İnvertörler 3

İnvertörler yazı dizimizin bu ayki 3. ve sonuncu bölümünde, invertörlerin gerilim kontrolünün nasıl yapılabileceği anlatılıyor.

Merhaba bu ay invertörler konusunu bitireceğim son bölüm olarak, elde ettiğimiz yada elimizde olan invertörlerin gerilim kontrolünü (yani kazancını) yapmaya çalışacağız.

Önemli bir hatırlatma yapayım. Bu makale dizisinin konusu invertörün çalışma mantığını ve çeşitlerini anlatmaktır. Bu makaleden yola çıkarak uygulama yapmak isterseniz PWM tekniklerine (yani bu bölümde anlatacağım) hakim olmanız gereklidir ayrıca PWM sinyallerini elde etmek için bir MPU yada PIC gibi  bir dijital kontrolcü kullanmanız kaçınılmazdır. İşin dijital kısmı güç elektroniğini dışında kaldığı için değinmeyeceğim ama dalga formlardan yola çıkarak sonuca gitmeniz mümkün. Ayrıca SCR'li bir invertör düşünüyorsanız komütasyon konusuna da bir göz gezdirmenizde fayda var. Neyse daha fazla uzatmadan konuya girelim.

Bu arada dalga şekilleri kolay  kolay  çizilecek gibi  değildi ben de tarayıp makaleye ekledim resim kalitesi için şimdiden özür dilerim.

PWM: pals width modulation kelimelerinin baş harflerinden türemiş bir kısaltmadır.

SIKÇA KULLANILAN PWM TEKİNİKLERİ
1- Tek pals genlik modülasyonu
2- Çoklu pals genlik modülasyonu
3- Sinüsoidal pals genlik modülasyonu
4- Modified (değiştirilmiş yada azaltılmış) sinüsoidal pals genlik modülasyonu

PWM basitçe invertorümüzdeki transistor yada SCR lerimizi düzenli aralıklarla anahtarlamaya yarar.

TEK PALS GENLİK MODÜLASYONU
Tek pals genişlik modülasyonu ile kontrolde her yarım saykılda tek pals vardır. İnvertor çıkış gerilimi palsin genişliği değiştirilerek sağlanır şekil1'e bakacak olursak tetikleme  sinyallerinin üretimini ve tek fazlı tam köprü bir invertör devresinin çıkış gerilimini göstermektedir. Tetikleme sinyalleri genliği Ar olan bir kare dalga referans sinyali ile genliği Ac olan bir üçgen dalga taşıyıcı sinyalin karşılaştırılması ile elde edilir. Referans sinyalin frekansı çıkış geriliminin temel frekansını tayin eder Ar'nin sıfırdan Ac'ye kadar değişimini pals genişliğinin sıfırdan 180 dereceye kadar değişimine neden  olur.

Şekil 1

ÇOKLU PALS GENLİK MODÜLASYONU
Bir invertörün harmoniği çıkış geriliminin her bir yarım saykılda bir çok pals kullanmakla azaltılabilir Transistorleri iletim ve yalıtıma sokmak için gereken tetikleme sinyalleri şekil 2'deki gibidir bir referans sinyal ile üçgen dalga şekildeki gibi kıyaslanması ile elde edilir. Referans sinyalin frekansı çıkış frekansını tayin eder taşıyıcı frekans ise her bir yarım saykıldaki pals sayısını belirler tek fazlı bir köprü invertör  devresinin  çıkış gerilimi şekil 2'deki gibidir.

Tek pals modülasyonu ile kıyaslandığında  distorsiyon faktöru  oldukça azaltılmıştır  bununla birilikte  güç transistorlerinin iletim ve yalıtım sayısının fazla olması anahtarlama kayıplarını artırır. Her bir yarım saykıldaki  pals sayısının fazla olması düşük dereceli harmoniklerin  genliğini azaltır.

Şekil 2

SİNÜSODİAL PALS GENLİK MODÜLASYONU
Bu teknikte  her bir palsın genişliği sinüs dalgasının  genişligi ile orantılı olarak değişir
Distorsiyon faktorü  ve düşük dereceli harmonikler önemli derecede azaltılır.

Tetikleme sinyalleri şekil 3 ve şekil 4'deki gibi bir sinusoidal referans sinyali ile bir bir üçgen dalga taşıyıcı sinyalin kıyaslanması ile elde edilir.

Endüstriyel uygulamalarda çok sık kullanılan bu modülasyon  SPWM  kısaltması ile tanınır. Referans sinyalin frekansı invertörün çıkış frekansını belirler her bir yarım saykıldaki pals sayısı taşıyıcı frekansa bağlıdır.

Şekil 3

Şekil 4

MODİFİED (DEĞİŞTİRİLMİŞ VEYA AZALTILMIŞ ) SİNÜSOİDAL PALS GENLİK MODÜLASYONU
Şekil 5'de gösterilen bu teknikte sinüs dalgası tepe kısmına yakın bir bölgede pals genişliği yaklaşık sabittir. Çünkü taşıyıcı dalga her bir yarım saykıl için 60 derece aralıklarla uygulanır (0 dereceden 60 dereceye kadar ve 120 dereceden  180 dereceye kadar) güç transistörlerinin anahtarlama sayısı azalacağından anahtarlama kayıpları da düşüktür.

Şekil 5