Bir Fazlı Z-Kaynaklı Düşürücü-Yükseltici Matris Çeviricinin MATLAB/Simulink Benzetimi

Yıl 2023, Cilt: 35 Sayı: 1, 403 - 412, 28.03.2023

Selda Nur Kök , Hanifi Güldemir

https://doi.org/10.35234/fumbd.1242491

Öz

Bu çalışmada, kademeli olarak değişen bir çıkış frekansı yanında değişken bir çıkış gerilimi elde etmek için z-kaynak empedans ağı kullanan bir fazlı matris çevirici yapısı modellenip benzetimi yapılmıştır. Bu topoloji ile geleneksel matris çeviricilerin gerilim kazancı sınırlaması ortadan kaldırılarak, çıkış gerilimi ve frekansı yükseltilebilmekte veya düşürülebilmektedir. Matris çevirici, doğrudan AA-AA dönüşüm yaparken anahtarlama stratejisi ile çıkış frekansını kademeli olarak değiştirme imkânı da sağlar. Doğrudan tek aşamada çevirme özelliği sayesinde, geleneksel çeviricilerde kullanılan büyük bir DA bağlantı elemanına olan ihtiyaç ortadan kaldırılmış olup, çift yönlü anahtarlar aracılığı ile giriş doğrudan çıkış fazlarına bağlanarak enerji dönüşümü gerçekleştirilmektedir. Ara devre elemanı kullanılmadığından hem maliyet hem de boyut düşürülmüştür. Ayrıca çevirme işlemi yaparken anahtarlara ölü zaman eklenerek güvenli komütasyon stratejisi gerçekleştirilmektedir. Endüstrideki kademeli frekans ve gerilime ihtiyaç duyulan uygulamalarda, örneğin bir fazlı asenkron motorun hız değişiminin sağlanması, bu çevirici devresi kullanılabilmektedir. Bir fazlı z-kaynaklı matris çevirici devresinin çalışma prensipleri incelenmiş devre MATLAB/Simulink ortamında hazırlanıp, değişik frekanslar ve çıkış gerilimi değerleri için devrenin benzetimi yapılmış ve elde edilen sonuçların bir kısmı paylaşılmıştır. Modellenen çeviricinin hem düşürme ve hem de yükseltme modunda farklı çıkış frekanslı gerilimler verdiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Z-kaynak ağı, Matris çevirici, Çift Yönlü Anahtar, Doğrudan AA-AA Çevirici

Kaynakça

• Peng, F. Z. (2003). Z-source inverter. IEEE Transactions on industry applications, 39(2), 504-510.
• Pirinççi, N.. “ Tek Fazlı Matris Dönüştürücünün AA-AA Frekans Dönüştürücü ve AA-DA Doğrultucu Olarak Çalışmasının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ. (2016)
• Fang, X., & Liu, J. (2012). Single-Phase Voltage-Fed Z-Source Matrix Converter. In Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems (Vol. 1, No. 2, pp. 46-52). Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems.
• Lakshmi. C. R and Deepa Sankar . “Single Phase Z-Source Matrix Converter with Buck-Boost Capability” International Journal of Engineering Research and Technology” (2016) .
• Nishanthi, S., & Kumar, N. S. (2012, March). Design and simulation of single phase z-source buck boost matrix converter. In 2012 International Conference on Computing, Electronics and Electrical Technologies (ICCEET) (pp. 186-192). IEEE
• Fang, X., & Liu, J. Single-Phase Voltage-Fed Z-Source Matrix Converter. In Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems (Vol. 1, No. 2, pp. 46-52). Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems. (2012).
• Minh-Khai Nguyen, Young-Gook Jung, Young-Cheol Lim and Young-Min Kim “A Single-Phase Z-Source Buck–Boost Matrix Converter” IEEE Transactions On Power Electronics, VOL. 25, NO. 2, February 2010.
• Nguyen, M. K., Jung, Y. G., Lim, Y. C., & Kim, Y. M. (2009). A single-phase Z-source buck–boost matrix converter. IEEE Transactions on Power Electronics, 25(2), 453-462.
• George, H. M., & Rajagopal, R. (2014). Direct AC-AC Z-Source Matrix Converter for Single Phase Induction Motor.
• Ba-Thunya, A. S., Khopkar, R., Wei, K., & Toliyat, H. A. (2001, June). Single phase induction motor drives-a literature survey. In IEMDC 2001. IEEE International Electric Machines and Drives Conference (Cat. No. 01EX485) (pp. 911-916). IEEE.
• Rajaei, A. H., Mohamadian, M., Dehghan, S. M., & Yazdian, A. (2010). Single-phase induction motor drive system using z-source inverter. IET Electric Power Applications, 4(1), 17-25.
• Peng, F. Z., Joseph, A., Wang, J., Shen, M., Chen, L., Pan, Z., ... & Huang, Y. (2005). Z-source inverter for motor drives. IEEE transactions on power electronics, 20(4), 857-863.
• Titus Sigamani, Ram Prakash Ponraj, Vijay Ravindran, “Modified Single Phase Matrix Converter with ZSource for Renewable Energy Systems” Proceedings of the Third International Conference on Smart Systems and Inventive Technology (ICSSIT 2020) IEEE Xplore Part Number: CFP20P17-ART; ISBN: 978-1-7281-5821-1
• Bakar, M. S., Rahim, N. A., Ghazali, K. H., & Hanafi, A. H. M. (2011, June). Z-source inverter pulse width modulation: A survey. In International Conference on Electrical, Control and Computer Engineering 2011 (InECCE) (pp. 313-316). IEEE.