sinüzoidal gerilim Üretilmesi tr

Zafer Öcal Endüstriyel Elektronik Dersi Raporu(Bir fazlı evirici ile sinüzoidal sinyal üretimi )

Gazi Üniversitesi

Teknik Eğitim fakültesi

Elektrik Öğretmenliği

Endüstriyel Elektronik Labaratuar

Yar.Doç.Dr İbrahim Sefa

Deney Raporu 1 :

PWM frekansla tetiklenen Yarım Köprü Evirici ile (500Hz‐50Hz) Sinüzoydal Gerilim Elde Edilmesi

Hazırlayan: Zafer Öcal

No: 031211069


PWM Sinyal ile Sinüzoydal Gerilim Üretilmesi

Sinüzoydal değişime uygun PWM Üretilmesi: İstenilen frekansta bir sinüzoydal dalga elde edebilmek için , bu frekansta sinüzoydal bir kontrolişareti ve bunun karşılaştırılacağı daha yüksek hızda bir üçgen dalga gerekmaktedir. Üçgen dalganın frekansı eviricinin anahtarlama frekansıdır. Sinüsoydal dalganın (Vkontrol) frekansı aynı zamanda eviricinin çıkış frekansıdır.

Opamın Karşılaştırıcı Olarak Kullanılması: Opamp tek başına kullanıldığında çok basit bir kıyaslayıcı olarak çalışır. Eğer – tarafındaki gerilim + tarafındakinden büyükse sonuç –VCC olur. Tam tersi ise sonuç +VCC olur. Bu şekilde giriş uçlarındaki gerilim karşılaştırılmış olunur.

Şekil 1’de örnek karşılaştırma devresi görülmektedir. Devrede (‐) giriş ucuna uygulanan VREF(Referans gerilimi) sinyali ile (+) uca uygulanan Vİ sinyalini karşılaştırır. İki sinyal arasındaki fark ne kadar küçük olursa olsun 200.000 ile çarpılarak çıkışa aktarılır. Pratikte açık çevrim kazancını sıfırlayan faktör +V, ‐V besleme değerleri olduğu için çıkışta yaklaşık olarak +V veya –V gerilim değeri kadar sinyal alınır.

Şekil 1’deki devrede;

Vİ>VREF olursa, çıkıştan yaklaşık +V değeri alınır. (Vo=+V)

Vi<VREF olursa, çıkıştan yaklaşık –V değeri alınır. (Vo=‐V)

Şekil 2: Sinüzoidal Değişimli PWM Devresi

Şekil 2’de evirici için gerekli olan PWM sinyallerinden birinin üretimi için kullanılan devre gösterilmiştir. Şekil 3’de girişe uygulana sinyaller gösterilmektedir. Şekil 4’de elde edilen PWM sinyal

Şekil 1: Karşılaştırma Devresi


görülmektedir. Örnek devrede bahsedildiği gibi çıkış sinyalimiz negatif besleme olmadığı için negatif değere inmez. Çünkü eviricide kullanacağımız anahtarlama elemanları pozitif(+) tetiklemeli oldukları için negatif değerlere ihtiyacımız yoktur. Ancak üretilen bu PWM sinyali tek başına sinüzoidal gerilim elde etmemize yeterli değildir Aynı sinyalin tersini de üretmemiz gerekmektedir. Bunun için Şekil 2’deki devreden bir adet daha yapıp Vİ girişine uygulanan kontrol sinyali; ilk devredeki sinyalin 180° faz farklı hali olarak değiştirilir ve diğer gereken tersi alınmış PWM üretilmiş olur. Kullanılan ikinci devrenin Giriş ve çıkış sinyalleri Şekil 5 ve Şekil 6’da verilmiştir.

