Güç Elektroniği

KİTAPTAKİ KONU BAŞLIKLARI

Bölüm 1: Güç Elektroniği ile Tanışma

Giriş 

Güç Elektroniğinin Tanımı 

Güç Elektroniğinin Bazı Uygulamaları.

Anahtarlamalı (Switching) Güç Kaynağı

Fotovoltaik Sistemler 

Aydınlatma

Beyaz Eşya 

PWM Amplifikatörleri 

Kaynak Makinesi 

Elektrikli Araçlar

Güç Elektroniği Dönüştürücülerin Sınıflandırılması 

1. AC-DC Dönüştürücüler
2. DC-AC Dönüştürücüler
3. DC-DC Dönüştürücüler
4. AC-AC Dönüştürücüler

Güç Elektroniğinin Çok Disiplinli Doğası 

Güç Elektroniği Dönüştürücülerinin Yapısı

Güç Elektroniğinde Simülasyon

Bölüm 2: Güç Elektroniği Anahtarları

Giriş 

Anahtarların Durumları 

Anahtarların Sınıflandırılması

Diyot 

Diyot Köprüsü (Diode Bridge)  

Tristör (Thyristor) 

Transistör 

MOSFET’ler 

BJT’ler 

IGBT’ler

Uygun Anahtarın Seçilmesi

Anahtarların Koruma Devreleri

“High Side” ve “Low Side” Switching

Anahtarların Tetiklenmesi 

Low Side MOSFET’in Tetiklemesi 

High Side MOSFET’in Tetiklemesi

Tristörlerin Tetiklemesi 

Soğutucu (Heat Sink)

Bölüm 3: Güç Elektroniğinin Temel Kavramları

Giriş 

Ani Güç (Instantaneous Power)

Enerji (Energy)

Ortalama Güç (Average Power)

Örnek 1 

Bobinler ve Kondansatörler

Örnek 2 

Örnek 3 

Enerji Geri Kazanımı (Energy Recovery)

Devrenin Matematiksel Analizi 

Örnek 4 

Zener Diyot Tabanlı Koruma

Etkin (Effective) Değer

Örnek 5 

Örnek 6 

Örnek 7 

Bir Sinyalin RMS Değerinin Ölçülmesi 

Periyodik Fonksiyonların Toplamının RMS Değeri 

Örnek 8 

Örnek 9 

Görünür Güç (Apparent Power) ve Güç Faktörü (Power Factor) 

Görünür Güç

Güç Faktörü 

Doğrusal Devrelerin Güç Analizi

Örnek 10 

Sinüzoidal Olmayan Periyodik Dalga Şekillerinde Gücün Hesaplanması 

Fourier Serisi 

Ortalama Güç 

Sinüzoidal Olmayan Kaynak ve Doğrusal Yük

Örnek 11 

Sinüzoidal Kaynak ve Doğrusal Olmayan Yük

Toplam Harmonik Bozunum (Total Harmonic Distortion, THD) 

Örnek 12 

Örnek 13 

Örnek 14 

Diferansiyel Denklemlerin MATLAB ile Çözülmesi 

Örnek 15

Örnek 16

Örnek 17

Örnek 18

Örnek 19

Bölüm 4: Yarım Dalga Doğrultucular

Giriş 

Elektronik Cihazların Besleme Devreleri 

DC Motor Hız Kontrol Sistemleri 

AC Motor Hız Kontrol Sistemleri 

Yarım Dalga Doğrultucu (Half Wave Rectifier) 

Örnek 1 

RL Yük 

Örnek 2 

R-L-Kaynak (R-L-E) Yük 

Örnek 3 

L-Kaynak (L-E) Yük 

Örnek 4 

Serbest Geçiş Diyotu (Free Wheeling Diode)

Örnek 5 

Örnek 6 

Kondansatör Filtreli Yarım Dalga Doğrultucu 

Örnek 7 

Yarım Dalga Tristörlü Doğrultucu

Saf Direnç Yükü 

Örnek 8 

RL Yük

Örnek 9 

R-L-Kaynak (R-L-E) Yük 

Örnek 10 

Komütasyon (Commutation) 

Örnek 11

Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucular

1. A) Üç Fazlı Kontrolsüz Yarım Dalga Doğrultucular

Örnek 12

1. B) Üç Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucular
2. ve R Yük
3. ve RL Yük

Örnek 13

Bölüm 5: Tam Dalga Doğrultucular

Giriş 

Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucular

Tam Dalga Doğrultucuların Matematiksel Analizi 

Saf Direnç Yükü 

RL Yük 

Örnek 1 

R-L-Kaynak (RLE) Yük.

