Köprü doğrultucu devresinin çıkış filtresine göre karakterizasyonu

Abstract

Tek fazlı güç elektroniği cihazlarının ürettikleri harmonikler küçük olmasına karşın bu cihazların çok sayıda olması ve aynı anda kullanılmaları sebebiyle bu tarz yüklerin ürettiği harmonikler önemli değerlere ulaşabilir. Bu tip cihazların çoğunda güç kaynağı devresinde filtreli köprü doğrultucu bulunmaktadır. Küçük kapasiteli bu tarz cihazların ürettikleri harmonikler alçak gerilim dağıtım sisteminde önemli bir paya sahiptir. Bu yüzden filtreli köprü doğrultucunun hat akımı ve yük gerilimi büyüklüklerini elde etmek önem taşımaktadır. Bu büyüklükleri elde etmenin bir yolu Spice, EMTP, MATLAB Simulink gibi tanınmış simülasyon programlarını kullanmaktır. Fakat ne yazık ki bu programlar güç elektroniği simülasyonları için tam olarak uygun değillerdir. Ana problem iletimde olmayan diyotlara seri bir endüktans bulunmasından kaynaklanan nümerik problemlerdir. Bu problem endüktansa paralel bir RC söndürücü ya da büyük bir R konularak halledilebilirse de devreye fazladan elemanlar eklemek sistemin doğruluk payını dü?ürmektedir. Bir başka zorluk ise simülasyonun sürekli hale geçebilmesi için simülasyonda birçok periyotun geçmesi gereğidir. Buna ek olarak, her çalışma noktası için ayrı bir simülasyon yapılması gereklidir ki ciddi bir analiz için bu binlerce simülasyon demektir. Bu sebeplerden dolayı matematiksel analitik bir çözüme ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalı?mada kaynağın sinüsoidal ve sinüsoidal olmayan durumları için, hat akımı ve yük geriliminin dalga şekilleri, hat empedansı da dikkate alınarak, diferansiyel denklemler yardımıyla elde edilmiştir. Bu sayede hat akımı ve yük gerilimi dalga şekilleri, devre parametrelerinin herhangi bir değeri için simülasyonlara kıyasla, hızlı ve doğru şekilde elde edilmiş ve çıkış filtresi büyüklüklerinin hat akımı harmonikleri, giriş güç faktörü ve diğer harmonik büyüklükler üzerindeki etkileri analiz edilmiştir.

Although the amount of harmonics generated from single phase power electronic loads is small, the number of these loads is large and they are used at the same time so the harmonics generated from these loads can be significant. Most of these loads employ filtered full bridge rectifier in their power supply circuit. The harmonics generated from a small-capacity power supply of electronic equipments occupy a large fraction of harmonic interference in a low-voltage distribution system. So it?s important to calculate the expressions of input currents and voltage waveforms of the filtered full bridge rectifier. One approach to determining the current and voltage waveforms for this circuit is to use one of the well known circuit analysis packages (Spice, EMTP, MATLAB, Simulink, etc.). Unfortunately these packages are not ideally suited to power electronic simulation. The principal problem in the circuit numerical problems caused by the presence of an inductor in series with non conducting diodes. Although this can be overcome by the edition of a large resistor (or an RC snubber) in paralel with the inductor the inaccuracy introduced by the additional components. Another difficulty is that many cycles of the supply voltage waveform is very time consuming. In addition to that, for every operating point, a discrete simulation is required, which means thousands of simulations in serious analysis. For these reasons analytical approach is needed. In this study, the current and voltage waveforms are determined for sinusoidal and nonsinusoidal conditions via differential equations and considering the effect of source impedance. By means of this, compared to simulations, for any values of circuit parameters, accurate and rapid results are obtained for current and voltage waveforms, and the effects of the values of output filter on line current harmonics, AC side power factor and other harmonic quantities are analyzed.