DA-DA dönüştürücülerde kullanılan yumuşak anahtarlama tekniklerinin incelenmesi ve simülasyonu

Abstract

Yüksek frekanslı anahtarlamalı DA-DA dönüştürücüler, kontrol kolaylığı, hızlı cevap verme ve yüksek güç yoğunluğu avantajları nedeniyle endüstride; batarya şarj istasyonları, yenilenebilir enerji sistemleri, yakıt pili, güç faktörü düzeltme, led aydınlatma, gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, DA-DA dönüştürücülerde, yüksek güçlü uygulamalarda anahtarlama frekansı arttıkça anahtarlama kayıpları, elektromanyetik girişim (EMI: Electromagnetic Interference) gürültüleri ve düşük verim sorunları ortaya çıkmaktadır. Bu sorunların üstesinden; dönüştürücünün sert anahtarlama (HS: Hard Switching) ile çalıştırılması yerine, dönüştürücüye pasif ve aktif bastırma hücreleri ilave edilerek dönüştürücünün yumuşak anahtarlama (SS: Soft Switching) ile çalıştırılmasıyla gelinebilmektedir. Bu çalışmada, literatürde yumuşak anahtarlama teknikleri olarak yer alan; sıfır akımda geçiş (ZCT: Zero Current Transition) ve sıfır gerilimde geçiş (ZVT: Zero Voltage Transition) tekniklerinin birleştirilmesiyle geliştirilen sıfır gerilim ve sıfır akımda geçiş (ZVZCT: Zero Voltage Zero Current Transition) tekniği ile sıfır akımda anahtarlama (ZCS: Zero Current Switching) ve sıfır gerilimde anahtarlama (ZVS: Zero Voltage Switching) tekniklerini içeren aktif ve pasif bastırma hücreli DA-DA dönüştürücüler incelenmiş, dönüştürücü devreleri simülasyon ortamında gerçeklenerek özellikleri karşılaştırılmıştır.

High frequency switched-mode DC-DC converters are widely used in industry such as battery charging, renewable energy, fuel-cell, power factor correction, led lighting applications, due to their low response time, easy controlling and high power density. However, at high switching frequency, switching losses, electromagnetic interference (EMI) and lower efficiency become substantial problem. These problems must be eliminated or reduced by using additional passive and active snubber cells in order to operate the converter with soft switching (SS) instead of hard switching (HS). In this study, properties of soft switching methods named as zero voltage transition (ZVT), zero current transition (ZCT), and zero voltage zero current transition (ZVZCT) developed by combining the ZVT and ZCT, zero voltage switching (ZVS) and zero current switching (ZCS) are studied and discussed, simulations of soft switching DC to DC converters including these methods are accomplished and according to results of simulations properties of converters are discussed.