Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı / Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı

Increasing the voltage gain of the high step-up dc / dc converter by using of coupling inductors and capacitors

Yüksek kazançlı yükseltici dc-dc çeviricinin akuple endüktanslar ve kapasitörler ile gerilim kazancının arttırılması

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 572882 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

In this paper, a new high step-up DC/DC converter for renewable energy systems is proposed, which provides high voltage gain by using a coupled inductor without having to have high-duty cycle and high-turn ratio Moreover, the voltage gain increased by using capacitors charging techniques In the proposed converter, the energy of leakage inductors of the coupled inductor is recycled to the load This feature not only reduces stress on main switch but also increases the converter efficiency Also, due to the configuration of the proposed structure, the voltage stress on the main switch is significantly reduced Since the stress is low in this topology, low voltage switch with small ON-state resistance value can be used to reduce the conduction losses As a result, losses decrease and the efficiency increases Meanwhile, the main switch is placed in series with the source and it can control the flow of energy from source to load The operating principles and steady-state analysis of the proposed converter are discussed in details Çeviricinin kararlı hal analizi ve çalışma prensibi detaylı bir şekilde çalışmada yer almaktadır the proposed converter has these features: 1 A high voltage gain without working in high duty cycles, which is appropriate for renewable system applications 2 A single active switch with an easy control 3 Generalization capability for desired output voltages 4 A passive voltage clamp circuit to reduce the voltage stress on switch, recover the leakage energy of the inductor, and increase the voltage gain of the converter 5 Low conduction losses due to the low (on) of the switch 6 Low cost and high efficiency due to the low nominal ranges of the power electronic elements 7 Alleviation of the diode reverse recovery problem In the following study, the following issues have been discussed in order In the second section, the analysis of the performance of the proposed base structure in continuous and discontinuous conduction and boundary modes has been investigated In the third section, comparing the performance of the proposed structure with similar structures has been made In the fourth section, the reverse recovery of proposed converter diodes is carried out In the fifth section of the generalized circuit, the proposed converter is presented ...

Özetin tamamını okumak için tez.yok.gov.tr adresine gidin.

Summary:

