AC elektronik yük tasarımı alternatifleri

[taydin]

Timur abi,

Bazı cihazlarda harmonik filtre uygulamaları var.

Bu uygulamada igbt doğrudan şebekeye bagli ve diğer ucunda kapasitorler var.

Ac yuk için yine aynı şekilde şebekeye igbt ile bağlanıp igbt leri akıma göre anahtarlasak nasıl olur?

Benim anladığım, harmonik filtre sadece ölçüm yapıyor. Yani AC kaynağın harmoniklerini ölçmüş oluyor, oradan da spektrum çıkarıp, real power, imaginary power, power factor hesaplamış oluyor. O yazılımsal olarak ayrı yapılabilir.

Anahtarlama derken herhalde PWM şeklinde yükleme diyorsun. Öyle yaparsak, saf rezistif yükten baya uzaklaşmış oluruz. Lineer modda çalışan bir BJT veya MOSFET bu açıdan daha iyi.

 

[clc]

Anahtarlamalı bir yapı ile de saf rezistif yük simule edilebilir. Sonuçta sadece real power çeken bir devre istiyorsunuz, inverter yapıp Q=0, yaptığınız zaman bu oluyor, ancak bunun tasarımı uygulaması daha zor, üstelik bunda da elde edilmek istenen harmonik seviyesine, thd ye göre voltaj seviyelerine göre 2 seviyeli topoloji yetersiz kalabilir.

 

[serkan_48]

Benim gördüğüm harmonik filtre harmonik bozulması düzeltmek için iki yönlü akim akıtıyor. Sebekeden filtre kapasitorlerine , birde tersi durumda sinüs sinyali bozulunca kapasitorlerden şebekeye.

 

[clc]

Benim gördüğüm harmonik filtre harmonik bozulması düzeltmek için iki yönlü akim akıtıyor. Sebekeden filtre kapasitorlerine , birde tersi durumda sinüs sinyali bozulunca kapasitorlerden şebekeye.

Statcom tarzı bir uygulamadan mı bahsediyorsunuz? Bu tür uygulamada hem harmonikleri hem de kompanzasyonu yapabilirsiniz. Ancak akım kapasitörden şebekeye gibi söylem yapamayız bu sistemlerde, örnek görsel var mı?

 

[taydin]

Lineer çalışmanın tam olarak rezistif yük ile eşdeğer olması anlamında diyorum ben. PWM anahtarlama bu anlamda eşdeğer değil çünkü non lineer bir yapı.

 

[132kHz]

Benim anladığım, harmonik filtre sadece ölçüm yapıyor. Yani AC kaynağın harmoniklerini ölçmüş oluyor, oradan da spektrum çıkarıp, real power, imaginary power, power factor hesaplamış oluyor. O yazılımsal olarak ayrı yapılabilir.

Anahtarlama derken herhalde PWM şeklinde yükleme diyorsun. Öyle yaparsak, saf rezistif yükten baya uzaklaşmış oluruz. Lineer modda çalışan bir BJT veya MOSFET bu açıdan daha iyi.

harmonik filtreler sadece ölçmüyor 180 derece ters fazlısını şebekeye basarak harmonikleri yok ediyor buna aktif harmonik filtre deniyor.

bir de buna bir yorum yapmadınız acaba görmediniz mi mı diye hatırlamak istedim :

köprü diyot değil de senkron doğrultucu yaparsanız 4 hariç çözülür gibi.

Onun dışında belki şu olabilir motor ile reosta değil de varyak döndürseniz varyağın çıkışında bir yük direnci olsa hatta su da olabilir varyaktan önce birkaç kademeli oto trafo sardırılır kontaktörlerle kabaca aralık seçilir sonra varyakla ince ayar yapılır

 

[132kHz]

Benim gördüğüm harmonik filtre harmonik bozulması düzeltmek için iki yönlü akim akıtıyor. Sebekeden filtre kapasitorlerine , birde tersi durumda sinüs sinyali bozulunca kapasitorlerden şebekeye.

o kaspasitörler multilevel inverter için dc bara kapasitörleri dc depoluyorlar

 

[clc]

Lineer çalışmanın tam olarak rezistif yük ile eşdeğer olması anlamında diyorum ben. PWM anahtarlama bu anlamda eşdeğer değil çünkü non lineer bir yapı.

