87 Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan

Akın B., Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan Hızlı ve Verimli Şarjı için Güç Faktörü Düzeltmeli
Yükselcilerin Karşılaştırması, Cilt 2, Sayı 4, Syf 87-93, Aralık 2012
Temalı Derleme Makale
Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan Hızlı ve
Verimli
Şarjı
için Güç Faktörü
Düzeltmeli
Yükselticilerin
Karşılaştırması
Elektrikli
Arabalarda
Kullanılan
Li-ion Akülerin
Tek Fazdan
Hızlı ve
Comparison
of Single
Phase
PowerDüzeltmeli
Factor Correction
Boost Converters
for Fast
Verimli Şarjı
için Güç
Faktörü
Yükselticilerin
Karşılaştırması
and Efficient
of Li-ion
Batteries
Used in
Electrical
Cars for Fast
Comparison
of Single Charge
Phase Power
Factor
Correction
Boost
Converters
and Efficient Charge of Li-ion
Batteries
Used in Electrical Cars
Burak
Akın
Burak Akın Bölümü
Elektrik Mühendisliği
Yıldız Teknik Üniversitesi
Elektrikbakin@yildiz.edu.tr
Mühendisliği Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
bakin@yildiz.edu.tr
Özet
Fosil yakıtların yakın bir gelecekte tükenecek olması ve
Özet yeni enerji kaynaklarının
atmosfere CO2 salması nedeniyle
arayışı
içerisine
girilmiştir.
Temiz bir tükenecek
enerji kaynağı
Fosil yakıtların yakın bir gelecekte
olmasıolan
ve
elektrik
enerjisinin
motorlu
taşıtlarda
kullanılması,
Li-ion
atmosfere CO2 salması nedeniyle yeni enerji kaynaklarının
aküler içerisine
ile mümkündür.
Li-ionbir enerji
akülerin
şarjında
arayışı
girilmiştir. Temiz
kaynağı
olan
kullanılabilecek
AC-DC
dönüştürücüler
sıkça
yer
elektrik enerjisinin
motorlu
taşıtlarda literatürde
kullanılması,
Li-ion
almaktadırile[1-13].
Bunu gerçekleştirmek
için güç şarjında
faktörü
aküler
mümkündür.
Li-ion akülerin
düzeltmeli (PFC),AC-DC
geleneksel,
köprüsüz veliteratürde
dönüşümlüsıkça
gerilim
kullanılabilecek
dönüştürücüler
yer
yükseltici devrelerinin
simülasyonları
yapılmıştır.
kHz
almaktadır
[1-13]. Bunu
gerçekleştirmek
için güç100
faktörü
anahtarlama
frekansında
ve 3 köprüsüz
kW çıkış gücünde
çalıştırılarak
düzeltmeli (PFC),
geleneksel,
ve dönüşümlü
gerilim
simülasyonları
yapılan simülasyonları
dönüştürücüler,yapılmıştır.
güç faktörü
yükseltici devrelerinin
100(PF),
kHz
toplam
akım frekansında
harmonik bozulma
ve verim
açısından
anahtarlama
ve 3 kW(THDi)
çıkış gücünde
çalıştırılarak
karşılaştırılmıştır.
Simülasyon
sonuçlarına
geleneksel
simülasyonları yapılan
dönüştürücüler,
güçgöre
faktörü
(PF),
yükseltici
% 97.8
verim ve
% 4.88 (THDi)
THDi değerlerine,
köprüsüz
toplam
akım
harmonik
bozulma
ve verim açısından
yükseltici
% 98.2 Simülasyon
verim ve sonuçlarına
% 5.05 THDi
karşılaştırılmıştır.
göredeğerlerine,
geleneksel
dönüşümlü% 97.8
yükseltici
ise%%
verim
ve %1.93
THDi
yükseltici
verim ve
4.8898THDi
değerlerine,
köprüsüz
değerlerine%sahiptir.
Tüm dönüştürücüler
0.99 güç
faktörü
yükseltici
98.2 verim
ve % 5.05 THDi
değerlerine,
değerini
da, ise
köprüsüz
dönüşümlüsağlasa
yükseltici
% 98 yükseltici
verim ve THDi
%1.93 değeri,
THDi
EN61000-3-2sahiptir.
standardı
olan,
% 0.99
5’in güçüzerinde
değerlerine
Tüm dönüştürücüler
faktörü
bulunduğundan,
akülerin yükseltici
şarjı için,THDi
dönüşümlü
değerini
sağlasa li-ion
da, köprüsüz
değeri,
yükseltici daha iyistandardı
performans göstermiştir.
EN61000-3-2
olan,
%
5’in
üzerinde
Anahtar
kelimeler: li-ion
Dönüşümlü
PFC, köprüsüz
PFC,dönüşümlü
Li-ion.
bulunduğundan,
akülerin
şarjı için,
yükseltici daha iyi performans
göstermiştir.
Abstract
Anahtar kelimeler: Dönüşümlü PFC, köprüsüz PFC, Li-ion.
New energy sources haveAbstract
been searched beacuse of depletion
of fossil fuels in near future and to reduce the CO2 emissions
to theenergy
atmosphere.
is possible
to use clean
energy
of
New
sourcesIt have
been searched
beacuse
of source
depletion
electricity
in electrical
vehicles
batteries.
are
emissions
of
fossil fuels
in near future
andbytoli-ion
reduce
the CO2 There
many
AC-DC converters
in thetolitterature
charge
Li-ion
to the atmosphere.
It is possible
use clean to
energy
source
of
batteries
[1-13].
Forvehicles
this by
reason,
conventional
PFC,
electricity in
electrical
li-ion batteries.
There
are
bridgeless
PFCconverters
and interleaved
PFC boostto converters
are
many
AC-DC
in the litterature
charge Li-ion
simulated.
Simulations
are
run
at
3
kW
output
power
with
100
batteries [1-13]. For this reason, conventional PFC,
kHz switching
and they PFC
are compared
with power
bridgeless
PFCfrequency
and interleaved
boost converters
are
factor
(PF),
total current
harmonic
(THDi)
simulated.
Simulations
are run
at 3 kWdistortion
output power
with and
100
efficieny.
According
to the
results conventional
kHz switching
frequency
and simulation
they are compared
with power
boost
hascurrent
97.8 % efficieny
4.88 % THDi
values,
factor converter
(PF), total
harmonicand
distortion
(THDi)
and
bridgeless
boost converter
98.2 % efficieny
and 5.05 %
efficieny. According
to thehas
simulation
results conventional
THDi
values, interleaved
converter
has%98
% efficieny
boost converter
has 97.8 %boost
efficieny
and 4.88
THDi
values,
and
1.93% boost
THDi converter
values. Although
all%converters
bridgeless
has 98.2
efficieny have
and greater
5.05 %
than 0.99
power
factor, boost
bridgeless
boosthasconverter
THDi
THDi
values,
interleaved
converter
98 % efficieny
and 1.93% THDi values. Although all converters have greater
than 0.99 power factor, bridgeless boost converter THDi
value is above the EN 61000-3-2 standards which is 5%, so
for li-ion battery charging, interleaved boost topology has
beter performance.
value
is above the EN 61000-3-2 standards which is 5%, so
for
li-ion battery
charging,
interleavedPFC,
boostLi-ion.
topology has
Keywords:
Interleaved
PFC, Bridgeless
beter performance.
