ÇOK SEVİYELİ KASKA.D İNVERTERLERDE SPWM TEKNİGİNİN KULIJANIIVII

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü

Dergisi

7.Cilt,

2.Sayı (Temmuz 2003)

(ok

Se,·iyl·li _Knskad

İn\'(�rterlerde SPWM

Tekni�inin Kullanımı

S.Tuncer,

Y.Tatar

ÇOK SEVİYELİ

_KASKA.D

İNVERTERLERDE

_SPWM

TEKNİGİNİN

KULIJANIIVII

Servet

TUNCER.,

Yetkin

TAT AR

Özet-Çok sevi

y

eli kaskarl i

n

verterlcr yüksek

gü�·lü

uygulamalar için yeni bir

güç

döniişüın seçeneği

olarak oı·taya Çlkmıştır. Bu

invcrterlct\ f

arklı

seviyelerdeki

de

giı·iş gerilimlerinden sinüzoidal bir

ç1kış g

erilimi

n

i sentezlen1ektedir. Çok seviyeli kaskad inverterlerin en

ö

ne

n

1Ji avantajı, anahtarlaına frekansını artı .. ın21dan veya invcr

t

erin gü�� çıloşıııı

azaltınadan çıkış dalga şekillerindeki harmoniklerio azaltılmasıdir.

Bu ınakalede; çok seviyeli

){

askatl iııvcrteı·lcı· için

Sinüzoidal Darbe

G

enişlik

M

odülasyonu (Sinusoidal

Pul se Width

M

odulation = SHEPW J\11) tek

n

iğinin kullanımı açıkJanmıştır. Bu teknik, çol{

s

eviyeli

SPWM tekni

ğ

i olar al{ adlandırılır. Çok seviyeli SPWM tek

n

i

ğ

i basit, etkili ve geniş nıodi.ilasyon

indeksi aral

ı

ğ

ı

n

da iyi sonuçlar vernıektctlir.

Anahtar Kelimeler-Çok Seviyeli Kaskad

İn'\'erter,

Çok Seviyeli

SPW�vl T

ekn

i

ğ

i

.

Abstract-

The

m ultilevel cascad e i nvcrt ers are eınerging as a new brecd of po·wcr convcrter optiun for high power applications. Thesc invcrtcrs are to

s

y

n

thesize a sin u

soidal output

voltag

e

froın several 1evels

of de

inpu

t

voltages

.

()ne of the signifiran

t

a

d

vantages of muıltilevel cascade invcrtcrs is the harmo

n

ics reduction in the output

wavefornı

\Vithout

inercasing switchnng fre

q

uency or decreasiııg the inverter power output.

This paper

concerns using

of sinusoidal pulse

\\'İdth

n1odulation

trchnique (SP"'l\'1) for multilevel

cascadc·

i

n

verters. This technique is callcd nıulti levcl SPW:\1 te

c

hnique. The ınultilevel SP W

.l\1

technique is a

sin

1

ple and effectivc, and gives good results in a '''ide range of n1odulation ind ex.

Key Words- Mu

ltilevel (:ascade In verter, 1\llultilcvel SPWM

T

ech

n

ique.

S.Tuncer,Y

!atar; F�rat

_{Ün1versite;;i F.lektronik-Bilgi<;ayar Lğılinıi,}

23119,Elazıg

e-p os

ta· stuncer@fıı

_{at.edu. tr, e-posta:}

ytatarvr�f1r:ıt.rdu tr

I.

GİRİŞ

(,.�ok seviyeli

ın\

Lr

te

r

l

e

r (ÇSİ) son yıllarda, özellikle

yük

se

k

güç 1 ü uygulu nıalar i�: i

ıı

o ldukça ılgi çckmektedir.

Bu

invcrter]cr: kesintjsiL güç kaynakları, statik

V AR

kon1panzdtöı le ı \c

�ürücü

sı�tt!tnler g ibi e

n

d

üstriy el u

y

gulan1alarda

yaygın olarak

kullanılırlar [1-12).

