YÜKSELTİCİ DA-DA DÖNÜŞTÜRÜCÜ UYGULAMALARI

Yükseltici DA-DA dönüştürücüler miliwatt’lık ölçeğinden yüksek gerilimli DA iletim sistemlerine kadar geniş güç dönüştürme uygulamaları için kullanılmıştır. Son zamanlarda, enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji gelişimi konusundaki önem nedeniyle hem akademi hem de endüstride alanında yükseltici dönüştürücüler üzerinde yapılan araştırmalar yoğunlaşmıştır. Bazı önemli uygulamalar: enerji hasadı, tıbbi yerleştirilebilir cihazlar, taşınabilir cihazlar, araçlar ve cihazlar, aydınlatma teknolojisi, uzay ve havacılık, ulaşım teknolojisi (otomotiv ve demiryolu), iletişim, veri merkezi, sanayi, yenilenebilir enerji ve DA mikro şebekelerde, DÜ, yüksek gerilim teknolojisi (fizik araştırması, tıbbi ve askeri), yüksek gerilim/güç DA-DA dönüştürücüler ve yardımcı şebeke uygulamalarında yüksek gerilim doğrudan akım (High Voltage Direct Current, HVDC) sistemleridir. [23], [51]-[65].

Ultra düşük güç uygulamalarında, geleneksel yükseltici DA-DA dönüştürücüler, mikro enerji hasat kaynaklarının düşük gerilimli ve/veya düşük akımlarla güneş enerjisini, mikrobiyal yakıt hücresi, ısıl, elektriksel, hareket ve titreşim ve piezoelektrik enerji kullanarak düşük gerilim seviyesini yükseltmek için kullanılmaktadır. Genellikle, DGM yükseltici DA-DA dönüştürücüler veya diğer basit yükseltici DA-DA dönüştürücüler, basitliklerinden, küçük boyutlarından ve düşük ağırlıklarından dolayı bu tür uygulamalarda kullanılır. Yükseltici DA-DA dönüştürücüler, taşınabilir elektronik cihazlarda popülerdir, batarya depolama sistemleri veya FV ve FC gibi bağımsız yenilenebilir kaynaklar elektronik cihazlar için DA bara sağlamak için giriş kaynakları olarak kullanılırlar [66].

Kablosuz güç aktarımı teknolojisinin ortaya çıkmasıyla, çeşitli düşük güçte elektronik cihaz uygulamaları (cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, el aletleri vb.) [67] ve tıbbi yerleştirilebilir cihazlar [68] için beklenen uygulama alanı geliştirilmektedir. Bu tür uygulamalarda DA-DA dönüştürücüler DA yüklerini beslemek için bir kablosuz güç

aktarım (Wireless Power Transfer, WPT) sistemini yapılandırabilir (batarya, ultra kondansatörü vb.) veya belli DA yük gereksinimlerini karşılamak ve alıcı tarafındaki gerilim yükseltmek için ayrı ayrı kullanılabilir.

Aydınlatma, güç kaynakları ve sürücü devreleri ile yüksek verimli DA-DA dönüştürücüleri gerektiren bir başka önemli sektördür [69]. Işık yayan diyot (Light Emitting Diode, LED) diyotların gelişimi, yeni bir aydınlatma dönemi açmıştır. Geleneksel aydınlatma sistemlerine kıyasla, LED sistemleri daha uzun ömürlü, daha küçük boyutlu, daha düşük enerji tüketimi ve daha iyi dayanıklılığa sahiptir, hepsi daha iyi aydınlatmaya neden olur. Yükseltici DA-DA dönüştürücüler kısılabilir LED güç kaynaklarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bağımsız sokak aydınlatma sistemleri, batarya depolama sistemlerinde DA-DA dönüşümünün kullanıldığı başka bir LED teknolojisidir [70]. Görüntü panoları, yükseltici DA-DA dönüştürücülerinin plazmalı görüntü panoları için bir güç kaynağı sürücüsü olarak veya sıvı kristal ekranlar (Liquid Crystal Displays, LCD) için arka ışık güç olarak kullanıldığı aydınlatma ile ilgili başka bir teknolojidir [60].

Otomotiv taşımacılık sektöründe, çeşitli DA-DA dönüştürücü tipleri elektrikli taşıtlar (Electric Vehicles, EV), yakıt hücresi elektrikli taşıtlar (Fuel Cell Electric Vehicle, FC- EV) ve hibrit elektrikli taşıtlardaki (Hybrid Electric Vehicle, HEV) elektrifikasyon sistemlerinde kullanılmıştır. Güç akış yönüne bağlı olarak, bu dönüştürücüler tek yönlü veya çift yönlü olarak sınıflandırılabilir [71]. Tek yönlü DA-DA dönüştürücüler, algılayıcılar, şebeke ve güvenlik ekipmanları gibi yerleşik uygulamalar için gereklidir. Çift yönlü DA-DA dönüştürücüler, rejeneratif frenleme ve yedek güçte batarya şarjı için gereklidir. Kesintisiz güç kaynağı (Uninterruptible Power Supply, UPS) çift yönlü DA- DA dönüşümünün istendiği entegre batarya depolama sistemlerinde kullanılmak üzere bir başka DA-DA dönüştürücü uygulamasıdır [72].