1. Bridgeless
Giriş PFC, Li-ion.
Keywords: Interleaved PFC,
Günümüzde pahalı fosil kaynaklı yakıtları kullanan araçların
1. )Giriş
atmosfere karbondioksit (CO
2 salması ve yakın bir gelecekte
bu yakıtlarınpahalı
tükenecek
olması yakıtları
bilinen bir
gerçektir.
Bu
Günümüzde
fosil kaynaklı
kullanan
araçların
sebeple alternatif
enerji(CO
kaynaklarının
motorlu
araçlarda
atmosfere
karbondioksit
)
salması
ve
yakın
bir
gelecekte
2
kullanılması
bir fırsat
doğmuş
ve elektrikli
araçların
bu yakıtların için
tükenecek
olması
bilinen
bir gerçektir.
Bu
yeniden alternatif
üretilmesi enerji
planlanmıştır.
Elektrikli
araçların
seri
sebeple
kaynaklarının
motorlu
araçlarda
olarak
üretilmesine
başlanılmasına
karşın,
yakın
kullanılması
için birhenüz
fırsatyeni
doğmuş
ve elektrikli
araçların
bir
gelecekte
fosil
yakıtların
tükenecek
olması
ve
CO
salınım
2
yeniden üretilmesi planlanmıştır. Elektrikli araçların
seri
etkisiniüretilmesine
azaltmak henüz
içinyenioldukça
rağbetkarşın,
göreceği
olarak
başlanılmasına
yakın
düşünülmektedir.
bir
gelecekte fosil yakıtların tükenecek olması ve CO2 salınım
etkisini
azaltmak
için
oldukça
rağbet
göreceği
Şu anki teknoloji ile elektrikli araçların enerji kaynağı olan
düşünülmektedir.
lityum-iyon (li-ion) akülerle yapılacak mesafe 150 km
civarında
olsa da, şehir
içi kullanımı
için çok
ideal
olup şehir
Şu anki teknoloji
ile elektrikli
araçların
enerji
kaynağı
olan
merkezlerindeki
CO2 salınmasını
da ciddi mesafe
oranda azaltacağı
lityum-iyon
(li-ion)
akülerle yapılacak
150 km
düşünülmektedir.
Ayrıcaiçiuygulanacak
düşük
vergiolup
oranışehir
ile
civarında olsa da, şehir
kullanımı için
çok ideal
toplumun
bu yönde
edileceği
görüşü
yaygındır.
merkezlerindeki
COteşvik
salınmasını
da
ciddi
oranda
azaltacağı
2
düşünülmektedir. Ayrıca uygulanacak düşük vergi oranı ile
Li-ion
akülerin
şarjında
alternatif akımdan
toplumun
bu yönde
teşvik kullanılabilecek
edileceği görüşü yaygındır.
doğru akıma (AC-DC) dönüştürme yapan geleneksel
yükseltici
topolojisi,
Şekil
1’de gösterilmiştir.
Li-ion akülerin
şarjında
kullanılabilecek
alternatifGeleneksel
akımdan
yükselticilerin
verim,
güç
faktörü
ve
THDi değerlerini
doğru akıma (AC-DC) dönüştürme yapan
geleneksel
geliştirmek topolojisi,
üzere köprüsüz
dönüşümlü Geleneksel
yükseltici
yükseltici
Şekil 1’devegösterilmiştir.
topolojileri
Literatürde
yeni geliştirilmiş
yükselticileringeliştirilmiştir.
verim, güç faktörü
ve THDi
değerlerini
yükseltici
bulunmakla ve
birlikte
[13], bu makalede
3
geliştirmektopolojileri
üzere köprüsüz
dönüşümlü
yükseltici
temel PFC yükseltici
incelenmiş
ve performansları
analiz
topolojileri
geliştirilmiştir.
Literatürde
yeni geliştirilmiş
edilerek sonuçlar
ortaya
konulmuştur.
Diyot
köprüsü
arkasına3
yükseltici
topolojileri
bulunmakla
birlikte
[13],
bu makalede
yerleştirilen
gerilim
yükseltici
devre,
sabit
çıkış
gerilimini
temel PFC yükseltici incelenmiş ve performansları analiz
sağlarkensonuçlar
aynı zamanda
şebekeden de
sinüzoidal
akım
edilerek
ortaya konulmuştur.
Diyot
köprüsü bir
arkasına
çekmektedir.
Çıkış gerilimi,
girişdevre,
akımı sabit
ve giriş
geriliminden
yerleştirilen gerilim
yükseltici
çıkış
gerilimini
üretilen referans
akıma göre
darbe genişlik
modülasyonuna
sağlarken
aynı zamanda
şebekeden
de sinüzoidal
bir akım
(PWM)
göre kontrol
edilen devre
aşamalıdır.
çekmektedir.
Çıkış gerilimi,
giriş tek
akımı
ve giriş geriliminden
üretilen referans akıma göre darbe genişlik modülasyonuna
(PWM) göre kontrol edilen devre tek aşamalıdır.
87
EMO Bilimsel Dergi, Cilt 2, Sayı 4, Aralık 2012
D
D
D
D
L
D1
L
D1
Vg
Cç
R
Cç
R
TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası
+
Vç
+
Vç
-
Vg
-
D
D
D
D
S1
S1
Şekil 1: Geleneksel yükseltici.
Şekil 1: Geleneksel yükseltici.
Şekil 2’de gösterilen köprüsüz yükselticilerin girişinde köprü
Şekil 2’deolmadığından,
gösterilen köprüsüz
yükselticilerin
girişinde
köprü
diyotları
geleneksel
yükselticilere
göre verimi
diyotları
olmadığından,
yükselticilere
göre
verimi
daha
yüksektir
ve daha azgeleneksel
elamana ihtiyaç
duyarlar.
Ancak
bu
daha
yüksektir ve daha
az elamana
ihtiyaç duyarlar.
bu
dönüştürücülerin
toplam
akım harmonik
bozulmaAncak
(THDi)
dönüştürücülerin
toplam akım harmonik
bozulmaseviyeleri
(THDi)
değerleri ve elektromanyetik
girişim (EMI)
değerleri
elektromanyetik
girişim
(EMI)Literatürdeki
seviyeleri
geleneksel ve
yükselticilere
göre daha
yüksektir.
geleneksel
yükselticilere
göre
daha
yüksektir.
Literatürdeki
kaynakların neredeyse tamamı 1 kW’dan küçük deneysel
kaynakların
neredeyse
tamamı
kW’dan küçük deneysel
amaçlı
tasarlanmış
devrelerdir
[1, 110].
amaçlı tasarlanmış devrelerdir [1, 10].
Köprüsüz yükselticinin kontrolü, her sıfır geçişinde ilgili
Köprüsüz
kontrolü,
hergerilimine
sıfır geçişinde
ilgili
anahtar
girişyükselticinin
akım ve gerilimi
ile çıkış
bağlı olarak
anahtar
akım
ve gerilimi
ile çıkış
gerilimine
kontrol giriş
edilir.