Y

üksek

güçlii uygulaınalarda klasik invcrteıleı, düş

ü

k verim,

bii

yük transfon na t

ö

rlerin

ku I

l

a

nılı

n

ası nede nı ile yüksek

tiy

a

t ,

dv/dt

ve

dı 'dt

'nin bir sonucu

o

l

ar

a

k güç de vreleri

üzerinde

biiyük

ak

n n-geri li nı

da

rbeleıı gibi

dcr

a van

ta j

1 arn

�a

hiptirler.

l

)ev

ı c topol<J

j

ilen nedeniy1e

('S�

ler ise yük�ek gü\·lii uy

g

ulanı

a

lar ıçin yeni bir güç

donü�ün1 sıstcınidir.

�·si

'ler kla�ik inverterlere göre; çıkı� gerilin11niu lıarınonık sprktrun1u, vcrin1,

akım­

geriliın

darhckıı

\l� güç faktüıi.i

aç

ısı

n

d

an

daha

iyi bir

pcrförnıans�'

sahıpt1r

[2].

İlk ç�sl

devıe�i

1981

y

ı

lın

d

a Nab ac

tarafından

geli�tınlnıiştır [4}. (,'ST'Icı

fa

r

k

lı dt: gcrilin1 seviyelerini sentezteyerek sınü/nidaJ

f(1rına yakın

bir çıkış gerilimi oluşrururlar.

Bu

invcr

t

e

rlerin en

önen1li

avantajı,

auahtarlanıa rrckan�llll arlınnadan veya

invcıterin güç

çıkışını

aza ltınadan çı k

IŞ

dalga şekillerindeki

harınonikleriıı _{azall11nıa�ıdır l}

2,

_'j.

En

çok k

ul l anıl

a

n

c,·si

tı

p

leri

r3l;

•

l)iyot-kcııctlcınc1ı

('Sİ,

• Ka pası tc-kenctlt·ıneli

ÇSL

•

Kaskad (:;'Sİ.

Kas k ad

ç·si

'lu

yukaııda belirtilen

inverter tiplen

aras

ında en

az

�;ı)

ıda

de"

re c lcn1anı gerektirir ler. Bu

invc:rtcılcrde

�·ıkt�

geıılınıinin seviyesi taın köpr'j hücrelerin

eklennıesı veya çıkarıJn1ası

ile kolaylıkla

ny

a

rl

a

na

b

ilir

.

Bununla

hırlikte,

de

k

a

ynakların çoklu

yapı�t

ile

de

_nıa_l

_ı

y

_et

aıtar. Bu

_{invcrterdc her bir seviye} aynı yapıda olduğu

içın

pahct devre

h

aline getinnek ıniinıkündii r.

11u

konfigiirasyon

son

7amanlarında

AC

güç kaynaklan ve ayarlanabilir

hız

sürücü

nygulanıalarıııda oldukça

popüler olmaktadu (5].

Şekil 1

·de üç-faz h

"-seviyeli

kaskad

in verterin devresi

ve

ı

i lnıiştir.

Ş

ek

ı

l l

\len

görüleceği üzere, her bir tanl­

köprü

hücrenin

\--.ıkı

ş

gcı iliınlcri seri olarak

bağlanarak

faz

geriliınleı ı elde

cdihr.

Böylece,

faz

gerilimi iki inveı

te

ı

köprüsünün

çıkış

gerilunlerinin toplamı

SAU Fen Bilirnleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cilt, 2.Sayt

(Temınuz 2003)

A �. • s.l s .. _' B E N s _ı s _ı s ... c

Şcldl

ı. Üç-faz 5-seviyeli kaskad _{inverterin gOç devTesi}

I<askad

i

nverterle_rde her bir hücre farklı bir de

kaynaktan beslenir ve hücrelerin çıkış

g

eril

iml

er

i

sentezlenerek

şe

kil

2

'de gösterildiği gibi faz gerilimleri

elde edilir. Burada_,

V

_{.. AN} ol

a

rak beliitilen A fazının

referans değer

i

d

i

r

.

Anahtarıann farklı koınbinasyonları

ilc

her

bir

in

ver

t

er

k

öptüsünde sev

i

yesi

+E

,

-E

, ve O

o

l

mak

üzere 3

farklı çıkış ger

i

l

inıi

oluşur. Kaskad

inverterdc tam köprü h

üc

reler

i

n çıkış geıilimlerini

sentez

i

e

m

ek için

tüın

ana

h

tarla_nıa duıun1ları Tablo I'de

vcrihniştir.

