Şebekeden DC Akım nasıl çekilmeli ?

[132kHz]

Merhabalar, merak ettiğim bir konu var aramızda özellikle yüksek güçlü güç elektroniği uygulamalarıyla ilgilenen arkadaşların tecrübelerinden faydalanmak isterim.

Düşük güçlerde şebekeden DC akımı kontrolsüz doğrultucular yada PFC yapılarıyla çekebiliyoruz.

Peki 10 kW DC veya 50 kW DC çekmek istesek nasıl bir dönüştürücü kullanmamız uygun olur ?

Gene bir PFC yapısı mı yoksa 12 (veya daha fazla ) pals doğrultucu yapıları mı daha doğru olur ? Başka seçenekler var mı ? Birbirlerine göre avantajları - dezavantajları nedir ?

Ve şebekenin enerji kalitesi bu doğrultucuları nasıl etkiler ? Ekstradan filtre yapılarına ihtiyaç var mıdır ?

 

[taydin]

Aslında uygun kapasiteye sahip diyotlarla doğrultucu yapılabilir. Ama yüksek güçte yüksek verim alayım diyorsan, "synchronous rectification" denen teknolojiyi araştırabilirsin. Burada diyot yerine MOSFET'ler kullanılıyor ve uygun zamanlama ile doğru MOSFET ON yapılıyor. Diyotlarda oluşan kayıp da neredeyse tamamen elimine edilmiş oluyor.

 

[clc]

Şebekeden DC akım şeklinde ifade edilince gerçekten DC çekmek istiyorsun gibi anlaşılıyor, aslında AC/DC dönüştürücü soruyorsun. 10kW single phase uygulama bulamazsın diye iddia edemem ama akımın yüksekliğinden 3 phase in mantıklı ve yaygın olacağını görebilirsin. PFC dediğin yapı, güç faktörünü düzeltir. O tür güçlerde kontrolsüz doğrultucular kullanılsa dahi yine PFC kullanman gerekli. 12pals gibi uygulamalarda da yine benzer şekilde pf e dikkat ediliyor. 50kW gibi bir 3phase ac/dc için 12 pulse gibi şeyler şart değil. Her zaman bunların girişinde filtre olur. Soru çok genel biraz özelleştirirsen bence daha doğru bir konuşma olur.

 

[Diyot]

Elektrikli araçlardaki sistem hakkında bilgisi olan var mı?

 

[Diyot]

Üç fazlı sistem küçük güçler içinde kullanılabilir. Çıkışta salınım çok daha az oluyor. Bu aralar bunu deniyorum.

 

[clc]

Elektrikli araçlardaki sistem hakkında bilgisi olan var mı?

Onboard charger mı? Onlar max 22kW 3phase. Single phase de güçleri tabiki daha düşük. Bazı firmalar 11kW ya da daha altı da üretiyor max güç olarak.

 

[Diyot]

Onboard charger mı? Onlar max 22kW 3phase. Single phase de güçleri tabiki daha düşük. Bazı firmalar 11kW ya da daha altı da üretiyor max güç olarak.

Evet, ilk mesajım eksik olmuş araç üzerindeki şarj devresinden bahsetmek istemiştim.

 

[132kHz]

Aslında uygun kapasiteye sahip diyotlarla doğrultucu yapılabilir. Ama yüksek güçte yüksek verim alayım diyorsan, "synchronous rectification" denen teknolojiyi araştırabilirsin. Burada diyot yerine MOSFET'ler kullanılıyor ve uygun zamanlama ile doğru MOSFET ON yapılıyor. Diyotlarda oluşan kayıp da neredeyse tamamen elimine edilmiş oluyor.