Hem
birim PFC
değerine
hembağlı
de olarak
düşük
kontrol
Hem
PFC hızlı
değerine
hem bir
de şekilde
düşük
THDi’yeedilir.
ulaşmak
içinbirim
kontrolün
ve doğru
THDi’ye ulaşmak
için kontrolün
doğru bir
şekilde
yapılması
gerekmektedir.
Çıkış hızlı
gücü vearttıkça
geleneksel
yapılması
Çıkış gücü arttıkça geleneksel
yükselticiyegerekmektedir.
göre verimi de artmaktadır.
yükselticiye göre verimi de artmaktadır.
L1
D1
D2
D1
D2
L1
Vg
Vg
Cç
R
Cç
R
+
Vç
+
Vç
-
L2
L2
S1
S2
S1
S2
Şekil 2: Köprüsüz yükseltici.
Şekil 2: Köprüsüz yükseltici.
Şekil 3’de gösterilen dönüşümlü yükselticiler, yüksek güçte
Şekil 3’de yükselticilerin
gösterilen dönüşümlü
yükselticiler,
güçte
geleneksel
güç dağılımı
ve akımyüksek
dalgalılığını
geleneksel
yükselticilerin
güç dağılımı
ve akım
dalgalılığını
azaltmak için
geliştirilmiştir.
Girişinde
diyot
köprüsü
o
azaltmak
geliştirilmiştir.
Girişinde 180
diyot
köprüsü
bulunmaklaiçin
birlikte,
doğrultucu çıkışında
dönüşümlü
bulunmakla
birlikte,
doğrultucu
çıkışında
180o dönüşümlü
çalışan iki adet
yükseltici
devresi
bulunmaktadır.
Eleman
çalışan
adetveyükseltici
bulunmaktadır.
Eleman
sayısındaikiartış
karmaşık devresi
kontrolüne
rağmen, dönüşümlü
sayısında
artış
ve
karmaşık
kontrolüne
rağmen,
dönüşümlü
yükselticiler düşük EMI ve akım dalgalılık oranlarına sahiptir.
yükselticiler
düşük de
EMIgeleneksel
ve akım dalgalılık
oranlarına
sahiptir.
Verim
değerleri
yükselticilere
göre
daha
Verim
değerleri de geleneksel yükselticilere göre daha
yüksektir.
yüksektir.
L1
D1
D
D
L1
L2
D1
D2
D
D
L2
D2
Vg
Cç
R
Cç
R
Vg
-
D
D
D
D
S1
S2
S1
S2
Şekil 3: Dönüşümlü yükseltici.
Şekil 3: Dönüşümlü yükseltici.
88
+
Vç
+
Vç
-
Bu çalışmadaki amaç, geleneksel, köprüsüz ve dönüşümlü
Bu çalışmadaki
geleneksel, köprüsüz
ve dönüşümlü
PFC
yükselticiamaç,
devrelerinin
aynı
şartlar
altında
PFC
yükseltici
devrelerinin
aynı
şartlar
altında
performanslarının karşılaştırılmasıdır. Bu karşılaştırma
performanslarının
karşılaştırılmasıdır.
Bu karşılaştırma
yapılırken,
dönüştürücülerin
tek fazdan beslenmesi,
100 kHz
yapılırken,
tekçıkış
fazdan
beslenmesi,
kHz
anahtarlamadönüştürücülerin
frekansında 3 kW
gücünü
ve 400V100
regüleli
anahtarlama
frekansında
3
kW
çıkış
gücünü
ve
400V
regüleli
çıkış gerilimini sağlaması, % 5’in altında THDi değerlerine
çıkış gerilimini
sağlaması,
5’in altında
değerlerine
sahip
olması, verimin
% %
97’nin
üzerindeTHDi
olması
ve güç
sahip
olması,
verimin
% olması
97’ninşartları
üzerinde
olması ve güç
faktörünün
0.99’dan
büyük
aranmaktadır.
faktörünün 0.99’dan büyük olması şartları aranmaktadır.
Tüm dönüştürücülerin tek aşamada regüleli çıkış gerilimini ve
Tüm
teksağlaması
aşamada regüleli
çıkış gerilimini
ve
giriş dönüştürücülerin
sinüzoidal akımını
için, referans
akımın 100
giriş sinüzoidal
akımını sağlaması
için, referans
akımın 100
kHz
toplam anahtarlama
frekansında
PWM kontrolü
ile
kHz toplam
anahtarlama frekansında PWM kontrolü ile
çalışması
amaçlanmıştır.
çalışması amaçlanmıştır.
2. Temel Büyüklüklerin Hesaplanması
2. Temel Büyüklüklerin Hesaplanması
Yükseltici devrelerdeki en kritik büyüklük sürekli (CCM)
Yükseltici
devrelerdeki
en kritik(DCM)
büyüklük
sürekliyükseltici
(CCM)
veya
kesintili
akım modunda
çalışan
veya
kesintili
akım modunda
(DCM) için
çalışan
yükseltici
endüktansın
hesabıdır.
Elektrikli arabalar
üretilen
li-ion
endüktansın
Elektrikli
arabalar
için üretilen
li-ion
aküler
400V hesabıdır.
giriş gerilimli
ve yaklaşık
24 kWh
kapasitesinde
aküler 400V giriş
ve yaklaşık
24 kWh
olduğundan,
hızlıgerilimli
ve güvenilir
bir şarj
için kapasitesinde
yüksek güç
olduğundan,
ve makalede
güvenilir li-ion
bir şarjaküiçinşarjına
yüksekuygun
güç
gerekmektedir.hızlı Bu
gerekmektedir.
Bu
makalede
li-ion
akü
şarjına
uygun
dönüştürücüler 3 kW gücünde çalışacağından, sürekli akım
dönüştürücüler
3 kW gücünde çalışacağından, sürekli akım
modu
tercih edilmiştir.
modu tercih edilmiştir.
Yükseltici endüktans ve çıkış kondansatör değerlerini
Yükseltici
endüktans
veformüllerden
çıkış kondansatör
hesaplamak için
aşağıdaki
yararlanılır.değerlerini
Sırasıyla
hesaplamak
için
aşağıdaki
formüllerden
Sırasıyla
Ig ve Vg şebeke giriş akım ve gerilimini, Pyararlanılır.
g ve Pç giriş ve çıkış
Igücünü,
giriş
akım
ve
gerilimini,
P
ve
P
giriş
g ve Vg şebeke
g
ç
ve çıkış
güç
min ve PF tahmin edilen minimum verim ve
PF tahmin
edilen
minimum
verim
güç
gücünü, min vebağıl
faktörünü,
iletimde
kalma
oranını,
ILveakım
akım
faktörünü,

bağıl
iletimde
kalma
oranını,
I
L
dalgalanma oranını fsw anahtarlama frekansını, L yükseltici
dalgalanma
yükseltici
endüktans oranını
değerini,fsw anahtarlama
Vç çıkış frekansını,
gerilimini, L t
çıkış
endüktans değerini,
çıkış süresini
gerilimini,ve t
kondansatörünün
yükü Vçbesleme
Cç çıkış
çıkış
kondansatörünün
besleme süresini ve Cç çıkış
kondansatör
değeriniyükü
ifade eder.
kondansatör değerini ifade eder.
