortağı firma tarafından kurulan deneysel sistem üzerinde testler yapılmıştır. Deneysel ve benzetim sonuçlarının uyum içerisinde olduğu görülmüştür.

Inverter type welding machines are preferred by users due to their fast response, low volume and weight, and high efficiency values, and therefore their use has been steadily increasing. In these machines, rectified line voltage is switched at high frequency and transferred to the secondary of a high frequency transformer. Secondary voltage is rectified again and applied between the welding electrode and the piece to be welded. Welding current is adjusted by the duty cycle of the semiconductor switches in the primary circuit.In this thesis, simulation, power and control circuit design, and experimental work for a 5.6 kW inverter type welding machine are presented. The work has been conducted in cooperation with Nuris Electrical Machines and Welding Machines Company in the framework of a project supported by the Ministry of Industry.Sytem designed first as a DC welding machine and made simulations, The half bridge DC/DC circuit is added and AC welding machine simulations is completed.A dual-forward topology was used in the system. First, small signal analysis was carried out to check the stability of the system and to design the controller. Then, the controller was modeled and tested in Pspice and Simulink programs. Finally, experimental results are taken on the practical system developed by the project partner. Results are in good agreement.