G ELEKTRON I Ders 4 Hat frekansl Dorultucular

GÜÇ ELEKTRONİĞİ I Ders 4 Hat frekanslı Doğrultucular (AC-DC Çeviriciler) Yrd. Doç. Dr. Bilal GÜMÜŞ Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü 1 5 -1

DOĞRULTMA PRENSİBİ 5 -2 2

DOĞRULTUCULAR Yarım—Dalga Doğrultucular AC Besleme yanındaki akım tek yönlüdür. Tam—Dalga Doğrultucular AC Besleme yanındaki akım iki yönlüdür. 5 -3 3

DOĞRULTUCULAR Kontrolsüz Doğrultucular (diyotlu doğrultucular) Yarı Kontrollü Doğrultucular (Tristörlü ve diyotlu doğrultucular) Tam Kontrollü Doğrultucular (Tristörlü doğrultucular) 5 -4

Diyot Doğrultucu Blok Diyagramı • Kontrosüz yeni arayüz (ac - dc) 5 -5

Bir Fazlı Yarım Dalga Kontrolsüz doğrultucu R Yük • Ohmik Yük 5 -6

Bir Fazlı Kontrolsüz doğrultucu(R-L Yük) • Akım gerilim negatife gittiğinde de akmaktadır.

Tek fazlı yarım dalga kontrolsüz (diyot) doğrultucu R yükü icin 5 -8 8

Tek fazlı yarım dalga kontrolsüz (diyot) doğrultucu RL yükü icin 5 -9 9

Tek fazlı yarım dalga kontrolsüz (diyot) doğrultucu RL yükü icin ani akım 10

Bir Fazlı Kontrolsüz doğrultucu(Yük bir dc zıt-emf) • Giriş gerilimi DC zıt emf değerini aştığı anda akım akmaya başlar • Giriş geriliminin Dc zıt emf değerinin altına düşmesinden sonra da akım bir süre daha akmaya devam eder

Tek fazlı yarım dalga kontrollü serbest geçiş diyotlu doğrultucu 5 -12 12

Tek fazlı yarım dalga kontrollü serbest geçiş diyotlu doğrultucu RL yükü icin 5 -13 13

İki fazlı yarım dalga kontrollü doğrultucu (orta noktalı transformatör) 5 -14 14

İki fazlı yarım dalga kontrollü doğrultucu (orta noktalı transformatör) RL yükü icin 5 -15 15

İki fazlı yarım dalga kontrollü doğrultucu (orta noktalı transformatör) Tristör üzerinde görülen ters (ve ileri yönde) gerilimin tepe değeri 2 Vmax şeklindedir 5 -16 16

Bir Fazlı Kontrolsüz Köprü Doğrultucu Şekil 5 -5: Tek fazlı köprü diyot doğrultucu • DC çıkıştaki büyük kapasite filtreleme ve enerji depolama için kullanılır

Bir Fazlı Kontrolsüz Köprü Doğrultucu Analizi Şekil 5 -6: İdeal köprü diyot doğrultucu, Ls=0 • Başlangıç için iki adet basit (idealleştirilmiş) durum

Redrawing Diode-Rectifier Bridge Köprü Diyot Doğrultucunun Tekrar Çizilmesi Şekil 5 -7: Şekil 5 -6’daki doğrultucuların tekrar çizilmesi • Herbirinde iki adet diyot olan iki grup

Saf direnç yükü için çıkıştaki saf DC akımın dalga şekilleri • Her iki durumda DC taraftaki gerilim dalga şekilleri aynıdır Şekil 5 -8 Doğrultucu dalga şekilleri (a) Sekil 5 -6 a ve (b) Şekil 5 -6 b

Köprü Diyot Doğrultucu Giriş Akımı Şekil 5 -9: İdealleştirilmiş durumda hat akımı is • Saf DC çıkış akımı için idealleştirilmiş durum Copyright © 2003 Chapter 5 Line-Frequency Diode by John Wiley & Sons, Inc. Rectifiers