Maksimum giriş gücü,
Maksimum giriş
P gücü,
k)
Pg(ma k )  Pc(ma
(1)
c(ma k )
Pg(ma k )  
(1)
min
min
Maksimum giriş akımı,
Maksimum giriş akımı,
Pc(ma k )
Ig(ma k ) 
(2)
Pc(ma k )
Ig(ma k )  min (Vg(eff
(2)
)(min) )PF
min (Vg(eff )(min) )PF
Giriş akımının maksimum tepe değeri,
Giriş akımının maksimum tepe değeri,
2.Pc(ma k)
(3)
Ig(tepe) max 
2.Pc(ma k)
(3)
Ig(tepe) max  min (Vg(eff )(min) )
min (Vg(eff )(min) )
Giriş akımının maksimum
ortalama değeri,
Giriş akımının 2.I
maksimum ortalama değeri,
ma k
(4)
Ig(ort) ma k  2.Ig(tepe)
 ma k
(4)
Ig(ort) ma k  g(tepe)

Giriş geriliminin minimum
tepe değeri,
Giriş geriliminin minimum tepe değeri,
Vg(tepe)min= 2 . Vg(eff)(min)
(5)
Vg(tepe)min
= 2 . Vg(eff)(min)
(5)
Bağıl
iletim süresi,
Bağıl iletim
Vc süresi,
Vg( tepe)(min )
  Vc  Vg( tepe)(min )
(6)
Vc

(6)
V
İzin verilen akımc dalgalanma miktarı %IL ise,
İzinΔI
verilen
akım dalgalanma miktarı %IL ise,
(7)
L=%IL. Ig(tepe)mak
ΔIL=%I
(7)
L. Ig(tepe)maktepe değeri,
Akımının
maksimum
Akımının maksimum tepeIdeğeri,
IL(tepe)mak= Ig(tepe)mak+ I LL
(8)
IL(tepe)mak= Ig(tepe)mak+ 2
(8)
2
Endüktans değeri,
Endüktans değeri,
Akın B., Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan Hızlı ve Verimli Şarjı için Güç Faktörü Düzeltmeli
Yükselcilerin Karşılaştırması, Cilt 2, Sayı 4, Syf 87-93, Aralık 2012
Temalı Derleme Makale
V
) .
L  Vg(tepe)(min
g(tepe)(min ) .
f
.

I
L
sw
L
f sw .I L
Çıkış kondansatör
değeri,
Çıkış kondansatör değeri,


2.Pc .t
Cc  1.1 2 2.Pc .t

2 

Cc  1.1 Vc 2  Vg(tepe)(min) 2 
 Vc  Vg(tepe)(min) 

formüllerinden
yararlanılarak kolayca
formüllerinden
yararlanılarak
hesaplamalardan sonra
güç faktörükolayca
değeri,
hesaplamalardan sonra
güç faktörü değeri,
T
1T
1 vg (t ).ig (t ).dt
P T  v (t ).ig (t ).dt
PF P T 00 g
Vg ( eff ) .I g ( eff )
PF S
S
Vg ( eff ) .I g ( eff )
veya,
veya,
cos
(9)
(9)
(10)
(10)
bulunabilir.
bulunabilir.
PF  cos
PF  1  THDi 2
1  THDi 2
Bu
Bu
(11)
(11)
(12)
(12)
formüllerinden hesaplanarak bulunabilir. CCM çalışan
formüllerinden
hesaplanarak
bulunabilir.
geleneksel yükselticinin
endüktans
akımındakiCCM
değişimçalışan
Şekil
geleneksel
yükselticinin
endüktans
akımındaki
4’de bir anahtarlama periyodu için gösterilmiştir.değişim Şekil
4’de bir anahtarlama periyodu için gösterilmiştir.
Şekil 4: CCM çalışmada endüktans akımının değişimi.
Şekil 4: CCM çalışmada endüktans akımının değişimi.
Tablo 2: Yükselticilerin Genel Karşılaştırması
Tablo 2: Yükselticilerin
Karşılaştırması
Yükseltici
Geleneksel Genel
Köprüsüz
Dönüşümlü
Yükseltici
Geleneksel
Köprüsüz
Dönüşümlü
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
Güç
< 1000 W
< 2000 W
<3000
<Normal
1000 W
< 2000
<3000
EMI Güç
/ Gürültü
Kötü W
İyi
EMI
Gürültü
Normal
Kötü
İyi
Çıkış/ Gerilim
Yüksek
Yüksek
Düşük
Çıkış
Gerilim
Dalgalanması
Yüksek
Yüksek
Düşük
Dalgalanması
Giriş Akım
Yüksek
Yüksek
Düşük
Giriş Akım
Dalgalanması
Yüksek
Yüksek
Düşük
Dalgalanması
Manyetik
Büyük
Orta
Küçük
Manyetik
Büyüklük
Büyük
Orta
Küçük
Büyüklük
Verim
Kötü
Normal
Normal
Verim
Kötü
Normal
Normal
Tablo 3’de yükselticilerin karşılaştırmalı analizi gösterilmiş
Tabloeleman
3’de yükselticilerin
karşılaştırmalı
analizi gösterilmiş
olup,
sayıları ve maliyet
açısından incelenmiştir.
olup, eleman sayıları ve maliyet açısından incelenmiştir.
Tablo 3: Yükselticilerin karşılaştırmalı analizi
Tablo 3: Yükselticilerin
Yükseltici
Geleneksel karşılaştırmalı
Köprüsüz analizi
Dönüşümlü
Yükseltici
Geleneksel
Köprüsüz
Dönüşümlü
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
Ana Anahtar
1
2
2
AnaSayısı
Anahtar
1
2
2
Sayısı
Hızlı Diyot
1
2
2
Hızlı
Diyot
Sayısı
1
2
2
Sayısı
Doğrultucu
4
0
4
Doğrultucu
Diyot
Sayısı
4
0
4
Diyot
Sayısı
Endüktans
1
2
2
Endüktans
Sayısı
1
2
2
Sayısı
Çıkış
1
1
1
Çıkış
Kondansatörü
1
1
1
Kondansatörü
Toplam
8
7
11
Toplam
Eleman
Sayısı
8
7
11
Eleman
Sayısı
Maliyet
Düşük
Orta
Yüksek
Maliyet
Düşük
Orta
Yüksek
4. Kontrol Yöntemi
4. Kontrol Yöntemi
3. Simülasyon Parametrelerinin Seçimi
3. Simülasyon Parametrelerinin Seçimi
Yükseltici devrelerin kontrol yöntemi olarak giriş akımının
Yükseltici
devrelerin kontrol
yöntemi
olarak giriş
akımının
kolay filtrelenebilmesi
ve düşük
harmonikli
düzgün
bir
kolay
filtrelenebilmesi
ve düşük
harmonikli
düzgünPWM
bir
sinüzoidal
akım çekebilmesi
için sabit
anahtarlamalı
sinüzoidal
akım
çekebilmesi
için
sabit
anahtarlamalı
PWM
tercih edilmiştir. 100 kHz anahtarlama frekansında çalıştırılan
tercih edilmiştir.
kHzkontrol
anahtarlama
frekansında
çalıştırılan
yükselticiler,
tek 100
aşamalı
ile şebekeden
sinüzoidal
bir
yükselticiler,
tekaynı
aşamalı
kontrol
ile şebekeden
akım çekerken,
zamanda
regüleli
DC çıkışsinüzoidal
gerilimini bir
de
akım
çekerken,
zamanda
regüleliiçin
DCçıkış
çıkışgerilimi,
geriliminigiriş
de
kontrol
eder. Buaynı
kontrolü
sağlamak
kontrol eder.
