Performance evaluation and comparison of low voltage grid-tied three-phase AC/DC converter configurations with SIi and SiC semiconductor switches


Öğrenci: OĞUZHAN ÖZTOPRAK

Danışman: Ahmet Masum Hava

Bu tezde, alçak gerilim dağıtım şebekesine bağlı üç fazlı PWM DC/AC gerilim kaynaklı dönüştürücülerde (VSC), silikon IGBT (Si-IGBT) teknolojisine kıyasla daha yüksek verime sahip ve daha hızlı olan geniş bant aralıklı silisyum karbür (SiC) yarı iletkenlerin kullanılmasının avantajları MW ölçekli fotovoltaik santral uygulamaları özelinde boyutlandırma, verimlilik ve ekonomik hususlar açısından incelenmiştir. Bir gerilim kaynaklı DC/AC dönüştürücünün maliyet ve enerji verimliliği toplam sistem ekonomisini güçlü bir şekilde etkilediğinden, bu tez, gerilim kaynaklı dönüştürücü tasarımı aşamasında toplam sahip olma maliyetini (TCO) eniyileştiren bir tasarım yöntemi önermektedir. Bu çalışmada yatırımın geri dönüşü (ROI) ve amorti süresi (PP) eniyileştirme için temel parametreler olarak kabul edilmiştir. Tasarımda, hibrit IGBT (SiC diyotlu Si-IGBT, H-IGBT) ve SiC-MOSFET yarı iletken anahtarları, referans olarak geleneksel Si-IGBT teknolojisi ile karşılaştırmalı değerlendirilmektedir. Çalışma kapsamında güç yarıiletken modülü, pasif süzgeçler (LCL) ve soğutucu tasarlanmış ve referans tasarımı ile karşılaştırılmıştır. Performans çalışmalarını doğrulamak için 30 kW'lık bir gerilim kaynaklı DC/AC dönüştürücü tasarlanmış, benzetimi yapılmış, laboratuvar ortamında test edilmiş ve ardından ekonomik değerlendirmeler yapılmıştır. Ek olarak bu tezde yüksek anahtarlama frekanslarında çalışan geniş bant aralıklı yarı iletkenli bir gerilim kaynaklı DC/AC dönüştürücüde geri besleme hattı sinyal gürültü süzgeci gecikmesi, PWM gecikmesi ve kontrol gecikmesinin sistemin kontrol performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Şebeke akım kontrolü ve dönüştürücü akım kontrol yöntemleri, modelleme ve benzetim ile karşılaştırılarak önerilerde bulunulmuştur.