Örnek 2 

Kondansatör Filtreli Tam Dalga Doğrultucu 

Örnek 3 

Bobin-Kondansatör (LC) Filtreli Tam Dalga Doğrultucu 

Sürekli Mod

Süreksiz Mod

Örnek 4 

Tam Dalga Kontrollü Doğrultucu 

Saf Direnç Yükü 

Örnek 5 

RL Yük  

Örnek 6 

Örnek 7 

R-L- Kaynak (RLE) Yük 

Örnek 8 

Üç Fazlı Doğrultucular 

Kontrolsüz Doğrultucular 

Örnek 9  

Kontrollü Doğrultucular 

1. ve R Yük
2. ve RL Yük

Örnek 10

"Inverter" Çalışma Modu

Örnek 11

12 Puls Doğrultucular (12-Pulse Rectifiers)

AC Kaynağının İç Empedansının Etkisi

Bölüm 6: AC-AC Dönüştürücüler

Giriş 

İndüksiyon Makinenin Hız Kontrolü 

VAR Ayarlayıcılar

Tek Fazlı AC Ayarlayıcılar 

Saf Direnç Yükü

Örnek 1 

RL Yük 

Örnek 2 

Üç Fazlı AC Ayarlayıcılar

Örnek 3 

Örnek 4 

Bölüm 7: İzolesiz DC-DC Dönüştürücüler

Giriş 

Cep Telefonu Şarj Cihazı 

Fotovoltaik Sistemler 

Araç Ses Sistemleri

Sürekli Mod (CCM) ve Süreksiz Mod (DCM) 

PWM Sinyalinin Üretilmesi 

Örnek 1 

Buck (Alçaltan) Tip Dönüştürücü 

Buck Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Buck Dönüştürücünün Çalışma Modları 

Giriş Kaynağından Çekilen Akım 

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple) 

Örnek 2 

Kondansatör Eşdeğer Seri Direncinin Etkisi 

Senkron (Synchronous ) Buck Dönüştürücü 

Buck Dönüştürücü Tasarımındaki Önemli Hususlar 

Örnek 3 

Boost (Yükselten) Tip Dönüştürücü 

Boost Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Giriş Kaynağından Çekilen Akım 

Boost Dönüştürücünün Çalışma Modları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple) 

Kondansatör Eşdeğer Seri Direncinin Etkisi 

Örnek 4 

Örnek 5 

Bobin İletkeni Direncinin Etkisi  

Buck-Boost (Alçaltan-Yükselten) Tip Dönüştürücü 

Buck-Boost Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması 

Buck-Boost Dönüştürücünün Çalışma Modları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple) 