Senkron doğrultma diyotlar üzerindeki güç kaybını çözüyor ama tek sıkıntı bu değil bu şekilde yapılan doğrultucularda kondansatorler sadece şebeke voltajı kondansatör voltajının üzerinde iken dolabildiğinden şebeleden çekilem akımın crest faktörü çok yüksek olur diye biliyorum 3 fazlı doğrultucu olması bu etkiyi yine briaz düşürüyor ama yetmiyor yine de çekilen akım şebekede harmonikler oluşmasına sebebiyet veriyor diye biliyorum

 

[clc]

Senkron doğrultma diyotlar üzerindeki güç kaybını çözüyor ama tek sıkıntı bu değil bu şekilde yapılan doğrultucularda kondansatorler sadece şebeke voltajı kondansatör voltajının üzerinde iken dolabildiğinden şebeleden çekilem akımın crest faktörü çok yüksek olur diye biliyorum 3 fazlı doğrultucu olması bu etkiyi yine briaz düşürüyor ama yetmiyor yine de çekilen akım şebekede harmonikler oluşmasına sebebiyet veriyor diye biliyorum

PFC ler bu yüzden boost gibi çalışır. Kapasitör voltajı kontrolsüz doğrultulmuş olan şebekeden yüksektir. Giriş filtresinin L kısmını boostun L i gibi düşünebilirsin. Zaten düşük güçlerde sıkça bridge rectifier+boost pfc görülmesinin sebebi de bu. Senkron doğrultma konusunda @taydin ın örneği en azından şebeke özelinde sadece loss un azalma biçimi hakkında bir yorum. Normalde switching loss u da dikkate aldığında özellikle düşük güçte diyotlu doğrultucudan daha az verimle karşılaşabilirsin. @Diyot olayı EV üzerine çekti ama sen ana konu sahibi olarak bir özelleştirme yaparsan daha iyi bir bilgi paylaşımı olur. @Dede geçenler de bir konuda kullandıkları sistemlerin şemasını koymuştu mesela 12pulse + thyristor rectifier vardı o şemada

 

[132kHz]

Şebekeden DC akım şeklinde ifade edilince gerçekten DC çekmek istiyorsun gibi anlaşılıyor, aslında AC/DC dönüştürücü soruyorsun. 10kW single phase uygulama bulamazsın diye iddia edemem ama akımın yüksekliğinden 3 phase in mantıklı ve yaygın olacağını görebilirsin. PFC dediğin yapı, güç faktörünü düzeltir. O tür güçlerde kontrolsüz doğrultucular kullanılsa dahi yine PFC kullanman gerekli. 12pals gibi uygulamalarda da yine benzer şekilde pf e dikkat ediliyor. 50kW gibi bir 3phase ac/dc için 12 pulse gibi şeyler şart değil. Her zaman bunların girişinde filtre olur. Soru çok genel biraz özelleştirirsen bence daha doğru bir konuşma olur.

Evet 3 Faz AC/DC dönüştürücüden bahsediyorum.
Aklımdaki uygulama motor sürücü yapmak diyebiliriz.
İlk etapta dc bara gerilimini oluşturacak bir doğrultucu arıyorum.
Bu güçte yalnızca kontrolsüz doğrultucu kullanmak seçenek değil diye düşünüyorum.
Ama pfc mi yoksa 12 pals mi kullanmalıyım bilemedim bu aslında aynı trafo smps arasındaki fark gibi pfc nin maliyeti daha düşük tasarlaması daha zor olacak ama muhtemelen daha verimli de olacak 12 pals ise daha pahalı ve verimsiz ama aynı zamanda daha zahmetsiz olacak bu seçimi neye göre yapmalıyım kararsız kaldım.

 

[clc]

12 pals ile pfc yi neden ayırıyorsun? 12pals i da pfc ile kullanabilirsin. Birbirlerinin doğrudan yerine geçen, alternatifi olan şeyler değiller bunlar. Güç kaç kw?

 

[132kHz]

12 pals ile pfc yi neden ayırıyorsun? 12pals i da pfc ile kullanabilirsin. Birbirlerinin doğrudan yerine geçen, alternatifi olan şeyler değiller bunlar. Güç kaç kw?