Hocam nonlineeritesi olacağı kesin ama blackbox içinde iken R den ayırt edemeyeceğiniz şekilde tasarlamak mümkün, şöyle düşünün en basitinden bir pfc girişindeki diyotlara rağmen pf i 0.99 a getirip thd yi de %1-2 de tutabiliyor, bunu ölçseniz R deme ihtimaliniz var. Çünkü amacı bu sadece fundamental da akım çeken bir R gibi davranmak

 

[taydin]

bir de buna bir yorum yapmadınız acaba görmediniz mi mı diye hatırlamak istedim :

Yorumu kaçırmışım. Feedbackli ve çıkışı transistörlü yapı, köprü diyotlu sistemin bütün sakıncalarını ortadan kaldırıyor, o yüzden köprü diyot bazlı sistem ile ilerlemenin bir anlamı kalmıyor.

Motor/reosta sisteminde de köprü diyot sisteminin problemleri aynen devam ediyor.

 

[taydin]

Hocam nonlineeritesi olacağı kesin ama blackbox içinde iken R den ayırt edemeyeceğiniz şekilde tasarlamak mümkün, şöyle düşünün en basitinden bir pfc girişindeki diyotlara rağmen pf i 0.99 a getirip thd yi de %1-2 de tutabiliyor, bunu ölçseniz R deme ihtimaliniz var. Çünkü amacı bu sadece fundamental da akım çeken bir R gibi davranmak

Yüksek frekansta anahtarlama yapılınca, ilave harmonikler girecek işin içine. Artık kablo uzunluğunun yarattığı endüktif etki vs gibi sorunları da gözönünde bulundurmak gerekecek. Belli şartlarda akım/gerlim/güç değerlerinin aynı çıkmasını sağlayabilirsin, ama sistemin fiziksel olarak birbirine mümkün olduğunca benzemesi daha mantıklı geliyor bana. Sürpriz olmayacağına olan güvenin daha fazla oluyor

 

[Mikro Step]

Motor reosta sisteminin ne sorunu var?

 

[taydin]

Motor reosta sisteminin ne sorunu var?

Dinamik programlama olanağı yok. Benim Rigol DL3031A ile ben 1 kHz kare dalga şeklinde yükü kapatıp açabiliyorum mesela.

Aynı şekilde voltaj değişimlerine hızlı tepki verme olanağı da yok. Mesela genlik modülasyonlu bir AC kaynak var ve ben sabit akım çekmesini istiyorum.

 

[clc]

Yüksek frekansta anahtarlama yapılınca, ilave harmonikler girecek işin içine. Artık kablo uzunluğunun yarattığı endüktif etki vs gibi sorunları da gözönünde bulundurmak gerekecek. Belli şartlarda akım/gerlim/güç değerlerinin aynı çıkmasını sağlayabilirsin, ama sistemin fiziksel olarak birbirine mümkün olduğunca benzemesi daha mantıklı geliyor bana. Sürpriz olmayacağına olan güvenin daha fazla oluyor

Hocam tamam da thd seviyesi olarak %1-2 demek zaten harmoniklerin düşüklüğünü ifade eden bir durum, sadece R bağladığınız da şebeke kirliyse mesele o zaman bu thd yi tutturamama ihtimaliniz bile var, çünkü voltajda olan bütün harmoniği akıma çekeceksiniz. Kaldı ki anahtarlama frekansınız ile fundamental arası ciddi bir fark var, herhangi bir pfc çıkışına DC elektronik yük bağlayın, ac taraftan(o yük altında pfc nin performansına da bağlı genelde belli bir yük altında pf i 0.99 gibi değerlere getiremezler) sanki sadece R var gibi çekersiniz.

