Uzay vektör darbe genişlik modülasyonu yöntemi ile üç faz üç seviyeli doğrultucunun matlab/simulink ortamında modellenmesi

Abstract

Anahtar kelimeler: Üç seviyeli doğrultucu, Darbe genişlik modülasyon teknikleri, Uzay vektör DGM (UVDGM - SVPWM), Gerilim yönelimli kontrol (GYK - VOC) Elektrik güç sistemlerinin analiz ve kontrolündeki araştırma ve geliştirme onlarca yıldır önemli bir faaliyet alanı olmuştur. Ancak, teknolojideki giderek artan gelişmelerden dolayı elektrik enerjisi kontrol sistemlerinin rolü son on yılda önemli ölçüde artmış ve büyümeye devam etmiştir. Gün geçtikçe elektrik enerjisinin kontrolünde öne çıkan alanlardan biri de güç elektroniğidir. Güç elektroniği, yüke aktarılan gücü yarı iletken elemanlar vasıtası ile anahtarlama yaparak kontrol edilmesi ve enerji şekillerinin birbirine dönüştürülmesi üzerine kurulu bir alandır. Enerjinin farklı şekillere dönüştürülmesindeki uygulamalardan biri doğrultuculardır. Doğrultucular, AA sinyali DA sinyale dönüştüren yapılardır. Gelişen güç elektroniği elemanlarıyla birlikte doğrultucu sistemlerinin performanslarının iyileştirme çabaları önem kazanmıştır. Bu nedenle, çok seviyeli doğrultucu topolojisi olarak adlandırılan devre yapıları geliştirilmiştir. Çok seviyeli doğrultucu minimum üç ve daha fazla seviyeler için geçerlidir. Bu tezde çalışılacak olan üç seviyeli nötr noktası kenetlenmiş (NNK - NPC) doğrultucu DA forma daha yakın çıkış gerilimi, az harmonik içeren sinüsodal üç faz şebeke akımı, birim güç faktörü, çift yönlü güç akışı, her bir anahtar üzerine düşen düşük gerilim ve anahtarlama kaybı gibi üstün olduğu durumlardan dolayı gittikçe daha fazla araştırmacının ilgi odağı olmuştur. Çok seviyeli doğrultucuların yanı sıra darbe genişlik modülasyon (DGM-PWM) teknikleri de gelişme göstermiştir. Dönüştürücüler için daha çok tercih edilen sinüzoidal DGM (SDGM) ve harmonik eliminasyonlu DGM (HEDGM) gibi DGM teknikleri yerlerini mikroişlemciler ile uygulanması daha kolay olan uzay vektör DGM (UVDGM) tekniğine bırakmıştır. Tezde, ilk olarak doğrultucu ve çok seviyeli doğrultucular hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca dönüştürücüler de kullanılan DGM teknikleri ayrıntılı bir şekilde açıklanmıştır. Son olarak MATLAB/Simulink programı yardımıyla üç fazlı üç seviyeli nötr noktası kenetlenmiş doğrultucunun modeli kurulup, uzay vektör DGM ile kontrolü sağlanarak sinüzoidal bir şebeke akımı ile DA bir çıkış gerilimi elde edilmeye çalışılmıştır.

Keywords: Three Level Rectifier, Pulse Width Modulation, Space Vector PWM (SVPWM), Voltage Oriented Control (VOC) Research and development in the analysis and control of electrical power systems has been an important area of activity for decades. However, due to the increasing technological developments, the role of electrical energy control systems has increased significantly in the last decade and has continued to grow. Power electronics is one of the prominent areas in the control of electric energy. Power electronics is an area based on controlling the power transmitted to the load by switching with semiconductor elements and transforming the energy shapes to each other. One of the applications in converting energy into different shapes is rectifiers. Rectifiers are structures that convert the AC signal to DC signals. The importance given to improving the performance of rectifier systems with the developing power electronics elements has increased. For this reason, circuit structures called as multi-level rectifier topology have been developed. The multi-level rectifier is valid for three or more levels. In this thesis, the three-level neutral point clamped rectifier has been the focus of interest of the researchers due to advantages such as output voltage closer to DC form, sinusoidal three phase input current with less harmonic, unity power factor, bidirectional power flow, low voltage and switching losses on each switch. Pulse width modulation techniques as well as multi-level rectifiers have also improved. PWM techniques such as sinusoidal PWM (SPWM), harmonic elimination PWM (SHE-PWM), which are more preferred for converters, were replaced by space vector PWM (SVPWM), which is easier to apply with microprocessors. In the thesis, firstly information about rectifier and multi-level rectifiers have been given. Also the PWM techniques used in converters are explained in detail. Finally, with the help of MATLAB / Simulink program, three-phase three-level neutral point clamped rectifier model has been established and controlled with space vector PWM has been provided to obtain a DC output voltage and a sinusoidal input current.