Bu kontrolü
sağlamak için çıkış gerilimi, giriş
gerilimi
ve akımından
faydalanılır.
gerilimi ve akımından faydalanılır.
Çıkış gücüne bağlı olarak şebekeden çekilecek sinüzoidal
Çıkış (1)-(12)
gücüne formülleri
bağlı olarak
sinüzoidal
akım
ile şebekeden
hesaplanır. çekilecek
Oluşturulan
kontrol
akım (1)-(12)
ile hesaplanır.
Oluşturulan
kontrol
sistemi
referansformülleri
akım üzerinde
anahtarlama
yaparak belli
bir
sistemi
referans
akım
üzerinde
anahtarlama
yaparak
belli
bir
bantta bu akım ortalamasını sağlar. Geleneksel yükseltici tek
bantta
bu akım
ortalamasını
bir
anahtar
ile tüm
güç akışısağlar.
kontrolGeleneksel
edilirken. yükseltici
Köprüsüz tek
ve
bir
anahtar yükselticilerde
ile tüm güç akışı
kontrol
Köprüsüz
dönüşümlü
2 anahtar
ileedilirken.
bu güç akışı
sağlanır.ve
dönüşümlü yükselticilerde 2 anahtar ile bu güç akışı sağlanır.
Köprüsüz yükselticide bulunan 1. anahtar pozitif yarım
Köprüsüz
bulunan
1. anahtar
dalgayı, 2.yükselticide
anahtar negatif
yarım
dalgayı pozitif
kontrol yarım
eder.
dalgayı, 2. yükseltici
anahtar de
negatif
dalgayı kontrol
Dönüşümlü
ise 1. yarım
ve 2. anahtarlar
180oo faz eder.
farkı
Dönüşümlü
yükseltici
ise kontrol
1. ve 2.ile
anahtarlar
faz farkı
ile sistemi kontrol
eder.de Bu
girişten 180
sinüzoidal
bir
ile
sistemi
kontrol
eder.
kontrol
ile girişten
bir
akım
çekilirken,
çıkış
güçBu
akışı
da kontrol
edilmişsinüzoidal
olur.
akım çekilirken, çıkış güç akışı da kontrol edilmiş olur.
Yükselticilerin genel karşılaştırması Tablo 2’de gösterilmiş
Yükselticilerin
genel
Tablo
gösterilmiş
olup, güç değeri,
EMIkarşılaştırması
gürültü seviyesi,
çıkış2’de
dalgalığı,
giriş
olup, güç manyetik
değeri, EMI
seviyesi,
çıkış
dalgalığı, [8].
giriş
dalgalığı,
boyutgürültü
ve verim
açısında
incelenmiştir
dalgalığı, manyetik boyut ve verim açısında incelenmiştir [8].
5. Geleneksel PFC’li Yükseltici Simülasyonu
5. Geleneksel PFC’li Yükseltici Simülasyonu
Anahtarlama
frekansı
(fsw)
yükselticilerin
çalışma
Anahtarlama (fç)frekansı
yükselticilerin
çalışma
sw)
frekansından
çok çok (f
büyük
olduğundan
(fsw>>f
ç) bir
frekansından
(fç) çok çok temel
büyükbüyüklüklerin
olduğundan (fdeğişmediği
sw>>fç) bir
anahtarlama periyodunda,
anahtarlama
periyodunda,
büyüklüklerin
değişmediği
kabul edilmiştir.
Buna göre temel
tüm devre
parametreleri
yukarıda
kabul edilmiştir.
göre tüm devre
verilen
(1)-(12)Buna
bağıntılarına
göre,parametreleri
100 kHz yukarıda
toplam
verilen
(1)-(12)
bağıntılarına
göre, 100
anahtarlama
frekansında,
3 kW’lık
çıkış kHz
gücütoplam
için
anahtarlama Tablo
frekansında,
3 kW’lıkDönüşümlü
çıkış gücü
için
hesaplanarak
1’de gösterilmiştir.
yükseltici
hesaplanarak anahtarların
Tablo 1’de gösterilmiştir.
yükseltici
devresinde
her biri 50Dönüşümlü
kHz anahtarlama
devresinde çalışmakla
anahtarlarınbirlikte
her devrenin
biri 50 toplam
kHz anahtarlama
anahtarlama
frekansında
frekansında
birlikte devrenin toplam anahtarlama
frekansı
yineçalışmakla
100 kHz olmaktadır.
frekansı yine 100 kHz olmaktadır.
Tablo 1: Simülasyon Parametreleri
1: Simülasyon
ParametreleriDönüşümlü
Yükseltici Tablo
Geleneksel
Köprüsüz
Yükseltici
Geleneksel
Köprüsüz
Dönüşümlü
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
220 ± %5
220 ± %5
220 ± %5
Vg
220
±
%5
220
±
%5
220
V
g
400 ± %5
400 ± %5
400 ±
± %5
%5
Vç
400
± %5
400
± %5
400
± %5
V
Pçç
3000
W
3000
W
3000
W
3000kHz
W
3000kHz
W
3000
W
fPswç
100
100
50 kHz
fCsw
100
kHz
100
kHz
50
kHz
3300 µF
3300 µF
3300 µF
ç
Cç
3300
µF
3300
µF
3300
µF
L (L1+L2)
270 µH
270 µH
270 µH
L (L1+L2)
270 µH
270 µH
270 µH
Geleneksel
Geleneksel
Şekil 5’de
Şekil 5’de
PFC’li yükselticinin kontrol ve ana akım devresi
PFC’li yükselticinin
kontrol
ve ana
akım devresi
gösterilmiştir.
Ana akım
devresi
girişinde
köprü
gösterilmiştir. Ana akım devresi girişinde köprü
89
EMO Bilimsel Dergi, Cilt 2, Sayı 4, Aralık 2012
TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası
doğrultucu bulunmaktadır ve kontrol, giriş akım ve gerilimi ile
çıkış geriliminin uygun bir algoritma ile kontrolü ile
sağlanmaktadır.