 

[taydin]

Şimdi %1 harmonik olan bir AC kaynak düşünelim. Buna saf direnç bağladık. Bu direncin, kaynağın harmonik içeriğine yarattığı etki ile, mesela saniyede 100 bin kere açılıp kapatılan bir direncin yaratacağı etki aynı olmaz diye düşünüyorum. Saf direnç çok daha temiz ölçüm olanağı sunar. Sürekli olarak bir akım çeken bir transistör de bu saf direnç yapısına çok daha yakın.

Ben hem lineer amfiler üzerinde hem de anahtarlamalı class D amfiler üzerinde distorsiyon ölçümü yapıyorum. Lineer'de doğrudan ölçüm alıyorken, class D de doğrudan ölçemiyorum. Araya özel bir pasif filtre koyarak anahtarlama frekansını olabildiğince uzaklaştırmaya çalışıyorum. Piyasadaki ölçümlerde de fakto metot bu.

 

[clc]

Ses uygulaması yaparken fundamental frequencysi mesela 2-3khz ye denk gelen durumlar var ve bunu mesela 100khz lik anahtarlama ile yapıyorsunuz, 20khz üstü(kabaca 11. Harmonik diyelim) önemsiz oluyor, ancak güç elektroniği olarak baksak 60khz de anahtarlayarak fundamental i 50hz olan bir durumdan bahsediyoruz ve genellikle ilk 40-50 harmonik hesaba katılarak thd den bahsedilir. Sizin durumunuzda voltajı siz ürettiğiniz için ve duyulmayan harmonikleri önemsiz bulduğunuz için filtre ona göre tasarlanırken, güç elektroniğinde benzer uygulama olan inverter da 3. Harmonik dahil düşürülmek istenir. Zira regülasyonlara göre zaten %5 üstü thd olmaması gerekir. Ölçüm konusunda haklı olabilirsiniz ama, bir pfc yi black box a koysam anlayamama ihtimaliniz var bence.

Linear bir sistem tasarlama isteğinizi anlıyorum, konu bence dağılmasın bu anahtarlama işlerini kapatalım. Nasıl bir güç seviyesi düşünüyorsunuz, herhangi bir prensip şema çıkarabildiniz mi?

 

[taydin]

İlla lineer olsun diye bir kaygım yok aslında. Ama bu bir test cihazı, o yüzden testin asıl amacına sadık olması önemli. Mesela benim tek amacım bir aküden akım çekmek olsa, PWM yük kullanmakta hiçbir sakınca görmem, amaç belli. Ama bir test cihazı tasarlıyorsam ve onun işi rezistif bir yük teşkil etmek ise, olabildiğince bu ilkeye yakın olmasını isterim.

Aslnda 3 kW olmasını istiyorum. Mesela 3 kW UPS'ler var elimde ve bunları tamir edip yüklemek istiyorum. Ama 3 kW şu aşamada kolay olmaz o yüzden 1 kW ile yetineceğim. 1 kW lık yükü taşıyan bir UPS, 3 kW da da çalışır diye varsayıyorum. Uzun süre çalışmayabilir, ama aşırı ısınmada zaten uygun koruma tedbilrleri oluyor online UPS'lerde, kendilerini kapatıyorlar.

Öncelikle simulatörde temel devreyi genişleteceğim. Feedback ve regülasyon koyacağım. Eğer simulasyon doğru çalışırsa gerçek devreyi deneyebiliriz. Birkaç hafta sonra elimde 1.5 kW AC kaynak olacak, onunla da bütün olası senaryoları deneriz

 

[Mikro Step]

Iki AC kaynak arasina R direnci kondugunda devreden gecen akim (v1-v2)/R olur.

v1 yuklemek istediginiz AC kaynak olsun.
v2 de tasarlayacagimiz amplifikator cikisindaki voltaj.

