/ Resonant and Soft Switching Techniques in Power Electronics / Resonant and Soft Switching Techniques in Power Electronics

(1)

2022 - 2023 / 9103026492014 - Resonant and Soft Switching Techniques in Power Electronics / Resonant and Soft Switching Techniques in Power Electronics

GENEL TANIM / GENERAL DESCRIPTION

Ders Adı / Course Name Resonant and Soft Switching Techniques in Power Electronics / Resonant and Soft Switching Techniques in Power Electronics Ders Kodu / Course Code 9103026492014

Ders Türü / Course Type

Ders Seviyesi / Course Level Third Cycle / Third Cycle

Ders Akts Kredi / ECTS 9.00

Haftalık Ders Saati (Kuramsal) / Course Hours For Week (Theoretical)

3.00

Haftalık Uygulama Saati / Course

Hours For Week (Objected) 0.00 Haftalık Laboratuar Saati / Course

Hours For Week (Laboratory) 0.00 Dersin Verildiği Yıl / Year 1

Öğretim Sistemi / Teaching System Face to Face / Face to Face Eğitim Dili / Education Language Turkish / Turkish

Ön Koşulu Olan Ders(ler) /

Precondition Courses Yok None

Amacı / Purpose Yüksek anahtarlama stresi, frekans ile doğrusal olarak artan yüksek anahtarlama güç kaybı, elektromanyetik girişim oluşturan büyük di/dt ve dv/dt değerleri, klasik sert anahtarlama tekniği kullanan güç dönüştürülerinin boyutlarını ve ağırlığını azaltmada, yani güç yoğunluğunu artırmada, en büyük engellerdir. Bu derste anahtarlama kayıpları, sert anahtarlama ve yumuşak anahtarlama mekanizmaları detaylı olarak incelenecektir. Hem geleneksel rezonans dönüştücüler, hem de yumuşak anahtarlamaya güncel yaklaşımlar üzerinde durulacaktır.

High switching stresses, high switching power loss which increases linearly with the switching frequency, large di/dt and dv/dt that produce large electromagnetic interference are big obstacles to reduce the converter size and weight and hence to increase power density in power converters in which classical hard switching technique is used. The course includes a detailed study of the mechanisms of switching loss, hard switching, and soft switching. Both traditional resonant converters and up-to-date approaches to soft switching are included.

İçeriği / Content Anahtarlama kayıpları, sert ve yumuşak anahtarlama teknikleri, frekans domeninde (sinüzoidal yaklaşımıyla) ve zaman domeninde (durum hal analiziyle) sürekli-hal analizi, ortalama anahtar ve fazör dönüşüm metotlarıyla küçük işaret modellemesi, sıfır akım anahtarlamalı ve sıfır gerilim anahtarlamalı yarı-rezonans dönüştürücüler, yarı-rezonans kare dalga dönüştürücüler, çoklu rezonans dönüştürücüler, aktif kenetlemeli forward ve flyback dönüştürücüler.

Switching loss, hard and soft switching techniques, steady-state analysis in the frequency domain (using sinusoidal approximation) and time domain (state plane analysis), and small-signal ac modeling using the averaged switch modeling and the phasor transform method, the zero current switching (ZCS) and zero voltage switching (ZVS) quasi-resonant converters, quasi-resonant square wave converters, analysis of multiresonant converters, active clamp forward and flyback converters.

Önerilen Diğer Hususlar / Recommended Other Considerations

Yok None

Staj Durumu / Internship Status Yok None

Kitabı / Malzemesi / Önerilen R. W. Erickson, D. Maksimoviç, Fundamentals of Power Electronics (Second Edition), R. W. Erickson, D. Maksimoviç, Fundamentals of Power Electronics (Second Edition),

(2)

Öğretim Üyesi (Üyeleri) / Faculty

Member (Members) Assoc. Prof. Mutlu Boztepe

ÖĞRENME ÇIKTILARI / LEARNING OUTCOMES

1 Rezonant dönüştürücüleri frekans domeninde analiz edebilme Analyzing resonant dc-dc converters in frequency domain

2 Sıfır akımda anahtarlama tekniklerini anlama understanding zero current switching techniques

3 Rezonant, yumuşak anahtarlama ve PWM dönüştürüclerin temel karakteristiklerini öğrenme Learning the main characteristics of resonant, soft switching and PWM converters

4 Sıfır gerilimde anahtarlama tekniklerini anlama understanding zero voltage switching techniques

5 Sıfır gerilimde geçiş tekniğini anlama Understand the zero voltage transition switching techniques

HAFTALIK DERS İÇERİĞİ / DETAILED COURSE OUTLINE

(3)