Örnek 6 

Cuk Dönüştürücü

Cuk Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması 

L1 ve L2 Bobinlerinin Ortalama Akımları 

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma 

Giriş Kaynağından Çekilen Akım 

Cuk Dönüştürücünün Çalışma Modları

Örnek 7 

SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) Dönüştürücü 

SEPIC Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması 

L1 ve L2 Bobinlerinin Ortalama Akımları

Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma 

Giriş Kaynağından Çekilen Akım 

SEPIC Dönüştürücünün Çalışma Modları 

SEPIC Dönüştürücünün Akım Dalga Şekilleri

Karşılıklı Endüktanslı SEPIC Dönüştürücü 

Örnek 8  

Süreksiz Modda Çalışan Dönüştürücüler 

Buck Dönüştürücü 

Örnek 9 

Süreksiz Modda Çalışan Boost Dönüştürücü 

Örnek 10

Sarmaşık (Interleaving) Tekniği 

Sarmaşık Yapılı Buck Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması

Bölüm 8: İzoleli DC-DC Dönüştürücüler

Giriş 

Güç Elektroniği Trafoları

Trafoların Modellenmesi

Flyback (Geri Dönüşlü) Dönüştürücü 

Kapalı Anahtar Durumu

Açık Anahtar Durumu 

Örnek 1 

Örnek 2 

Süreksiz Modda Çalışan Flyback Dönüştürücü 

Örnek 3 

Forward (İleri Yönlü) Dönüştürücü 

Kapalı Anahtar Durumu

Açık Anahtar Durumu 

Örnek 4 

Örnek 5 

İki Anahtarlı Forward Dönüştürücü

Push-Pull Dönüştürücü

Sw1 Kapalı, Sw2 Açık Durumu 

Sw1 Açık, Sw2 Kapalı Durumu 

Sw1 Açık, Sw2 Açık Durumu 

Örnek 6 

Tam Köprü ve Yarım Köprü Dönüştürücü 

Akım Beslemeli Dönüştürücü (Current Fed Converter) 

Sw1 Kapalı ve Sw2 Açık Durumu 

Sw1 Açık ve Sw2 Kapalı Durumu 

Sw1 ve Sw2 Kapalı Durumu 

Örnek 7 

Dönüştürücü Seçimi

Bölüm 9: DC-DC Dönüştürücülerin Dinamiği ve Kontrolü

Giriş 

Durum Uzay Ortalama (State Space Averaging, SSA) Yöntemi

Sistemin Kararlı Durumunun Bulunması 

Küçük Sinyal (Small Signal) Analizi 

Buck Dönüştürücünün Dinamik Modelinin Çıkartılması 

Kapalı Anahtar Durumu

Açık Anahtar Durumu 

Denklemlerin Ortalamasının Alınması 

PWM Devresinin Küçük Sinyal Modeli

Buck Dönüştürücü için Kontrol Devresi Tasarımı

Tip 2 Kontrolör 

Örnek 1 

Örnek 2 

Tip 3 Kontrolör 

Örnek 3 

Standart Kondansatör ve Direnç Değerleri

Bölüm 10: Eviriciler

Giriş 

AC Motorların Sürülmesi 

Araçlardaki Akü ile Elektronik Cihazların Çalıştırılması 

Kesintisiz Güç Kaynakları 

Tam Köprü Yapı

Kare Dalga Çıkışlı Evirici

Örnek 1 

Fourier Serisi Analizi 

Örnek 2 

Örnek 3 

Genlik ve Harmonik Kontrolü 

Örnek 4 

Yarım Köprü Evirici 

PWM Eviriciler 

Bipolar PWM

Unipolar PWM

PWM Terminolojisinin Bazı Tanımları

Genlik modülasyonu oranı (Amplitude Modulation Ratio)

Eviricinin Harmonik Analizi 

1. A) Bipolar PWM

Örnek 5 

Örnek 6 

1. B) Unipolar PWM

Üç Fazlı Eviriciler 

Örnek 7 

Üç Fazlı PWM Eviriciler 

Çok Seviyeli Eviriciler

Serilenmiş Tam Köprü Çok Seviyeli Eviriciler 

Örnek 8 

Örnek 9 

Diyot Kenetlemeli Çok Seviyeli Eviriciler 

Üç Fazlı Diyot Kenetlemeli Çok Seviyeli PWM Eviricinin Simülasyonu

Serilenmiş Tam Köprü Çok Seviyeli Eviricilerin Simülasyonu

Bölüm 11: Soğutucular

Giriş 

Örnek 1 

Soğutuculu Anahtarlar 

Örnek 2

Bölüm 12: Güç Elektroniğinde Akım Ölçüm Teknikleri

Giriş 

Akım Ölçüm Teknikleri

Ekler

Temel Förmüller

Fourier Serisi

Bazı Önemli Dalga Şekillerinin Fourier Açılımı 

Yarım Dalga Doğrultulmuş Sinüs

Tam Dalga Doğrultulmuş Sinüs

Kırpılmış Sinüs 

Üç Faz Altı Adım (Six Step) Doğrultulmuş Sinüs

“D” Görev Oranlı Darbe 

Kare Dalga 

DC-DC Dönüştürücülerin Önemli Formüller 

Buck

Boost 

Buck-Boost 

Cuk 

SEPIC 

Flyback

Forward 

Push Pull

Full Bridge (Tam Köprü) 

Half Bridge (Yarım Köprü)