Yüksek güçte demiryolu taşımacılık sistemlerinde, bir çekiş motorunun frenleme modunda rejeneratif enerjisinin geri kazanımı, çift yönlü bir DA-DA dönüştürücünün kullanılmasını gerektiren kritik bir işlemdir [73]. Ayrıca, akü depolama sistemli trenler, birbiriyle bağlantılı birleşik işletim modunda DA gerilimini belirli bir aralıkta (500-600 V) korumak için çift yönlü DA-DA dönüştürücüler kullanmalı ve izoleli çalışma modunda DA (1–2 kV) gerilim hattını besleyebilmelidir [23]. Benzer şekilde, bir asansörün veya yürüyen merdiven sisteminin elektrikli motorundan aşağıya doğru hareket eden rejeneratif enerjinin geri kazanımı, çift yönlü DA-DA dönüştürücülerin

doğru şekilde kullanılmasına dayanır [74]. Demiryolu sistemlerinde tek yönlü DA-DA dönüşümü örnekleri arasında DA bara gerilimini (~700–800 V) düzenlemek için yükseltici dönüştürücü kullanan FC akülü hibrit tramvay bulunmaktadır [75]. Üstelik, yükseltici DA-DA dönüştürücüler, troleybüs uygulamalarında DA ayarlanabilir hız sürücülerinin ihtiyaç duyduğu uygun DA çıkış gerilimini sağlayabilirler.

Bilgi ve iletişim teknolojileri (Information and CommunicationTechnology, ICT) ekipmanlarını kullanımının artması, farklı standartların getirilmesine sonuçlanmaktadır. Son on yılda, 380 V DA dağıtım sistemleri geleneksel 48 V DA dağıtım sistemlerini desteklemeye başlamıştır. Sonuç olarak, ağ sunucusunda ve veri merkezi uygulamalarında yükseltici DA-DA dönüştürücüleri için artan talep vardır [56].

Daha yüksek çıkış gerilimli DA-DA dönüştürücüler tıp, askeri ve fizik deneyi gibi birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. X-ışını güç üreteci ve yüksek gerilimli CO2 lazer uygulamalarında, anahtarlamalı kondansatör gerilim çarpanları (Cockcroft-Walton çarpanı) tipik olarak X-ışını/lazer boşaltım tüplerinde yüksek gerilim seviyelerini elde etmek için kullanılmaktadır. Yüksek gerilim darbelerinin gerektiği darbeli lazerler ve radar sistemleri gibi darbeli güç uygulamalarında, kondansatör şarj güç kaynağı (Capacitor Charging Power Supply, CCPS) kullanımı potansiyel bir çözümdür. Bu uygulamada, bir kapasitif yükü (kV seviyelerinde) şarj etmek için yüksek gerilimli bir DA-DA dönüştürücü kullanılır [76]. Plazma araştırması, büyük kapasitif yükleri belirli yüksek gerilim seviyelerine şarj etmek için yüksek gerilimli DA güç kaynakları gerektiren bir başka teknolojidir.

Robotik ve motor sürücü teknolojileri, çeşitli sanayilerin üretim hatlarında ana akımın bir parçası haline gelmiştir. DA motor hızını kontrol etmek veya DA baraların gerilim gereksinimlerini sağlamak için fabrika üretim hatlarında yükseltici DA-DA dönüştürücüler kullanılmaktadır. Son yıllarda, yüksek güç elektroniği teknolojisindeki gelişmeler, yenilenebilir enerji, askeri ve endüstriyel uygulamalar da dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesinde kW seviyeleri ile yüksek güçlü DA-DA dönüştürücülerin kullanılmasına yol açmıştır [77].

AA güç sistemlerini başlangıcından itibaren, güç faktörü düzeltme (Power Factor Correction, PFC) gereksinimleri her zaman DA-DA dönüştürücülerinin kullanılmasına yol açmıştır [61]. AA iletimin gelişinden önce, güç hatları sadece DA iletimi kullanılmıştır, ancak 100 yıldan daha uzun bir süre önce mevcut olan gerilim

seviyelerindeki kayıpların artması, DA gerilimin uzun mesafeli iletim için uygun olmadığı anlamına gelmiştir. Gerilim kaynağı dönüştürücü yüksek gerilim DA (Voltage Source Converter High Voltage,VSC-HVDC), uzun veya kısa iletim hatlarında uygulanabilen yüksek güçlü DA-DA dönüştürücüler ve modern HVDC kabloların kullanımına dayalı bir elektrik güç iletim teknolojisidir [78].