Ana anahtar olarak 3 kW çıkış gücüne uygun 100 kHz’de
çalışabilecek IXFT50N60P3 mosfeti seçilmiş olup simülasyon
sonuçlarının gerçeğe uygun olması için eşdeğer referans
gerilim ve direnç değerleri simülasyona eklenmiştir. Yine aynı
şekilde yükseltici hızlı diyotu da gerçeğe uygun olarak
C3D10060A hızlı silikon karpit (SİC) diyotu olarak
simülasyona eklenmiştir. SİC diyotları, ters toparlanma
süreleri ve akım değerleri ile sistemin toplam verim ve
performansını arttırdığından tercih edilmiştir. Endüktans ve
çıkış kondansatörü değerleri giriş geriliminin 220 V efektif
değeri için hesaplanmış ve CCM çalışmaya uygun olarak
Tablo 1’de gösterilen simülasyon parametrelerine göre
devreye eklenmiştir. Başlangıç koşullarından sadece Cç çıkış
kondansatörüne, ilk periyotta düzgün çıkış verebilmesi için,
400 V referans değer verilmiştir.
Şekil 6: Giriş ve çıkış akım-gerilim dalga şekilleri.
Şekil 7’de gösterilen giriş akım ve gerilimine bağlı güç faktörü
değeri incelenirse, güç faktörü değerinin PF=0,998 olduğu
görülür.
Şekil 7: Giriş akım ve gerilimine bağlı güç faktörü değeri.
Tek fazlı şebekeden çekilen akımın değişimi Şekil 8’de
gösterilmiştir. CCM modunda çalışan geleneksel yükselticinin
şebekeden çektiği akımın THDi değeri % 4,88 dir. EN610003-2 harmonik standartlarına göre % 5 olan sınır değerin
altında ve verimi % 97,8 ile arzulanan verim değerinin
üzerindedir. Güç faktörü değeri de birim güç faktörü değerini
sağlamaktadır.
Şekil 5: Geleneksel PFC’li yükseltici simülasyon devresi.
Giriş akım ve gerilimi ile çıkış akım ve gerilimi Şekil 6’da
gösterilmiş olup, akım örneklerinin daha düzgün
görülebilmesi için 10 kez büyük ölçekli gösterilmiştir. Giriş ve
çıkış değişkenlerinin efektif değerleri sağdaki küçük ekranda
belirtilmiştir. Buna göre yaklaşık, giriş gerilimi 220 V, çıkış
gerilimi 400 V, giriş akımı 14 A, çıkış akımı 7,5 A olarak
ölçülmüştür. Giriş ve çıkış güçlerinden verim ölçümü
yapılırsa, giriş gücü 3065 W ve çıkış gücü 2999 W
olduğundan verim % 97,8 olarak hesaplanmıştır.
Şekil 8: Giriş akımı THDi değeri.
90
Akın B., Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Fazdan Hızlı ve Verimli Şarjı için Güç Faktörü Düzeltmeli
Yükselcilerin Karşılaştırması, Cilt 2, Sayı 4, Syf 87-93, Aralık 2012
Temalı Derleme Makale
6. Köprüsüz PFC’li Yükseltici Simülasyonu
Köprüsüz PFC’li yükselticinin kontrol ve ana akım devresi
Şekil 9’da gösterilmiştir. Ana akım devresi girişinde köprü
doğrultucu bulunmamaktadır ve kontrol, giriş akım ve gerilimi
ile çıkış geriliminin uygun bir algoritma ile kontrolü ile
sağlanmaktadır.
Şekil 11’de gösterilen giriş akım ve gerilimine bağlı güç
faktörü değeri incelenirse, güç faktörü değerinin PF=0,998
olduğu görülür.
Şekil 11: Giriş akım ve gerilimine bağlı güç faktörü değeri.
Tek fazlı şebekeden çekilen akımın değişimi Şekil 12’de
gösterilmiştir. CCM modunda çalışan köprüsüz yükselticinin
şebekeden çektiği akımın THDi değeri % 5,05 dir. Köprüsüz
yükselticinin
verimi,
girişinde
diyot
köprüsü
bulunmadığından, % 98,2 ile arzulanan verim değerinin
üzerindedir. Güç faktörü değeri de birim güç faktörü değerini
sağlamaktadır.
Şekil 9: Köprüsüz PFC’li yükseltici ana akım ve kontrol
devresi.
Giriş akım ve gerilimi ile çıkış akım ve gerilimi Şekil 10’da
gösterilmiş olup, akım örneklerinin daha düzgün
görülebilmesi için 10 kez büyük ölçekli gösterilmiştir. Giriş ve
çıkış değişkenlerinin efektif değerleri sağdaki küçük ekranda
belirtilmiştir. Buna göre yaklaşık, giriş gerilimi 220 V, çıkış
gerilimi 400 V, giriş akımı 13,9 A, çıkış akımı 7,5 A olarak
ölçülmüştür. Giriş ve çıkış güçlerinden verim ölçümü
yapılırsa, giriş gücü 3055 W ve çıkış gücü 2999 W
olduğundan verim % 98,2 olarak hesaplanmıştır.
EN61000-3-2 harmonik standartlarına göre % 5 olan sınır
değerin üzerinde olan THDi değeri uygun filtrelemeler
yapılarak aşağı düşürülebilir. Literatürdeki diğer çalışmalarda
da sistemin yapısı gereği köprüsüz yükselticinin yüksek THDi
ve EMI değerine dikkat çekilmiştir.
Köprüsüz yükselticide L1ve L2 endüktanslarının toplamı 270
µH dir. Dolayısı ile simülasyonda her biri 135 µH olarak
ayarlanmıştır.
Şekil 12: Giriş akımının THDi değeri.
7. Dönüşümlü PFC’li Yükseltici Simülasyonu
Dönüşümlü PFC’li yükselticinin kontrol ve ana akım devresi
Şekil 13’de gösterilmiştir. Ana akım devresi girişinde köprü
doğrultucu bulunmaktadır ve kontrol, giriş akım ve gerilimi ile
çıkış geriliminin uygun bir algoritma ile kontrolü ile
sağlanmaktadır.
Şekil 10: Giriş ve çıkış akım-gerilim dalga şekilleri.
91
EMO Bilimsel Dergi, Cilt 2, Sayı 4, Aralık 2012
TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası
Şekil 15’de gösterilen giriş akım ve gerilimine bağlı güç
faktörü değeri incelenirse, güç faktörü değerinin PF=0,999
olduğu görülür.
Şekil 15: Giriş akım ve gerilimine bağlı güç faktörü değeri.
Şekil 13: Dönüşümlü PFC’li yükseltici ana akım ve kontrol
devresi.
Giriş akım ve gerilimi ile çıkış akım ve gerilimi Şekil 14’de
gösterilmiş olup, akım örneklerinin daha düzgün
görülebilmesi için 10 kez büyük ölçekli gösterilmiştir. Giriş ve
çıkış değişkenlerinin efektif değerleri sağdaki küçük ekranda
belirtilmiştir. Buna göre giriş gerilimi 220 V, çıkış gerilimi
400 V, giriş akımı 13,9 A, çıkış akımı 7,5 A olarak
ölçülmüştür. Giriş ve çıkış güçlerinden verim ölçümü
yapılırsa, giriş gücü 3060 W ve çıkış gücü 2999 W
olduğundan verim % 98 olarak hesaplanmıştır.