B

urad

a

ı

durumu

ilgili

anal1tarın ka

p

alı

olduğunu ve

O

dtuuınu anahta

r

ın açık olduğunu

belirtmektedir.

Tablodan görüleceği üzere, V 1 ve

V

5

çıkış sev

i

yes

i için s

adece bir anahtarlaına durumu

alınasına karşın,

orta seviyelerde birden

daha

fazla

anahtarlama

durumu

mevcuttur. İnverterin çtkış

faz

gerilin1inin

s

ev

i

ye

sayıs1 ise, ın-2s+

1

bağıntısı ile

hesaplanır.

Burada s; de ka

yn

ak

la

rın sayısıdır. Öıneğin;

S-seviyeli

kaskad

inverterlerde

her fazda 2 a det

taın­

köprü

hücre

ve 2 adet izolas

y

o_nlu de kaynak

bulunmaktadır. �v"�o�

�

.... 4

V

v, • \' _ı

�

_VAN

2E

�

""'

E E

V

"---

_{_..}

�

Şc�il

2. 5�scviyeli

kaskad

inverterde V AN faz gerilinıı ve tam köprü

hücrelerin çıkış gerihmleri.

Bir

ınvcrterin perfomıansı çıkış gerilinunin haı.monik

bileşen

l

er

i

ilc

ilişkilidir.

Güç

elektron

i

ğ

i araştırmacıları böyle dalga şekillerindeki harmanikieri azaltmak

için

bir

çok konn·ol teknikleri üz

e

r

i

ne çalışmaktadırlar. Bugüne

kadar inverter topolojilerine uygu

l

anan bir çok kontrol

57

Çok Seviyeli Kas ka d invertel'lea·de

SPWM

Tekııiğinin Kullanımı

S.Tuncer, Y.Tatar

tekniği

vardır.

ÇSİ topoloj ilerinde en çok kullanılan

kontrol te

kn

i

kler

i

şunl_ardır

[3];

• Sinüzoidal Darbe GenişJik Mod

ü

lasyon

(SPWM)

te

kniği

•

S

e

ç

ilen

ham1onikleri

yok eden

SHEPWM

tekıuği

• Uzay Vektör Darbe Genişlik

M

od

ü

las

y

on

(SVPWM)

t

ekn

i

ği

.

SPWM tekniği

aşırı ınodülasyon bölgesini

de

( 1

<Ma )

içeren tün1 çalışma koşullannda ıyı sonuçlar

vermekted

i

r

.

B _u t

ekn

ik basit yapısı nedeniyle

tercih

edilir.

Tablo 1. 5-scviycli kaska<.l in verterin A-faz geri1 i min in seviyeleri ve

anahtarlama durumlaı·ı.

.

VAN _f-· -Anahtarlama duıumları

Faz

ger

i

linı

1

Sı Sı s3

s4

s

1'

s2.

SJ'

s4'

1-- ··--V5=2E 1

o

o

ı

ı

o

o

ı

o

o

ı

ı

1

o

o

ı

V4=E

ı

ı

o

o

1

o

o

ı

ı

o

o

ı

ı

ı

o o

ı

o

o

ı

o

o

1

ı

o

o

ı

ı

ı

ı

o

o

o

1

1

o

1

o

o

ı

V1=0

1

ı

o

o

o

o

1

ı

ı

_o

_o

ı

o

ı 1

o

o

o

1

ı

o

o

ı

ı

1

ı

o

o

ı

ı

o

o

o

o

ı

ı

o

ı

ı

o

V

2

=

-

E

o

ı

ı

o

ı

ı

o

o

o

ı

ı

o

o

o

ı

ı

ı

ı

o

o

o

ı

ı

o

V 1 = -2E

o

ı

ı

o

o

ı 1

o

--

-·-Bu

makalede

;

çok sev

i

y

eli

SPWM 4ekııiği

ile

S-seviyeli

kaskad i nverterin çıkış geriliminin genlik ve frekansının

kontrolü yapılnıaktadır.