Bu çalışmada; düşük çevirme oranı ve çalışma sıklığı olan akuple bir endüktans yardımıyla, yüksek bir gerilim kazancına sahip, yenilenebilir enerji kaynakları için yeni bir yüksek kazançlı yükseltici dc-dc çevirici yapısı önerilmiştir Ayrıca, kapasitör şarj yöntemiyle gerilim kazancı arttırılmıştır Önerilen çevirici yapısında; akuple endüktansın kaçak reaktansı yüke faydalı hale getirilmiştir Bu yöntem sayesinde ana anahtarların streslerinin azaltılmasının yanı sıra çeviricinin verimi de arttırılmıştır İlaveten, önerilen çeviricinin yapısı ile ana anahtarın gerilim stresi ciddi manada azalmıştır Bu devre topolojisi sayesinde anahtarın iletim durumundaki direnci iletim kayıplarını azaltmıştır Böylece kayıplar azalmış verim artmıştır Aynı zamanda, kaynaktan yüke doğru olan enerji akışını kontrol eden ana anahtar kaynağa seri bağlanmıştır Önerilen çevirici yapısı aşağıdaki özelliklere sahiptir: 1 Yüksek "duty cycle" olmadan elde edilen, yenilenebilir sistem uygulamalarına uygun yüksek gerilim kazancı 2 Tek bir aktif anahtar ile kolay kontrol 3 İstenilen çıkış gerilimi için genellenebilme özelliği 4 Gerilim kazancını arttırmak, endüktansın kaçak enerjisini geri kazanmak ve anahtardaki stresi azaltmak için bir pasif gerilim "clamp" devresi 5 İletim anında düşük anahtar kayıpları 6 Devre bileşenlerinin düşük nominal aralıkları nedeniyle düşük maliyet ve yüksek verim 7 Diyotun ters toparlanma probleminin azaltılması Çalışmanın devamında aşağıda bahsedilen konulara sırasıyla değinilmiştir İkinci bölümde, önerilen temel devre yapısının sürekli akım, süreksiz akım ve sınır koşullarındaki performans analizi araştırılmıştır Üçüncü bölümde, önerilen çevirici yapısının performansı ile benzer yapıların performansı kıyaslanmıştır Dördüncü bölümde, çevirideki diyotun ters toparlanma durumu çalışılmıştır Beşinci bölümde, genelleşen yapı ile birlikte önerilen çevirici ortaya konulmuştur Altıncı ve yedinci bölümlerde ise simülasyon sonuçları bulunmaktadır Çalışmanın en sonunda da sonuç bölümü bulunmaktadır Bu projede, önerilenler çevirici yapısını denetlemek amacıyla PSCAD yazılımı kullanılmıştır Simülasyon sonucunda, giriş gerilimi ve çıkış gerilimi dalga şekilleri, diyot gerilim dalga şekli, ana anahtar gerilim dalga şekli, akuple endüktansın birincil ve ikincil sargı gerilim dalga şekilleri, giriş akımı dalga şekli, diyot akım dalga şekli, ana anahtar akım dalga şekli ve akuple endüktansın birincil ve ikincil akım dalga şekilleri paylaşılmıştır Simülasyon sonuçları ile birlikte önerilen çevirici yapısının çalışması onaylanmıştır Bu çalışmada, genellenmiş bir model olarak akuple endüktans ve anahtarlanan kapasitör içeren yükseltici dc-dc çeviricinin alt yapısı incelenmiştir Önerilen devre yapısı, kaçak reaktanstan doğan ve geri kazanılan enerjiye göre, yapılan analizler, simülasyonlar ve teorik incelemelerle birlikte gerilim kazancının yanı sıra devre kesicideki gerilim kaynaklı stresin azalmasına yol açmaktadır Kapasitörün seri deşarj ve paralel şarj fonksiyonu; devrenin temel yapısında ve genelleştirilmiş yapısında incelenmiştir ve analizler arasındaki ilişki ortaya konulmuştur Diyotun toparlanma problemi matematiksel olarak analiz edilmiş ve sonuçlar arasındaki ilişki devre elemanları sayesinde durumun azaltılabileceğini ve kontrol edilebileceğini göstermiştir Bu çalışmada, akuple endüktans ve yükseltici kapasitör elemanlarından oluşan yükseltici bir dc-dc çevirici bulunmaktadır Bu çevirici yapısı, fotovoltaik güç kaynaklarında geri kazanım, yakıt hücresi ve batarya için avantajlı bir yapıya sahiptir Çeviricinin yapısı itibariyle, statik ve dinamik performans analizi gerekliliği; sürekli akımda, süreksiz akımda, sınır durumunda analiz ve bu iletim durumlarındaki matematiksel ve teorik analizler ile başarıyla ortaya konulmuştur Bu çalışmada, önerilen çevirici yapısı ile benzer yapıdaki çeviricilerin çıkış gerilimi ve anahtar üzerindeki gerilim açısından karşılaştırmalar yer almaktadır Önerilen devre yapısındaki söndürücü devre, anahtar üzerindeki stresin azaltılmasına ve çevirici gerilim kazancının arttırılmasına ilave olarak akuple endüktansın kaçak enerjisini de düzenlemektedir Önerilen devre yapısına benzer topolojilerde de ana problem olan diyotun ters polarizasyonu ilaveten araştırılılmıştır Devamında ise önerilen devre yapısı ortaya konulmuştur ve çalışma modları analiz edilmiş ve gözlemlenmiştir ki daha yüksek çıkış gerilimi elde edebilmek için çevirici kademelerinin arttırılması gerekmektedir Önerilen çevirici yapısındaki giriş akımı, birincil ve ikincil taraf endüktanstan doğan kaçak akımlar ve diyot akımları simülasyon dalga şekilleri paylaşılmıştır Şekillerde görünen dalga şekilleri durağan hal analizinin validasyonunu ve anahtar, diyot ve giriş-çıkuş gerilim dalga şekillerini ortaya koymaktadır Aşağıdaki maddeler çalışmada önerilen çevirici yapısının işlevinin geliştirilmesi için paylaşılmaktadır 1) önerilen çevirici yapısının çoklu girişe ve çoklu çıkışa sahip sistemlerde kullanılması 2) Önerilen çevirici yapısında; anahtarda oluşan stresin azaltılması için farklı "clamping" devrelerinin, aktif veya pasif filtrelemenin yapılması 3) Uygulamada sonuç alabilmek için fotovoltaik ve yakıt hücresi nihai modellerinin uygulanması 4) Devrenin verimi arttırılırken hacminin azaltılması ve üretm maliyetinin azaltılması Yenilenebilir enerjinin kullanılması; şehir içi ve kırsal alanlarda coğrafi şartlardan dolayı şebekeye ulaşamayan enerji tüketicileri için maliyet açısından etkin ve düşük maliyetli olabilmektedir Bu sistemler temel olarak şebekeye bağlantılı ve bağlantısız olmak üzere iki tipte kurulabilmektedir Enerji şebekesine bağlantılı sistemler fotovoltaik güneş paneli dizilerinin dağıtım şebekesine dahil edilmesi suretiyle uygulabilmektedir ve beslenen tüketicilerin enerji kaliteleri arttırılabilmektedir Bu sistemler yerleşim yerlerinin veya ofislerin çatısına veya bahçesine kurulabilmektedir Şebekeden bağımsız kullanılan sistemler ise dağıtım şebekesine uzak bölgelerde tüketim amacıyla veya şebekeden bağımsız bir şekilde enerji depolama amacıyla kullanılmaktadır Tarım sulama pompaları, batarya şarj cihazları ve güneş enerjisiyle suyun ısıtılması uygulamaları bu sisteme örnek olarak düşünülebilir Son on yıldaki çevre kirliliğine ilaveten enerji kaynağı probleminden dolayı özellikle güneş enerjisine olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarına talep önemli ölçüde artmıştır ...

For full summary, please go to tez.yok.gov.tr.