Tek fazlı şebekeden çekilen akımın değişimi Şekil 16’da
gösterilmiştir. CCM modunda çalışan dönüşümlü yükselticinin
şebekeden çektiği akımın THDi değeri % 1.93 olup,
EN61000-3-2 harmonik standartlarına göre % 5 olan sınır
değerin oldukça altındadır. Dönüşümlü yükselticinin verimi,
girişinde diyot köprüsü bulunduğundan, % 98 ile arzulanan
verim değerinin üzerindedir. Güç faktörü değeri de birim güç
faktörü değerini sağlamaktadır.
Dönüşümlü yükselticide anahtarlama frekansı her bir mosfet
için 50 kHz, sistemin toplam anahtarlama frekansı ise 100 kHz
dir.
Şekil 16: Giriş akımının THDi değeri.
8. PFC’li Yükselticilerin Performansı
Şekil 14: Giriş ve çıkış akım-gerilim dalga şekilleri.
Geleneksel, köprüsüz ve dönüşümlü PFC’li yükselticiler, 100
kHz toplam anahtarlama frekansında, 3 kW çıkış gücünde
çalıştırılmış ve PF, THDi ve verim açısından
değerlendirilmiştir. Buna göre Tablo 4’de güç faktörü, THDi
ve verim açısından sonuçlar gösterilmiştir. Bu sonuçlara göre
en yüksek verim köprüsüz yükselticide, en düşük THDi
dönüşümlü yükselticide ölçülmüştür. Tüm yükselticiler güç
faktörü açısından birim güç faktörü değerine ulaşmıştır.
Tablo 4: Yükselticilerin performans karşılaştırması
Yükseltici
Geleneksel
Köprüsüz
Dönüşümlü
Tipi
Yükseltici
Yükseltici
Yükseltici
PF
0.998
0.998
0.999
THDi (%)
4.88
5.05
1.93
Verim (%)
97.8
98.2
98
92
Auxiliary Circuits” IEEE Transactions on Power
Electronics, vol. 21, pp. 370-379, March 2006.
[3] Muthuramalingam, A.; Madhivanan, R.; Kalpana, R.; ,
"Comparative study of high performance rectifiers,"
Akın B., Elektrikli Arabalarda Kullanılan Li-ion Akülerin Tek Power
Fazdan Hızlı
ve Verimli Şarjı
için Güç
Faktörü
Düzeltmeli
Electronics,
2006.
IICPE
2006.
India
Yükselcilerin Karşılaştırması, Cilt 2, Sayı 4, Syf 87-93, Aralık 2012
International Conference on , vol., no., pp.216-221, 19Temalı Derleme Makale
21 Dec. 2006
[4] Woo-Young Choi; Jung-Min Kwon; Eung-Ho Kim; JongJae Lee; Bong-Hwan Kwon; , "Bridgeless Boost Rectifier
With Low Conduction Losses and Reduced Diode
Reverse-Recovery Problems," Industrial Electronics,
Transactions
onL.;
, vol.54,
pp.769-780,
[8] IEEE
Beltrame,
F.; Roggia,
Schuch,no.2,
L.; Pinheiro,
J.R.;April
,“A
9. Sonuçlar
2007
comparison
of high power single-phase power factor
Bu makalede elektrikli arabalarda kullanılan Li-ion akülerin
[5] correction
Huber, L.;pre-regulators”
Yungtaek Jang;
M.M.; ,
2010 Jovanovic,
IEEE International
hızlı ve verimli şarjı için tercih edilebilecek temel yükseltici
"Performanceon Evaluation
of Bridgeless
PFCpp Boost
Conference
Industrial Technology
(ICIT),
625devrelerin simülasyonları yapılmış ve karşılaştırma sonuçları
Rectifiers,"
Power Electronics, IEEE Transactions on ,
629,
May 2010
gösterilmiştir.
vol.23, no.3, pp.1381-1390,
[9] Etezadi-Amoli,
M.; Choma,May
K.; 2008
Stefani, J.; , "Rapid[6] Woo-Young
Choi;
Jung-Min
Kwon;
Bong-Hwan
Kwon;
Charge Electric-Vehicle Stations," Power
Delivery,
IEEE,
Geleneksel, köprüsüz ve dönüşümlü yükseltici devreleri, 3 kW
"An improved
PFC
boost-doubler
Transactions
on ,bridgeless
vol.25, no.3,
pp.1883-1887,
Julyrectifier
2010
çıkış gücünde ve 100 kHz anahtarlama frekansında
high-efficiency,"
Power
Electronics
[10] with
Musavi,
F.; Eberle, W.;
Dunford,
W.G.; , Specialists
"A highçalıştırılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre, geleneksel
Conference, single-phase
2008. PESC
2008.power
IEEEfactor
, vol.,
no.,
performance
AC-DC
corrected
yükseltici % 97.8 verim ile en düşük verim değerine sahipken,
pp.1309-1313,
June
boost
converter15-19
for plug
in 2008
hybrid electric vehicle battery
% 4.88 THDi değeri ile iki dönüştürücünün arasında yer
[7] Tao
Qi; LeiEnergy
Xing; Jian
Sun; , "Dual-Boost
chargers,"
Conversion
Congress andSingle-Phase
Exposition
almaktadır. Köprüsüz yükseltici % 98.2 ile en verimli sistem
PFC Input
Current
on Output Current
(ECCE),
2010
IEEEControl
, vol., Based
no., pp.3588-3595,
12-16
olmasına karşın, THDi değeri olarak, EN61000-3-2 harmonik
Sensing,"
Sept.
2010 Power Electronics, IEEE Transactions on ,
standartlarına göre % 5 sınır olan, % 5.05 değerini almıştır.
pp.2523-2530,
Nov. 2009
[11] vol.24,
Musavi,no.11,
F.; Eberle,
W.; Dunford,
W.G.; , "Efficiency
Dönüşümlü yükseltici % 98 verim değeri ile arada yer
evaluation
of
single-phase
solutions
for AC-DC
[8] Beltrame, F.; Roggia, L.; Schuch, L.; Pinheiro,
J.R.;PFC
,“A
9.
Sonuçlar
almasına karşın, % 1.93 THDi değeri ile en az harmonikli
boost converters
plug-in-hybrid
electric
comparison
of highforpower
single-phase
powervehicle
factor
sistemdir.
Güçelektrikli
faktörüarabalarda
açısındankullanılan
değerlendirildiğinde
üç
Bu makalede
Li-ion akülerin
battery chargers,"
Vehicle 2010
PowerIEEE
and International
Propulsion
correction
pre-regulators”
yükseltici
de 0.99şarjı
değerine
ulaşmıştır.
hızlı ve verimli
için tercih
edilebilecek temel yükseltici
Conference on
(VPPC),
2010 Technology
IEEE , vol., (ICIT),
no., pp.1-6,
1-3
Conference
Industrial
pp 625devrelerin simülasyonları yapılmış ve karşılaştırma sonuçları
Sept.May
2010
629,
2010
Bu
yükseltici topolojileri arasında li-ion akü şarjına yönelik
gösterilmiştir.
[12]
Akın, B.; Bodur,
, "AK.;
New
Single-Phase
Soft[9] Etezadi-Amoli,
M.; H.;
Choma,
Stefani,
J.; , "Rapidhızlı ve verimli bir sistem olarak dönüşümlü yükseltici daha
Switching
Power FactorStations,"
Correction
Converter,"
Charge Electric-Vehicle
Power
Delivery,Power
IEEE
iyi
performans
sergilemiştir.