Bunun

için;

ilk

olaı (.lk en çok kullanılan çok

seviyeli

S

P

W

M tekniklerine yer veriln1iştir.

B

ah

sedi

l

en her çok se

v

iyel

i

SP

WM

t

e

kni

ği

için taşıyıc1

sinyallerin

dağtlunları, elde edilen çık· geril

i

n1i

ve ham1onik analizleri için sonuçlar ver

i

lm

i

ştir.

İkinci olarak, çok s

e

viyel

i

SPWM tekn

i

ğ

i

kullanılarak,

belirli bir mo

dü

las

y

on

indeksi

için inverter çık

ı

şın

d

a

üç

f

a

zlı geriinnler elde ed

ih

n

iş

olup bir yıldız-bağlı R-L

yük

c;;istcn1İ bes

J

eı

ımi

şt

i

r

.

II.

ÇOK SEVİYELİ

SPWM

TEKNİKLERİ

SPWM

tekniği _{kare dalga içerisindeki harmonikleri}

elenline eden en esk

i

tekniklerden birisidir [2].

Bu teknikte, taşıyıcı sinyal ile referans sinyaller

karşılaştırılarak

i

nverte

r

devresindeki anahtarlar için

g

e

re

k

l

_{i tetikleme sinyalleri elde edilir. Taşıyıcı sinyal}

ola:ak çoğunlukla üçgen da

l

g

a şekl

i

kullanılır [1 ,

6

]

.

çsr

ler için

k

u

l

lanı

l

an SPWM teknikleri,

iki

sevıyeli

SAU Fen Sılimieri _Enstitüsü

Dergisi

7

.Ci lt, 2.Sayı (Temmuz 2003)

genişletilmiş halidir [ 1]. Çok

seviye

li

SP W M

tekniğinde

referans

sinya

l

le

ri

aynı kaln1ak

ş

artıyla taşıyıcı

sinyallerin sayıs1 inv_eıt_eri_n seviyesine bağlı olarak

artınlır.

İnverterin sev

i

ye sayısı m olarak alınırsa gcnliği

ve fre

k

ans _ı birb

irin

e e

ş

it m-1 tane ta

ş

ıy_{ı c ı} siny

a

l

gerekir.

B

ö

y lece bu taşıyıcı siny aller

her

faz için referans

olan

siııüs

da

l

g

a

l

ar ile karşılaştınlır.

ÇSİ,lerde modülasyon indeksi ve

frekans

indeksi

sı

r

asıyla şu şekilde be

l

irtilir

[1].

1\.nı

�1

= ----a (nı-- l)Ac f

Mf=

c fnı Burada;

Am :Referans sinyalin gerıli ği,

A c :·

T

aşıyıcı siny

a

li

n gcnliği,

f

m :Referans sinya

l

in

frekans

_ı,

f c :Taşıyıcı sin ya lin frekansı.

(1)

(2)

Çok sev

i

yeli

SPWtv1

teknikleri taşıyıcı sinyallerin

pola

r

i

t

e

ve

faz değişimine göre

iki g

rupta

incelenir [ 5,8].

11.1 Taşıyıcı S

i

ny

alierin

Polarite

Değişimi

Bu teknik> taşıyıcı sinyallcrin muhteınel dağılın

ıl

arı için

karşılaştırmalı bir değerlendim1eye dayanır. 5-seviyeb bir inveıterde taşıyıcı s

i

n

yal

l

erin dağılımı için

3

far

k

lı

yol mevcuttur [5].

1 .

A-Tipi: Tün1 taşıytcı s

i

nya

l

l

er aynı fazdadır.

2. B-Tipi: Tüm taşı yı cı sinyaller birb

i

rine zıttır

3. C-Tipi: S

ıfır ref erans değerinin üs

tü

n

d

eki tüm taş

ı

yıcı

s

in

yaller aynı fazda _ve bu referans değ

e

ri

nj

n altındaki

taşı yı cı sinyaller ters fazdadır.