12 palsin üzerine bir de pfc uygulamak gerekli olur mu ?
İkisi de aynı problemi farklı şekillerde çözüyor diye birbirlerinin yerine geçtiğini düşünüyorum

Motorun gücü 80 kw ben max 50 kw yüklemeyi düşünüyorum ama o çok ileriki aşamada ilk etapta sadece boşta çalıştırarak denetleyici tasarlamak istiyorum bunun için de 10 kw fazlasıyla yeter diye düşünüyorum şebekemin kalitesi çok iyi değil belki de o güçlere hiç çıkamam oyuzden planımı 10 kw a göre yapıyorum

 

[Dede]

Bu kadar yüksek güçte PFC ye neden ihtiyaç duyasınızki.
6Faz kullanınca zaten oldukça düzgün bir gerilime sahip olursunuz. 600Hz lik bir salınım yük altında olur.
Motor batarya ilişkisi şarj edilme ortamında zaten devrede olmaz. Şarj işlemi bittikten sonra ancak motorun çalıştırılması sözkonusu olur.

Araç şarjlarında şarjdan daha ziyade de şarj yönetimi ve protokolü önemli.

 

[132kHz]

Bu kadar yüksek güçte PFC ye neden ihtiyaç duyasınızki.
6Faz kullanınca zaten oldukça düzgün bir gerilime sahip olursunuz. 600Hz lik bir salınım yük altında olur.
Motor batarya ilişkisi şarj edilme ortamında zaten devrede olmaz. Şarj işlemi bittikten sonra ancak motorun çalıştırılması sözkonusu olur.

Araç şarjlarında şarjdan daha ziyade de şarj yönetimi ve protokolü önemli.

Hocam konu araç değil motor sürücü arada batarya yok.
Aslında 6 fazın uzerine pfc düşünmüyorum
6 faz mı kullanmam lazım yoksa 6 faz yerine 3 faza pfc uygulaması da kullanılabilir mi (kullanılmalı mı? ) diye soruyorum
Hangi noktada 6 faz şart oluyor veya daha farklı çözümler var mı siz bu sorunu nasıl çözüyorsunuz ?

 

[clc]

Bu kadar yüksek güçte PFC ye neden ihtiyaç duyasınızki.
6Faz kullanınca zaten oldukça düzgün bir gerilime sahip olursunuz. 600Hz lik bir salınım yük altında olur.
Motor batarya ilişkisi şarj edilme ortamında zaten devrede olmaz. Şarj işlemi bittikten sonra ancak motorun çalıştırılması sözkonusu olur.

Araç şarjlarında şarjdan daha ziyade de şarj yönetimi ve protokolü önemli.

Yüksek güçten kastınız 50kW mı? Güç kalitesini iyileştirmek için napacak peki, reaktif gücü nolacak. DC bara olarak bakınca evet 12pulse kullanınca DC bara filtrelenebilecek/kabul edilebilecek salınıma sebep oluyor. Ama pfc nin ana kullanım amacı düzgün dc baraya sahip olmak değil ki. 50kW için ben 12pulse tarzı bir şeyin şart olduğunu düşünmüyorum. Ama @Dede nin biraz daha detaylı yazdığı durumda belki fikirlerim değişir.

 

[serkan_48]

100 kW ile 500 kW civarında motor sürücülere servis veriyorum. Aslında soğutma üzerine hizmet veriyoruz ama cihazlarımız artık sürücülü.

Gal böyle olunca şirket sürücüler hakkında temel bilgileri verdi. Üzerine bilgi ekleyenler daha iyi seviyeye yükseldi.

Bu güçlerde sürücü temel ilkede çalışıyor.

Girişte tmş, bıçaklı sigorta, indüktör, 3 fazlı doğrultucu ( bu kısım 3 normal diyot 3 de scr kullanılmış ) sonra blok kapasitör bankası , igbt ve buradan da motora gidiyor.

Sürücü girişindeki indüktör bir kısım harmoniği filtreler. Çok hassas işletmelerde cihaz girişine aktif harmonik ekleniyor.

Şebekeden dc doğrultma şu şekilde başlıyor.

Girişte bir boost converter yada pfc olmuyor. 380 volt doğrultulup filtre ediliyor. Kapasitörlerde 500 - 550 volt civarı oluyor.