Hafta / Week

1

Teorik Dersler / Theoretical Öğretim Yöntem ve

Teknikleri/Teaching Methods Techniques

Ön Hazırlık / Preliminary

Uygulama Lab

Standart sert anahtarlama kullanan dönüştürücülerde anahtarlama kayıplarının hesaplanması

Calculation the switching losses in standard "hard-switched" PWM converters

2

Frekans domeninde resonant dönüştürücülerin analizi

Analysis of rezonant converters in frequency domain

3

Seri rezonans DC-DC dönüştürücünün analizi

Analysis of series rezonant DC-DC converter

4

Paralel rezonans DC-DC dönüştürücünün analizi

Analysis of parallel rezonant DC-DC converter

5

Rezonant dönüştürücülerde yumuşak anahtarlama, Rezonans frekansından düşük ve yüksek frekanslarda çalışma

Soft switching in rezonant converters, operation of above and below the resonance frequency.

(4)

6

Resonant dönüştürücülerde yüke bağımlılık

Load dependent properties of rezonant converters

7

LCC resonant dönüştürücü analizi

Analysis of LCC resonant converter

8

Yarıiletkenlerde yumuşak anahtarlama, Diyot, mosfet ve IGBT anahtarlama

Soft switching mechanism in semiconductor devices, Diode, mosfet ang IGBT switching

9

Sıfır akım anahtarlama sözde-rezonant anahtarlama hücresi

Zero current switching quasi-resonant switching cell

10

Sıfır gerilim anahtarlama sözde-rezonant anahtarlama hücresi

Zero voltage switching quasi-resonant switching cell

(5)

12

Tam köprü dönüştürücüde sıfır gerilim geçişli anahtarlama (ZVT)

Zero voltage transition (ZVT) full-bridge converter

13

Yardımcı anahtar yaklaşımı

Auxiliary switch approach

14

Dönem projelerinin sunumu ve değerlendirme

Presentation and evaluation of term projects

15

Dönem projelerinin sunumu ve değerlendirme

Presentation and evaluation of term projects

16

Final

(6)

DEĞERLENDİRME / EVALUATION

Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri / Term (or Year) Learning Activities Sayı /

Number

Katkı Yüzdesi / Percentage of Contribution (%)

60 1

Ara Sınav / Midterm Examination

40 1

Ev Ödevi / Homework

Toplam / Total: 2 100

Başarı Notuna Katkı Yüzdesi / Contribution to Success Grade(%): 40

Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri / End Of Term (or Year) Learning Activities Sayı /

Number

Katkı Yüzdesi / Percentage of Contribution (%)

100 1

Final Sınavı / Final Examination

Toplam / Total: 1 100

Başarı Notuna Katkı Yüzdesi / Contribution to Success Grade(%): 60

Etkinliklerinin Başarı Notuna Katkı Yüzdesi(%) Toplamı / Total Percentage of Contribution (%) to Success Grade: 100

Değerlendirme Tipi / Evaluation Type:

İŞ YÜKÜ / WORKLOADS

Derse Katılım / Attending Lectures 14 3.00 42.00

Uygulama/Pratik / Practice 1 50.00 50.00

Problem Çözümü / Problem Solving 4 15.00 60.00

Bireysel Çalışma / Self Study 14 1.00 14.00

Sayı / Number

Süresi (Saat) / Duration

(Hours)

Toplam İş Yükü (Saat) / Total

Work Load (Hour) Etkinlikler / Workloads

(7)

Dersin AKTS Kredisi = Toplam İş Yükü (Saat) / 30.00 (Saat/AKTS) = 226.00/30.00 = 7.53 ~ / Course ECTS Credit = Total Workload (Hour) / 30.00 (Hour / ECTS) = 226.00 / 30.00 = 7.53 ~

PROGRAM VE ÖĞRENME ÇIKTISI / PROGRAM LEARNING OUTCOMES

Öğrenme Çıktıları / Learning Outcomes Program Çıktıları / Program

1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.Rezonant dönüştürücüleri frekans domeninde analiz edebilme /

Analyzing resonant dc-dc converters in frequency domain 5 5 2.Sıfır akımda anahtarlama tekniklerini anlama / understanding zero

current switching techniques 5 5

3.Rezonant, yumuşak anahtarlama ve PWM dönüştürüclerin temel karakteristiklerini öğrenme / Learning the main characteristics of

resonant, soft switching and PWM converters 5 5

4.Sıfır gerilimde anahtarlama tekniklerini anlama / understanding

zero voltage switching techniques 5 5

5.Sıfır gerilimde geçiş tekniğini anlama / Understand the zero

voltage transition switching techniques 5 5

Katkı Düzeyi / Contribution Level : 1-Çok Düşük / Very low, 2-Düşük / Low, 3-Orta / Moderate, 4-Yüksek / High, 5-Çok Yüksek / Very high