Ma =

0.85,

frn=50lız

ve

fe =

lkhz se

ç

ile

r

e

k

, taşıyıc1

sinyallerin

p

ola

r

i

te değ

i

şi

mi

için benzetimler yapı1mış ve

sonuçlan şekil

3-5

'

d

e verilmiştir. Şekiliere dikkat

edilirse; inverterin faz gerilimi

S

-seviyel

i

olup,

temel

bileşeni 50 hz'de ınevcuttur.

T

aşıyı_cı sin

y

a

li

erin farklı şe

kill

erde dağılımlan ile her

bir dunnnda çıkış gerilinnnin spektral yapısı da

farklılıklara sahiptir (şekil 3-5). Bu te

kııik

te; düşük dereceden

h

arm_oni

k

le

r

yok edilmekte

fakat

taşıyıcı

sinyalin

frekansında

ve yan

bant

frekanslarda harmoni

k

ler oluşmaktadır.

T

a

ş

ı

y

ıcı sinyalin

fr

e

k

ansı

temel frekanstan ol

d

u

kç

a

y

ü

k

sek seçildiğİnden bu

harmonikler çı

k

ı

ş

gerilinıinde büyüklük a

ç

ısınd

a

n önem

arz

etmezler. Ayrıca

g

ere

k

l

i

göıüldüğü takdirde filtre

devreleri ile

de

yüksek dereceden

harmonikler

yok

edilebiln1ektedir [ 51.

58

1 E O -c Q) <.9

(,·uı,

�t'' i� (.•1 i Ka�kad

irn

_{«.·rterlerde..._ PWM}

Tekniğinin

_Kulinnıma S.Tuncer, Y.Tatar -1 OL---�₀� .0�_05�------0�071 ---��0 _{0�1 5�--}�_{0 02} Zaman(sn)

�

1 _{• ,-}- - • • • ·-E ,- - "- -·ı:: o fo- ,... Cl> O) _{� ,.... ""} -t-.J ro _-1 lL . _• - _--.- ...1 o o 005 0.01 0.015 o 02 1 • Zaman(sn) • ,... > -.X. os _• c:: (1} �

���

o ... - - � � o 500 1000 1500 2000 2500 3000 Frekans(Hz)

Şekil

3. A-Tip ı ıçın dalga �cJ..liiCll

1 o -1 0�---�0�0�05�---0�0-1 _________ 0 �_0-15 ______ 0� 02 1 . ·-E ... o 1-'-Q) O> � > .._.. � 0.5 c: Q) <..') 1 E _o -1 o 1 � E 1""" ·c Q) o -O>

�

LL -1

r-o Zaman( sn) _ _:.1""" " - .... "-ı....- r-r- ,.... -1 1 -

-:-

-o 005 o 015 5 00 ₁₀₀₀ 1500 2000 2500 Frekans( Hz)

Şekil4.

R-Tipi için dalga şckilJeıi

..._ o 005 _{0.01 0.015} Zaman( sn) r-

r-=- ,....

" -,-u '- _,... u .-r • .... _... -:- -0.005 0.01 0.015 .-• ... ... • o 02 3000 0.02 ,.... -. 0.02 1 r----,---,...--:Z::.:.a..;,;..1 ' _{m� a n�(.=.:s n.:,.{,)_�----}1 • "T _{--__,} > ... � = o 5 c . Q) (.9 0

�-�·�A�LAA�-����A�--�--���-�·-D-��

o soo 1000 1500 2000 2500 3000 Frekans(

Hz)

SAU Fen Billroleri Enstitüsü Dergisi

7 .Cilt,

2.Sayı (Temınuz 2003)

II.

2

Taşıyıcı

Sinyalierin

Faz Değişimi

Bu

teknikte;

taşıyıcı sinyaller birbirleri ile fazlan

kaydınlmış durumdadır lar[

1 ,2,

I

O, 13]. Örnek

olarak;

S-seviyeli

bir

i

n

ve

rt

e

rd

e şekil 6'da gösterildiği gibi

90°

'l

i

k

faz farkı ile taşıyıcı sinyaller oluşturulmuştur.

Taşıyıcı sinyallerin, seviye sayısına bağlı olarak ne kadar

kaydınlacağı

(3)

denklemi

yardımıyla hesaplanır.