Kontrollü doğrultma kısmı logic board sağlıyor. İlk çalışmada scr ler kapalı. Sinyal geldiğinde yaklaşık 20 saniyede kapasitörler tristörler anahtarlanarak dolu noktaya ulaşıyor. Voltaj istenen seviyeye geldikten sonra igbt ler sürülerek motor kalkış sağlıyor. Motor düşük frekans ve düşük voltajla başlayıp yavaş yavaş kalkış yapıyor. Bu mantık kısmen şebekeyi yormuyor.

 

[Dede]

Hocam konu araç değil motor sürücü arada batarya yok.
Aslında 6 fazın uzerine pfc düşünmüyorum
6 faz mı kullanmam lazım yoksa 6 faz yerine 3 faza pfc uygulaması da kullanılabilir mi (kullanılmalı mı? ) diye soruyorum
Hangi noktada 6 faz şart oluyor veya daha farklı çözümler var mı siz bu sorunu nasıl çözüyorsunuz ?

6 fazın tercih edilme gerekçesi daha ziyade şebekeye harmonik yük bindirilmemesi gerekliliğidir.
3 fazda çok daha fazla harmonik üretilir ki elektirik işletmesinin maximum harmonik sınırının altında olmak zorundasınız.

 

[132kHz]

6 fazın tercih edilme gerekçesi daha ziyade şebekeye harmonik yük bindirilmemesi gerekliliğidir.
3 fazda çok daha fazla harmonik üretilir ki elektirik işletmesinin maximum harmonik sınırının altında olmak zorundasınız.

zaten iki çözümde de amaç o sinüsoidal şebekeden sinüsoidal akım çekmek ki harmonik oluşmasın
Şebekem zayıf olduğu için oluşan harmoniğin etkileri de güçlü olacaktır

 

[132kHz]

100 kW ile 500 kW civarında motor sürücülere servis veriyorum. Aslında soğutma üzerine hizmet veriyoruz ama cihazlarımız artık sürücülü.

Gal böyle olunca şirket sürücüler hakkında temel bilgileri verdi. Üzerine bilgi ekleyenler daha iyi seviyeye yükseldi.

Bu güçlerde sürücü temel ilkede çalışıyor.

Girişte tmş, bıçaklı sigorta, indüktör, 3 fazlı doğrultucu ( bu kısım 3 normal diyot 3 de scr kullanılmış ) sonra blok kapasitör bankası , igbt ve buradan da motora gidiyor.

Sürücü girişindeki indüktör bir kısım harmoniği filtreler. Çok hassas işletmelerde cihaz girişine aktif harmonik ekleniyor.

Şebekeden dc doğrultma şu şekilde başlıyor.

Girişte bir boost converter yada pfc olmuyor. 380 volt doğrultulup filtre ediliyor. Kapasitörlerde 500 - 550 volt civarı oluyor.

Kontrollü doğrultma kısmı logic board sağlıyor. İlk çalışmada scr ler kapalı. Sinyal geldiğinde yaklaşık 20 saniyede kapasitörler tristörler anahtarlanarak dolu noktaya ulaşıyor. Voltaj istenen seviyeye geldikten sonra igbt ler sürülerek motor kalkış sağlıyor. Motor düşük frekans ve düşük voltajla başlayıp yavaş yavaş kalkış yapıyor. Bu mantık kısmen şebekeyi yormuyor.

Nasıl yani o güçlerde doğrudan doğrultup kullanıyor mu ?
Src lerin amacı kondansatörün inrush akımını sınırlamak olabilir belki

 

[Dede]

zaten iki çözümde de amaç o sinüsoidal şebekeden sinüsoidal akım çekmek ki harmonik oluşmasın
Şebekem zayıf olduğu için oluşan harmoniğin etkileri de güçlü olacaktır

Aslında hiçbir zaman sinusodial akım çekemezsiniz.
DC Kapasitörünüz ve inverteriniz olduğu sürece Kapasitör voltajının eksilenini tamamlarsınız sadece.
Zira yükünüz DC Kapasitif üzerine indüktif. Kısmen reaktif geridönüşler olacak. bu sebeple karmaşık, kompleks akım DC kapasitör üzerinde iken şebeke tarafından sadece tepe gerilimleri seviyesinde akım çekilecektir.
Simulasyon yapıp bakabilirsiniz