Kaynak Tarafında Endüktans Olması Durumunda Köprü Diyot Doğrultucu Analizi Şekil 5 -10 Kaynak tarafında endüktans bulunan tek fazlı doğrultucu • Çıkış akımının saf DC olduğu varsayılır

Akım Komutasyonu Şekil 5 -11: Akım Komutasyonunu gösteren basit devre. Ls=0 kabulüyle dalga şekilleri • Devredeki endüktansın sıfır değerinde olduğu kabul edilmiştir

Akım Komutasyonu (Devam) Şekil 5 -12: (a) Komutasyon anındaki devre (b) Komutasyonun tamamlanmasından sonraki devre • Devredeki endüktans ihmal edilmemiştir

Akım Komutasyonu Dalga Şekilleri Şekil 5 -13: Şekil 5 -11’deki temel devreler için dalga şekilleri. Komutasyon aralığının net bir şekilde görülebilmesi için büyük değerli Ls kullanılmıştır • Akımın komutasyona girmesi için gerekli volt-saniyeler gösterilmiştir

Tam Köprü Doğrultucuda Akım Komutasyonu Şekil 5 -14: (a) Ls bağlı tek fazlı diyot doğrultucu (b) Dalga şekilleri • Gerekli volt-saniyeler gösterilmektedir

Akım Komutasyonu Şekil 5 -15: Şekil 5 -14 a’daki devrenin akım komutasyonu anındaki durumu • Analizler için akım döngüleri izlenmelidir

Yük tarafında dc gerilim kaynağı bulunan doğrultucu Şekil 5 -16: (a)Sabit dc gerilim kaynaklı doğrultucu (b) Eşdeğer devre (c) Dalga Şekilleri

Yük Tarafı Gerilim Ve Akım İlişkisi Şekil 5 -17: Şekil 5 -16 a’de gösterilen sabit dc gerilim kaynaklı doğrultucu için Id ve Vd ‘nin değişimi • Sıfır akım dc gerilimin, girişteki ac gerilimin tepe değerine eşit olduğunu gösterir

Yük Tarafındaki Akımın THD, PF ve DPF Üserindeki Etkileri Şekil 5 -18: Şekil 5 -16 a’de gösterilen sabit dc gerilim kaynaklı doğrultucuda Toplam harmonik bozunum, DPF ve PF • Düşük akım değerlerinde çok yüksek THD değerleri

Akım Yüklemesi İle Tepe Faktörünün Karşılaştırılması Şekil 5 -19: Şekil 5 -16 a’de gösterilen sabit dc gerilim kaynaklı doğrultucu için Tepe Faktörü ve Vd ‘nin değişimi • Tepe Faktörü Düşük Akım Değerlerinde Çok Yuksek Mertebelerdedir

Kapasitör Filtresi İle Diyot Doğrultucu Şekil 5 -20: Pratik kapasitör filtresi ile köprü diyot doğrultucu • Güç elektroniği yükü, eşdeğer yük direnciyle temsil edilmiştir

Köprü Diyot Doğrultucu Şekil 5 -21: Şekil 20’nin eşdeğer devresi • Analiz amaçlı tek yarım döngüye ait eşdeğer devre

Köprü Diyot Doğrultucu: Dalga Şekilleri Şekil 5 -22: Örnek 5 -1 deki sonuçlara göre Şekil 5 -20’deki devrenin dalga şekilleri • MATLAB kullanılarak yapılan analizler

Köprü Diyot Doğrultucu: Dalga Şekilleri Şekil 5 -23: Örnek 5 -1 deki sonuçlara göre Şekil 5 -20’deki devrenin dalga şekilleri • Pspice kullanılarak yapılan analizler

Giriş Hat Akımı Bozunumu Şekil 5 -24: Şekil 5 -20’deki doğrultucunun hat akımındaki bozunumlar • Pspice kullanılarak yapılan analizler

Hat Gerilimi Bozunumu Şekil 5 -25: hat gerilim noktası ve bozunumu • PCC ortak kuplajı göstermektedir

Hat Gerilimi Bozunumu Şekil 5 -26: Şekil 5 -25’de gösterilen ortak kuplaj noktasına ait dalga şekilleri • diğer yükleri besleyen gerilimdeki bozunum