Şekil 3: Op‐Amp'ın girişindeki sinyaller

Şekil 4: Çıkışta elde edilen PWM sinyal


Şekil 5: İkinci karşılaştırma devresinin Giriş sinyalleri

Şekil 6: İkinci Karşılaştırma devresini çıkışında Üretilen PWM sinyali


Yarım Köprü Evirici ile Sinüzoidal Gerilimin Üretilmesi: Şekil 7’de yarım köprü

evirici gösterilmiştir. Burada birbirine seri bağlanmış iki adet anahtar ve bu anahtarlara ters paralel Hızlı diyotlar görülmektedir Negatif sinyalinde görülebilmesi için iki farklı kaynak kullanılmıştır. Ayrıca anahtarların açılıp kapanmasında üretilecek ayrık zamanlı gerilim değerlerini bir sönümleme katsayısı ile üzerinde tutup daha düzgün bir sinüs elde edilmesine yardımcı olacak kondansatörlerde bağlanmıştır. Ne kadar başarılı bir PWM ile sürülürse sürülsün hiçbir zaman saf bir sinüs dalga şekli üretilemez mutlak içerisinde f1 (Kontrol geriliminin frekansı)’ile orantılı harmonikler barındırır. Çok küçük değerdeki(1nF) kondansatör ile filtrelenen (Şekil 8‐9‐10) ve çok büyük değerdeki kondansatörle filtrelenen(Şekil 9‐10‐11) çıkış frekansları ve bu frekansların içerdikleri harmonikleri verilmiştir.

Şekil 7: Yarım Köprü Evirici

Frekans Modülasyonu Değeri: Bu uygulamada Mf = 21 olacak şekilde kontrol ve taşıyıcı

frekans oranı seçilmiştir.

fs=1050Hz(üçgen sinyalin frekansı)

f1=50Hz(sinüzoidal sinyalin frekansı)

bu oran tam sayı olmaz ise senkron PWM elde edilemez. Asenkron PWM temel frekanstan küçük alt PWMler barındırır. Bu durum birçok uygulamada çok sakıncalıdır. Mf oranının sabit kalmak şartı ile devre istenilen frekansta çıkış üretmeye uygundur. Örneğin 500Hz için üçgen dalganın periyodu 95.24us seçilir ve aynı netlikte senkron PWM üretilir ve doğal olarak çıkış frekansı da benzer özellikler gösterir. Şekil 14‐15’te 500Hz değerindeki çıkış için düzenlenmiş devre ve çıkış frekansı görülmektedir. Çıkış frekansının ortalama değerindeki değişme filtre için kullanılan kondansatörün kapasitesi ile ilgili olup kararlı zamana geçmesi kondansatör değeri büyüdükçe gecikir.(Kapasite arttıkça geçici durum zamanı arar)


Şekil 8‐ 1nF ile filtrelenmiş çıkış sinyali

Şekil 9:1nF ile filtrelenmiş çıkış sinyalinin içerdiği Harmonikler(a)

Şekil 10:1nF ile filtrelenmiş çıkış sinyalinin içerdiği Harmonikler(b)


Şekil 11: 4700uF ile filtrelenmiş çıkış sinyali

Şekil 12:4700uF ile filtrelenmiş çıkış sinyalinin içerdiği harmonikler(a)

Şekil 13:4700uF ile filtrelenmiş çıkış sinyalinin içerdiği harmonikler(b)


R3

100 V8120Vdc

Z1CM100DY-24H

Z2CM100DY-24H

D10D1N4148

R8

5k

U2B

TL082

5

6

84

7+

-

V+

V-

OUT

V6

12Vdc

V7120Vdc

R1

100

R2

100

V

C2

4700u

D9D1N4148

C1

4700u

V1

FREQ = 500VAMPL = 4.9VOFF = 0

R6

5k

V4TD = 0.62us

TF = 47usPW = 0.62usPER = 95.24us

V1 = 5

TR = 47us

V2 = -5

R5

10000kV

V3

12Vdc

V5TD = 0.62us

TF = 47usPW = 0.62usPER = 95.24us

V1 = 5

TR = 47us

V2 = -5

0

V2FREQ = 500VAMPL = 4.9VOFF = 0

R4

100

U1A

TL082

3

2

84

1+

-

V+

V-

OUT

Şekil 15: 500Hz frekansındaki çıkış sinyali

Şekil 14:500Hz’lik çıkış için değerleri düzenlenmiş devre şeması

Zafer Öc

cal Endüstriyeel Elektronik

Şekil 1

k Dersi Rapor

16: Uygulanan D

ru(Bir fazlı ev

Devrenin Birleş

virici ile sinüz

ştirilmiş hali (PW

zoidal sinyal

WM+Evirici)

üretimi )

sinüzoidal gerilim Üretilmesi tr

Documents