360°

e�

--m-ı

Burada;

8

faz kaydu·ma

açısıdır.

(3)

Şekil

6'da

M a

= 0.85, f.n=SOhz ve

f

c ==

lkhz ıçın

taşıyıcı sinyallerin

faz

değişiinine göre benzetiın

sonuçlan verilmiştir.

Faz gerilinlinin

harmonik

spektrumundan görüleceği üzere

teınel

b ileşenin genliği

bölüm II.l 'de verilen

çok seviyeli

S

P

W

M

teknikleri ile

aynı değerde olmaktadır. Bununla birlikte,

bu

teknik te

inverterin çıkış akınu ve gerilinrindeki toplaın harmonik

b

o

zu

l

m

a

(THD)

daha düşüktür

[1].

1

�

E _o ·r: 4> (9 -1 ·-E · -·c O cı.ı O'J N

�

-1 o ı-r- -� o 0.005 F'"'r- � '- '-• o 01

Zaman(sn)

. '-- ·- ı-r _L 0.015 r r r ı-ı- '-J .... 0.005 0.01 0.015 .... 1 _{,..__._..,...} _ _.

Zaman_{snj

_{. .}

-�

� 0.5 c: Q) <!> 500 1000 1500 2000

Frekans(

Hz) 2500 0.02 r r-• 0.02 . 3000

Şekil6. Taşıy1c1 sinyahn

faz değişimine ilişkin dalga şek111eri

SPWM

tekı1

iğinin gerçek zamanlı uyg ulaınalarında

yüksek

hızlı mikroişlemeilere ihtiyaç vardır.

Bu durunı

basit yapılarına

karşın

bu telrniğin dezavantajını

oluşturur. Bununla birlikte, mikroişlemcilerdeki son

yıllardaki gelişmelere paralel

olarak

artık SPWM

tekniğinin bu dezavantaj ı da

ortadan

kalkmaktadır.

Üç-fazlı inverterlerde, her faz hacağındaki

anahtarlaı- için gerekli tetikletne

si.nyalini üretmek için

iki

farklı yönten1

kullanılır

(9].

Bi

i

inc

i

yöntemde; bir taşıyıcı sinyal

kümesi

120°

fazı

kaydırılımş sinüzoidal

referans

dalgalarla karşılaştırılnıaktadır (tek-faz n1odülasyonu).

İkinci yöntemde

ise

3

fark lı

taşıyıcı sinyal k

ü

mesi kendi

aralarında

120°

faz farkı

ile

yerleştirilir ve sadece bir

59

Çok Seviyeli

Kaskad

İ.nvertcrlerde

SPWM

Tekniğinin Kullanunı

S.Tuncer, Y.Tatar

referans sinüzoidal

dalga.

ile karşılaştınlır (üç-faz

modülasyonu).

III.

5-SEVİYELİ KASKADİN V

E

RTER

İLE BİR

R-L

YÜI( SİSTEMİNİN

BESLENMESİ

Çok seviyeli

SPWM

teknikleri kullanılarak istenen

genlik

ve

frekansta

üç-fazlı

gerilimler

elde

edilebilmektedir. Bö

lü

m li' de b

a

h

se

d

i

len

tek faz

modülasyonu

kontrol

mantığına göre şekil

1

'de verilen

S-seviyeli kaskad inverter çıkışında

üç-fazlt

gerilimler

üretilerek

bir

yıldız

bağlı

R-L

yük

sistemi beslenmiştir.

Taşıyıcı sinyallerin po

larite

değişinıi kısmında

açıklanan

A-tipi için benzetimler yaptln1ış olup, sonuçlan

şekil

7-8

'de

veritıniştir.

Tüın

benzetim

sonuçlan

MA TLAB/SIMlJLlNK

kullanılarak

elde edilnıiştir.

Benzetirnlerde kullanılan

devre

parametreleri Tablo II' de

görülmektedir.

Şekil 7-8'deki

faz

geriliınİ ve

f

a

z

-f

az geriliınJerinden

görüleceği üzere; ÇSj topolojileri

ile

klasik iki/üç

seviyeli

inveıterlerden daha düzgün

bir

çıkış

gerilimi elde

ediln1ektedir. İnverterin seviyesi

artın]ırsa çıkış dalga

şekli sinüzoidal fonna daha

yakın

olacağından,

doğal olarak

"Toplam Harmonik

Bozulma

(

THD)

"

azalacaktır.