Geleneksel,
köprüsüz
ve dönüşümlü yükseltici devreleri, 3 kW
Electronics,
IEEE
Transactions
on , vol.26,
no.2,
Transactions on
, vol.25,
no.3, pp.1883-1887,
July 2010
çıkış gücünde ve 100 kHz anahtarlama frekansında
2011 W.; Dunford, W.G.; , "A high[10] pp.436-443,
Musavi, F.;Feb.
Eberle,
çalıştırılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre, geleneksel
[13] performance
Musavi, F.; single-phase
Eberle, W.;AC-DC
Dunford,
W.G.;
, "A
highpower
factor
corrected
yükseltici % 97.8 verim
ile en düşük verim değerine sahipken,
10. KAYNAKLAR
performance
single-phase
bridgeless
interleaved
PFC
boost converter
for plug in hybrid
electric
vehicle battery
% 4.88 THDi değeri ile iki dönüştürücünün arasında yer
converter
for plug
in hybrid
electric and
vehicle
battery
chargers," for
Energy
Conversion
Congress
Exposition
[1]
Chakraborty,
S.; Mohan,
N.;%, 98.2
"A Comparative
study
of
almaktadır.
Köprüsüz
yükseltici
ile en verimli
sistem
chargers,"
Industry
Application,
IEEE
Transactions12-16
on ,
(ECCE), 2010
IEEE
, vol., no.,
pp.3588-3595,
Various
Single
Stage
PFC
Converters
in implementing
olmasına
karşın,
THDi
değeri
olarak,
EN61000-3-2
harmonik
vol.47,
no.4, pp.1833-1843, Aug. 2011
Sept. 2010
Novel Converter
standartlarına
göre % 5Topology
sınır olan,for%Simultaneous
5.05 değerini charging
almıştır.
[11] Musavi, F.; Eberle, W.; Dunford, W.G.; , "Efficiency
and
Individual
Cell
Balancing
of Multiple
Li-ion
Dönüşümlü yükseltici % 98 verim değeri
ile arada
yer
evaluation of single-phase solutions for AC-DC PFC
Batteries,"
Telecommunications
Conference,
2005.
almasına karşın, % 1.93 THDi değeri ile en az harmonikli
boost converters for plug-in-hybrid electric vehicle
INTELEC
Twenty-Seventh
, vol., no.,
sistemdir.
Güç '05.
faktörü
açısından International
değerlendirildiğinde
üç
battery chargers," Vehicle Power and Propulsion
pp.251-256,
2005ulaşmıştır.
yükseltici
de 0.99Sept.
değerine
Conference (VPPC), 2010 IEEE , vol., no., pp.1-6, 1-3
[2] W. Huang, G. Moschopoulos, “A New Family of Zero
Sept. 2010
Voltage Transition
Converters
With
Dual yönelik
Active
Bu yükseltici
topolojileriPWM
arasında
li-ion akü
şarjına
[12] Akın, B.; Bodur, H.; , "A New Single-Phase SoftTransactions
on Power
hızlı Auxiliary
ve verimli Circuits”
bir sistem IEEE
olarak dönüşümlü
yükseltici
daha
Switching Power Factor Correction Converter," Power
Electronics,
vol. 21, pp. 370-379, March 2006.
iyi performans
sergilemiştir.
Electronics, IEEE Transactions on , vol.26, no.2,
[3] Muthuramalingam, A.; Madhivanan, R.; Kalpana, R.; ,
pp.436-443, Feb. 2011
"Comparative study of high performance rectifiers,"
[13] Musavi, F.; Eberle, W.; Dunford, W.G.; , "A highPower Electronics, 2006. IICPE 2006. India
10.
KAYNAKLAR
performance single-phase bridgeless interleaved PFC
International Conference on , vol., no., pp.216-221, 19converter for for plug in hybrid electric vehicle battery
21
Dec.
2006
[1] Chakraborty, S.; Mohan, N.; , "A Comparative study of
chargers," Industry Application, IEEE Transactions on ,
[4] Woo-Young
Choi;
Jung-Min
Kwon; Eung-Ho
Kim; JongVarious Single
Stage
PFC Converters
in implementing
vol.47, no.4, pp.1833-1843, Aug. 2011
Jae
Lee;Converter
Bong-Hwan
Kwon; , for
"Bridgeless
Boost Rectifier
Novel
Topology
Simultaneous
charging
With
Low Conduction
Losses and
Reduced Li-ion
Diode
and Individual
Cell Balancing
of Multiple
Reverse-Recovery
Problems," Industrial
Electronics,
Batteries," Telecommunications
Conference,
2005.
IEEE
Transactions
on , vol.54, International
no.2, pp.769-780,
INTELEC
'05. Twenty-Seventh
, vol.,April
no.,
2007
pp.251-256, Sept. 2005
[5]
Huber,
L.;G. Yungtaek
Jang;“AJovanovic,
[2] W.
Huang,
Moschopoulos,
New FamilyM.M.;
of Zero,
"Performance
Evaluation
of Bridgeless
Boost
Voltage Transition
PWM Converters
With PFC
Dual Active
Rectifiers,"
Power Electronics,
IEEE Transactions
on ,
Auxiliary Circuits”
IEEE Transactions
on Power
vol.23,
no.3, vol.
pp.1381-1390,
May 2008
Electronics,
21, pp. 370-379,
March 2006.
[6]
Choi; Jung-Min
Kwon; Bong-Hwan
Kwon;
[3] Woo-Young
Muthuramalingam,
A.; Madhivanan,
R.; Kalpana,
R.; ,
"An
improved study
bridgeless
PFC performance
boost-doublerrectifiers,"
rectifier
"Comparative
of high
with
Power Electronics
Specialists
Powerhigh-efficiency,"
Electronics, 2006.
IICPE 2006.
India
Conference,
PESCon 2008.
IEEE
, vol., no.,
International 2008.
Conference
, vol., no.,
pp.216-221,
19pp.1309-1313,
21 Dec. 2006 15-19 June 2008
[7]
Qi; Lei Xing;
Jian Sun; Kwon;
, "Dual-Boost
[4] Tao
Woo-Young
Choi; Jung-Min
Eung-HoSingle-Phase
Kim; JongPFC
Input
Current Control
on Output
Current
Jae Lee;
Bong-Hwan
Kwon; , Based
"Bridgeless
Boost Rectifier
Sensing,"
Electronics,
IEEE
on ,
With LowPower
Conduction
Losses
andTransactions
Reduced Diode
vol.24,
no.11, pp.2523-2530,
Nov.Industrial
2009
Reverse-Recovery
Problems,"
Electronics,
IEEE Transactions on , vol.54, no.2, pp.769-780, April
2007
[5] Huber, L.; Yungtaek Jang; Jovanovic, M.M.; ,
"Performance Evaluation of Bridgeless PFC Boost
93
Rectifiers," Power Electronics, IEEE Transactions on ,
vol.23, no.3, pp.1381-1390, May 2008
[6] Woo-Young Choi; Jung-Min Kwon; Bong-Hwan Kwon; ,