Sinyali v1 den alir ve K gibi bir zayiflatici uzerinden amplifikatorumuze uygularsak


i=(v1-Kv1)/R =(1-K)v1/R olur.

K yi 0...1 araliginda degistirirsek akimi da 0....v1/R araliginda degistirmis oluruz.

Burada K yi elektronik potansiyometre ile olusturabilirsin. R saf omik olacak sekilde gercek bir direnc olacak.

 

[clc]

1kW ı soğutmak da biraz sıkıntılı, sanki tanesi 50-100W olan modüller yapıp bunları çoğaltmak lazım gibi, aslında soğutucu tasarımı bile tek başına ilgi çekici olacak. Eğer elinizde içinde pfc olan bir smps varsa bir deneyin isterseniz belki aşağı yukarı istediğinizi sağlar, ancak değişken frekans da durum karışır, mesela 400hz de standart bir pfc çalışmıyor olabilir. AC kaynak hayırlı olsun hangisini aldınız?

 

[taydin]

Boyut çok önemli değil. Test cihazı olacağı için bir yere sığması önemli değil. Gereken sayıda fan ve ölçüde soğutucu konabilir.

PFC devresi nasıl işimize yarayacak anlamadım

AC kaynak hayırlı olsun hangisini aldınız

ITECH M7723E.

SMPS ve güç elektroniği konusuna çok hakim değilim. Elektronik mühendisliği mezunuyum ama bizim zamanımınzda SMPS tasarımı öğretilen birşey değildi. Onun dışında bütün kariyerim gömülü sistem programlama ile geçti. Elektronik şu anda hobim ve SMPS işlerini yeni öğreniyorum denebilir. Forumda SMPS tasarımı, inverter tasarımı, UPS tasarımı konusunda bolca kaynak ve bilgi birikimi olmasını istiyorum. Eğer bir sinerji yapıp bir 3 kW UPS tasarlarsak, bunun gençlere büyük motivasyon olacağını düşünüyorum. Hep hazır çin malı, dandik ürünler kullanıyoruz, daha iyisini yapabilmek istiyorum. DC elektronik yük var zaten elimde, Bu AC kaynak ve AC elektronik yük de oldumu artık voltranı oluşturabiliriz

 

[132kHz]

Boyut çok önemli değil. Test cihazı olacağı için bir yere sığması önemli değil. Gereken sayıda fan ve ölçüde soğutucu konabilir.

PFC devresi nasıl işimize yarayacak anlamadım



ITECH MM7723E.

SMPS ve güç elektroniği konusuna çok hakim değilim. Elektronik mühendisliği mezunuyum ama bizim zamanımınzda SMPS tasarımı öğretilen birşey değildi. Onun dışında bütün kariyerim gömülü sistem programlama ile geçti. Elektronik şu anda hobim ve SMPS işlerini yeni öğreniyorum denebilir. Forumda SMPS tasarımı, inverter tasarımı, UPS tasarımı konusunda bolca kaynak ve bilgi birikimi olmasını istiyorum. Eğer bir sinerji yapıp bir 3 kW UPS tasarlarsak, bunun gençlere büyük motivasyon olacağını düşünüyorum. Hep hazır çin malı, dandik ürünler kullanıyoruz, daha iyisini yapabilmek istiyorum. DC elektronik yük var zaten elimde, Bu AC kaynak ve AC elektronik yük de oldumu artık voltranı oluşturabiliriz

birçok üniversite için smps hala lisans seviyesinde öğretilen bir şey değil malesef mesela bizde ucundan kıyısından buck - boost ve buck-boost işledik daha çok kontrollü ve kontrolsüz doğrultucular üzerine bizdeki müfredat forumda birçok kaynak var ama sıfırdan başlayan bir şeylere pek denk gelemiyorum