Tablo

II. Devre parametrele:-}

Modülasyon

indeksi. Ma

Referans

sin

ya lin frekans ıl jm

Taşryıcı sinya/in frekans

ı,

fe

DC hat gerilinıi

Yük direnci.

R

Yük

indüktansıJ L

�

200 ·-E -·ı:: <lJ O> o

�

-200

: 0.85

: 50hz

:

lkhz

: JOOV

: JO.Q

: JOmH

�

--�

�

---

��--

�

�

----

��--�

o 0.02 0.04 0.06 0.08 _{O. 1}

Zaman(sn)

> 400�----�---��---�--� ..._... E 200 -·ı:: <lJ _o O>

�

-200 .... ı

�

-400 LL �----�----�---�--�----� o o 02 0.04 0.06 0.08 0.1

Zaman( sn)

20r---�----�--��----�----� o -20 �----�----�----�----�----� o 0.02 0.04 0 . 0 6 0.08 _0.1

Zaman(sn)

SAU Fen Dilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt, 2.Sayı

(Temnıuz 2003)

�

40�---�---

�----�---. ·-· E · -·c QJ O> N ro

�

�

-

40

1

�

---��--

--

�--

--

�

�

�

--

--�

0.005 0.01 0.015 0.02 o

40(•

.!>ı: 'c 20C Q) (.!) Zaman(sn) • • • • • • o LL��·--��-����--·��-�·---·----0 500 1000 1500 2000 2500

3001

Frekans(Hz)

Şekil

8. Faz-faz geriliminin frekans analizi

ıçın

dalga şekilleri

( f

=

50hı )

.

III. SO�lJÇ

Bu rnakaledc;

ilk olarak S-seviyeli

kaskad ÇSİ

devresinin

an

a

l

iz

i

ya

p

ı

l

dı ve

daha

sonra

tün1

mo

d

ü

l

a

sy on indekslerinde iy1 sonuç

ve

r

en çok seviye

l

i

SPWM telaıikleri açıkl

a

ndı

. Daha son.ra bu

inverter

çıkışında e

l d

e edilen üç-fazh

ge

ril

i

m

l

e

r

ilc

bir

R-L

yük

siste

mi

n

in

besleniln1esine

yönelik benzetin1ler yapıldı.

M

akaleden

elde

e

d

i

le

n sonuçlar aşa

ğ

ıd

a

özetlenmiştir;

• Çok s eviyeli kaskarl inverterler, yüksek güçlü

uyg

u

l

a

nıa

l

ar için çok clverişhdir.

Basit

ve modüler

yapılan ne

d

eniy

l

e

bu inverterlerde

se

v

iye sayısı,

anahtarlama elemanının akım-gerilim değerlerinin müsaade e

t

t

1

ğ

i

sınırlara k

a

d

a

r

artuı.labilir. Bu

inv

e

rte

r

l

e

r

, fuel ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir

ener

j

i

kaynakları

ile

ı\C

cihazJar ara

s

ınd

a ideal bir

ara

yüz

oluşturacaklardır.

• Çok seviye 1 i

in verterler

iç

in

kullanılan SPW!\1

tekniklerinde,

taş ıyıcı sinyal1erin f

a

r

k

l

ı şekillerde

dağılınıları ilc çıkış

faz geriliminin s

pe

k

tra l yapısında

da

farklılıklar oluşn1aktadır. Btmunla b

i

rl

i

k

te,

temel

frekanslardak i genl

i

kler

birbiı-ine

çok

yakın

değerdedir ler.

• İnverteriıı faz geri1inı.indeki harınonikler sadece

taşıyıcı sinyalin frek

a

n

s

ının yan

b

a

ntl

a

rınd

a

o]uşnıaktadır. Taşıyıcı sinyalin frekansı temel frekanstan büyük seçildiğinde,

b

aş

k

a b

ir deyişl e

frekans indeksi büyük

seçildiği takdirde,

bu yan bantlarda oluşan gerilim harmo

n

ik ler

i

büyüklük

açısından önen1 arz ctn1ezler.

