Düşürücü tip DA-DA konvertörün modellenmesi, tasarımı ve kontrolü
Küçük Resim Yok
Tarih
2021
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
İnönü Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Yenilenebilir enerji kaynakları ve batarya teknolojisindeki gelişmelerle birlikte doğru akıma dayalı enerji sistemlerinin sanayide ve tüketici elektroniğinde kullanımı her geçen gün artmaktadır. Özellikle tüketici elektroniği gibi düşük güçlü sistemlerde şebekeden çekilen alternatif akımın verimli bir şekilde doğru akıma dönüştürülmesi oldukça önem arz etmektedir. Böylesi sistemlerde alternatif gerilimler basit bir doğrultucu yardımıyla doğrultularak doğru gerilime dönüştürülmekte ve elde edilen gerilimler tüketicinin ve sanayinin kullanım alanına bağlı olarak doğru akım (da-da) konvertörler yardımıyla farklı bir doğru gerilim seviyesine dönüştürülmektedir. Bu dönüşüm devrelerinden biri olan düşürücü tip (buck) da-da konvertörler motor sürücü uygulamaları, led lamba sürücüleri, elektrikli araç şarj istasyonları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, düşük güçlü, yüksek verimli basit bir da kaynaktan beslenebilecek 48 Vdc giriş gerilimine ve 12 Vdc çıkış gerilimine sahip yaklaşık 10W'lık dijital PI kontrollü düşürücü tip konvertörün analizi yapılmış, tasarımı deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Konvertörün analizi yapılırken çıkış gerilim dalgalanması ve indüktans akım dalgalanması gibi önemli tasarım parametreleri göz önünde bulundurulmuştur. Belirlenen tasarım parametrelerine göre güç katı devre elemanlarının değerleri hesaplanmıştır. Aynı zamanda MATLAB @ Simulink benzetimi farklı yükler altında yapılarak devrenin çıkış parametreleri gözlenmiştir. Daha sonra devre elemanları seçim kriterlerinden bahsedilmiş ve hesaplanan değerlere göre devre elemanları seçilmiştir. Altium Designer programı kullanılarak baskı devre kartı (PCB) tasarımı yapılmıştır. TMS320F28379D DSP kullanılarak devrenin gerilim mod kontrolü farklı yükler altında gerçekleştirilmiştir. Deneysel devre düzeneği kurularak farklı giriş gerilimi ve çıkış yükü değerleri için devrenin verimliliği gözlemlenmiştir.
With the developments in renewable energy sources and battery technology, the use of dc current-based energy systems in industry and consumer electronics is increasing day by day. Especially in low power systems such as consumer electronics, it is very important to efficiently convert the ac current taken from the grid to dc current. In such systems, the ac voltages are rectified with the help of a simple rectifier and converted to the dc voltage and the dc voltages obtained are converted to a different dc voltage level with the help of dc-dc converters depending on the usage area of the consumer and the industry. Buck converters, one of these conversion circuits, are used in many areas such as motor driver applications, led lamp drivers, electric vehicle charging stations. In this study, a digital PI controlled buck converter of approximately 10W with 48Vdc input voltage and 12Vdc output voltage that can be fed from a low-power, high-efficiency simple dc source are analyzed and its design are experimentally carried out. While analyzing the converter, important design parameters such as output voltage ripple and inductance current ripple are taken into consideration. The values of the power stage elements are calculated according to the determined design parameters. At the same time, the MATLAB @ Simulink simulation are performed under different loads and the output parameters of the circuit are observed. Circuit element selection criteria are mentioned and circuit elements are selected according to calculated values. A printed circuit board (PCB) are designed using the Altium Designer program. Using TMS320F28379D DSP, the voltage mode control of the circuit are carried out under different loads. The efficiency of the circuit are observed for different input voltage and output load values by establishing an experimental circuit setup.
With the developments in renewable energy sources and battery technology, the use of dc current-based energy systems in industry and consumer electronics is increasing day by day. Especially in low power systems such as consumer electronics, it is very important to efficiently convert the ac current taken from the grid to dc current. In such systems, the ac voltages are rectified with the help of a simple rectifier and converted to the dc voltage and the dc voltages obtained are converted to a different dc voltage level with the help of dc-dc converters depending on the usage area of the consumer and the industry. Buck converters, one of these conversion circuits, are used in many areas such as motor driver applications, led lamp drivers, electric vehicle charging stations. In this study, a digital PI controlled buck converter of approximately 10W with 48Vdc input voltage and 12Vdc output voltage that can be fed from a low-power, high-efficiency simple dc source are analyzed and its design are experimentally carried out. While analyzing the converter, important design parameters such as output voltage ripple and inductance current ripple are taken into consideration. The values of the power stage elements are calculated according to the determined design parameters. At the same time, the MATLAB @ Simulink simulation are performed under different loads and the output parameters of the circuit are observed. Circuit element selection criteria are mentioned and circuit elements are selected according to calculated values. A printed circuit board (PCB) are designed using the Altium Designer program. Using TMS320F28379D DSP, the voltage mode control of the circuit are carried out under different loads. The efficiency of the circuit are observed for different input voltage and output load values by establishing an experimental circuit setup.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
