Anahtarlamalı akış-grafı yöntemiyle DA-DA düşürücü dönüştürücünün doğrusal olmayan modeli ve benzetimi

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 1, 51 - 60, 04.04.2018

Baran Hekimoğlu Serdar Ekinci

Öz

Bu makalede, anahtarlamalı akış-grafı (AAG) yöntemi kullanılarak sürekli akım modunda çalışan DA-DA düşürücü dönüştürücünün doğrusal olmayan modelinin çıkarımı sunulmaktadır. Bu yöntem durum-uzayı ortalaması kavramını kullanır ve çıkarılan model, dönüştürücünün kapalı-çevrim denetleyicisinin tasarımında kullanılabilir. Anahtarlamalı devreler doğrusal olmayan dinamik sistemlerdir ve sürekli akım modunda çalışırken 2 doğrusal alt-devre içerirler. Dönüştürücüdeki anahtar sabit ya da değişken frekansla çalışırken sistemi bu iki doğrusal devre yapısından birinden diğerine değiştirir. Her iki alt-devrenin işaret akış-grafının çıkarılmasından sonra anahtarlamalı dalları kullanarak birbirleriyle ilişkilendirilmesi anahtarlamalı akış-grafı yönteminin özünü oluşturur.

AAG yöntemiyle anahtarlamalı bir devrenin hem büyük-işaret, hem küçük-işaret hem de kararlı-hal modellerini birlikte elde etmek mümkündür ve daha yüksek dereceden güç elektroniği devrelerinin modellenmesi için de kullanılabilir. Büyük işaret modeli, anahtarlamalı dönüştürücünün global davranışının incelenmesine ve dönüştürücünün tasarlanacağı bir kararlı çalışma noktasının belirlenmesine olanak sağlar. Kalıcı-hal modeli, verimin hesaplanması, girişten-çıkışa DA kazancı ya da diğer kalıcı-hal özelliklerinin belirlenmesinde faydalı olan kalıcı-hal ilişkilerini verir. Küçük-işaret modeli ise girişten-çıkışa kazanç, denetimden-çıkışa kazanç, giriş ve çıkış empedansları gibi rastgele bir değişkenden bir başka değişkene transfer fonksiyonlarını verir. Modeli doğrulamak için DA-DA düşürücü dönüştürücünün anahtarlamalı devresinin ve doğrusal olmayan modelinin PSIM yazılım paketi ile benzetimleri yapılmıştır. PSIM benzetim sonuçları modelden alınan cevapların anahtarlamalı devrenin cevaplarına tam olarak benzediğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Anahtarlamalı akış-grafı modelleme, büyük-işaret modeli, durum-uzayı ortalaması, düşürücü dönüştürücü

Kaynakça

• Abbasi, M., Afifi, A., Pahlavani, M. R. A., (2016). Signal flow graph modeling and disturbance observer based output voltage regulation of an interleaved boost converter, PEDSTC 2016 - 7th Power Electronics and Drive Systems Technologies Conference, 464-469, Tehran.
• Amirbande, M., Baghramian, A., Hassanpour S., Rivera, M., (2016). Signal flow graph modeling of a cascaded coupled inductor-based high step-up DC-DC converter, 2016 IEEE ANDESCON, 1-4, Arequipa.
• Erickson, R. W., Maksimovic, D., (2004). Fundamentals of Power Electronics, 2nd Ed., New York, Kluwer Academic Publishers.
• Kuo, B. C., (2009). Otomatik Kontrol Sistemleri (7. Baskıdan Çeviri: Atilla Bir), İstanbul, Literatür Yayıncılık.
• Middlebrook, R. D., Cuk, S., (1976). A General Unified Approach to Modeling Switching Converter Power Stages, IEEE Power Electronics Specialist Conference, 4, 18-34, Cleveland, Ohio.
• Mohammadalizadeh, P., Shahir, F. M., Shabani, M., (2015). Mathematical modeling and dynamic analysis of self-lift P/O Lou converter by means of signal flow graph, 2015 ELECO - 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering, 1097-1101, Bursa.
• Powersim Inc., (2016). PSIM User’s Guide.
• Rashid, M. H., (2003). Power Electronics: Circuits, Devices and Applications, 3rd Ed., New Jersey, Prentice-Hall Inc.
• Smedley, K., Cuk, S., (1992). Switching Flow-Graph Nonlinear Modelling Technique, PESC '92 - 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, 2, 1173-1180, Toledo.
• Veerachary, M., (2006). Modeling of Power Electronics Systems Using Flow Graphs, IECON 2006 - 32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics, 5307-5312, Paris.
• Veerachary, M., (2014). Analysis of fourth-order double boost converter, PIICON 2014 - 6th IEEE Power India International Conference, 1-6, Delhi.