KAYNAKLAR

1 Lund

R.,

Manjrekar M.D., Steimer

P. and Lipo

T.A.�

Control Strn te

g

ies for a Efiybrid Seven-Level Inverter, European

Power Electronics

Conference, Sept.

1999, Lausanne

Switzerland.

2 Sirisukprasct S., Lai

J.S.,

Liu

T.H.,

Optinıunı

Harnıonic Reductıon

vvith

a Wide Range of Modulatzon lndexes for

MuZtilevet

Converters.

60

Çok s�viyeli _Kaskad

inverterlerde

_SPWM

Tekniğinin Kullanarnı

S.Tuncer,

Y.Tatar

Annual Power Electronics

Seminar,

September

19-2 1,

1999,

Vi

r

g

i

nia Tech., Blackburg, VA.

3

La i

J.S.,

Peng

F.Z.,

Atfultilevel Co n verters-A

Nel1.1

Breed of Power

Converters, I

E

EE

Trans. Industry

App., pp.509-5 17, May/June 1996.

4

Nabae

A.,

Takahashi I.)

A

kagi

H.,

A new Neutrai-Point-Clarnped PWA4 bı verter,

IEEE

rfrans. Industry

Applications, Yol.

19 No

6, Nov/Dec. 1983,

pp.

1057-1069.

5

C

aıTara G., Gardella S.,

�archesoni M.,

Sa

l

uta

rİ R.,

Sciutto G.,

A Ne)!1.' Multi/eve/

PWM Method: A

Theoreıical

Analysis.

IEEE

Trans.

Po\vef

Electronics, \'ol. 7, No.3 ,

J

uly

1992.

6

Rendusara

D.A.,

C

en

g

el ci E., Enjeti P.N.,

Stefanovic V.R.,

Gray

J .W.,

Analysıs of Common

Mo

d

e

Voltage-

"Neutra

l

Slıifi"

i

n

Medium Voltage

PWN!

At!fustable Speed Drive (MV-ASD) Systems,

IEEE Trans.

P

o

wer

Electronics.

V

ol.

15

No.

6

Nowembwer 2000.

7

Ma

nj

re

ka

r

M.D.,

Steimer

P.,

Lipo

T.A., Hybrid

Multi/eve! Po,.,ver

C

anversi

o

n Syste1n: A Competiti11e

Solution for J-ligh Power Applications. IEEE-IAS

Conf. Rec. Phoenix,

AZ.

Vol.

3.

pp.

1520-152 7.

October 1999.

8

Mwiınyiwiwa B.,

\Volanski

Z., Yang C., Ooi B.T.,

J\1ultimodulator Multi/eve/ Can

v

erters 1vitlı

Jnput/Output Linearity,

TEEE

Trans.

Industry

A

p

p

l

ic

a

tions, Vol.

33

No.5, Semtember/October

1997.

9

W

a

l

k

er

G.,

L

ed\vic

h

G.,

Badwitdth Consiclerations

for ı\tfultilevel Canverters,

IEEE

Trans.

Povler

Electronics,

\f

ol.14, No.l,

Ja

nu

ary

1999.

1 O Matsui

K

.

. Kawata Y.,

lJeda

F.,

Application of

paral/el Co11necıed

NPC-PWM

Jnverters lvith

Mult

i/

ev

e

! Modulation

.for A C'

Motor Drive,

IEEE

'fran.

Power

Electronics,

Vol.

15, No.S, Semtember 2000.

11

J

i

a

n

g

Q.,

Lipo

T.A.,

Svvüching Angles and DC Link Voltages

Optinu:zation for

M

ultileve

l

Cascade

lnverters, Elcctric

Machines and Power

Systems

Conf.

1999.

12 Ki

e

f

em

d

o

r

f

R.,

V

e

nk

atar

a

manan

G .,

Manjrek:.:

M.D.,

A

Power

Electronic

Tran5former (PET) [ed

Nine-level H-Bridge

lnverter

for Large lnduction

1\1otor

_{Drh'e.\, IEEE}

I

n

d

. App. Socie�' Annual