|
|
DOÐRULTUCU:
Eviricinin çalýþmasý için gerekli olan DC gerilimi elde etmek için kullanýlýr.
Þebekeden aldýðý AC gerilimi DC gerilime çevirir. DC akým ve gerilim kontrolü
saðlanarak ayný zamanda akü grubunu þarj etmek için de kullanýlabilir. KGK
tiplerine göre 1 faz giriþli veya 3 faz giriþli olabilir.
AKÜ ÞARJ DEVRESÝ: Þebekeden aldýðý AC gerilimi veya doðrultucudan aldýðý
DC gerilimi akü þarjý için uygun akým ve gerilim sýnýrlarý içerisinde bir DC
gerilime çevirir. Bu DC gerilim akü grubunun þarj edilmesi için kullanýlýr.
AKÜ GRUBU: Doðrultucunun yedeði olarak eviricinin çalýþmasý için
gerekli olan DC gerilimi saðlar. KGK’nýn tipine göre uygun gerilimi elde
etmek için birbirine seri baðlý ayný kapasitede ve özellikte akülerden
oluþur. Genellikle KGK’lar için özel tasarlanmýþ “tam bakýmsýz ve kuru tip”
diye adlandýrýlan kurþun/asit aküler kullanýlýr. Nadir olarak Nikel/Kadmiyum
aküler de kullanýlmaktadýr.
Þebeke gerilimi varken akü þarj devresi tarafýndan aküler þarj edilerek
yedek DC enerji akü grubunda depolanýr. Þebeke gerilimi sýnýrlar dýþýna
çýktýðýnda veya tamamen kesildiðinde eviricinin çalýþmasý için gerekli olan
DC gerilim akü grubu tarafýndan saðlanýr.
Evirici (Inverter): Doðrultucudan veya akü grubundan aldýðý DC gerilimi
AC gerilime çevirir. KGK tipine göre 1 fazlý veya 3 fazlý olarak tasarlanabilir.
On-line bir KGK’da çýkýþ gerilimini saðlayan evirici en kritik ve önemli
bölümdür. Evirici tarafýndan üretilen AC gerilimin ideal bir þebekede olmasý
gereken özellikleri saðlamasý istenir. Bu özellikler; dalga þekli sinüzoidal
olan, genliði ve frekansý deðiþmeyen ve kesintisiz bir gerilimdir. Bunlarý
saðlamak için eviricinin gerilimi; genlik, frekans ve dalga þekli olarak sürekli
denetim altýndadýr ve belirlenen sýnýrlar içerisinde tutulur. Örnek olarak
aþaðýdaki sýnýr deðerleri yazýlabilir:
Çýkýþ gerilimi ve hata oraný hata oraný (Gerilim Regülasyonu) : 220V
± %1
Çýkýþ frekansý ve hata oraný: (Frekans Regülasyonu) :
50Hz ± %0,1
Çýkýþ toplam harmonik bozulma oraný (THD) :
<%3
Statik Transfer Anahtarý
Eviricinin aþýrý yüklenmesi veya arýzalanmasý durumunda KGK çýkýþ
geriliminin kesilmemesi için statik by-pass devresi ile yedek AC gerilim
kaynaðýndan KGK çýkýþýna gerilim aktarýlýr. Yedek AC gerilim kaynaðý
genellikle standart olarak þebeke gerilimidir. Özel durumlarda yedek AC
gerilim kaynaðý olarak ikinci bir evirici de kullanýlabilir. Bu iþlem için
iki adet statik AC anahtar (Tristör veya Triyak) kullanýlýr.
Statik bypass devresi ile KGK çýkýþ geriliminin kesilmeden seçilebilmesi
için evirici gerilimi ve yedek AC gerilim kaynaðý arasýnda gerilim farkýnýn
uygun olmasý gerekir. Bunun için iki gerilim kaynaðýnýn frekans ve
fazlarýnýn eþit (senkron) olmasý, genlikleri arasýnda da en fazla %10 fark
olmasý gerekmektedir. Bu þartlarýn oluþmasý için evirici belirlenen sýnýrlar
içinde yedek AC gerilim kaynaðýna senkron olarak gerilim üretir. Ayrýca
yedek AC gerilim kaynaðýnýn evirici gerilimine ± %10 sýnýrlarý içerisinde
yakýn olmasý gerekmektedir.
Mekanik Transfer Anahtarý (Bakým By-Pass Anahtarý): Arýza ve bakýmlarda
bilgisayar sistemini veya baðlý olan diðer yükleri þebeke elektriðine aktarmak
için kullanýlýr.
Doðrultucu (Rectifier):
Þebekeden aldýðý AC gerilimi DC gerilime çevirir. Bu DC gerilim eviricinin (Inverter)
çalýþmasý için kullanýlýr. Doðrultucu 1 fazlý veya 3 fazlý olabilir. 1 fazlý
sistemler için genellikle kontrolsüz doðrultucu kullanýlýr. 3 fazlý
sistemler ise genellikle 6 darbeli kontrollü doðrultucu þeklinde yapýlýr.
KGK’larda giriþ akýmlarýnýn THD (Toplam Harmonik Distorsiyon) deðerini
azaltmak ve güç faktörünü arttýrmak için farklý yöntemler izlenebilir. 1 ve
3 fazlý sistemlerde PFC (Güç Faktörü Doðrultma) özelliði olan KGK’lar
kullanýlarak güç faktörü ve THD deðerleri uluslar arasý standartlara uygun
hale getirilebilir.
Bazý KGK’larda harmonik filtreler kullanýlmaktadýr. Bu durumda kompanzasyon
panolarýnýn devre dýþý býrakýlmasý gerekmektedir. Aksi halde giriþ harmonik
filtreleri ile kompanzasyon devreleri rezonansa girerek istenmeyen baþka
harmonikler üretebilirler. Bu nedenle yüksek güçlü (80kVA ve üzeri)
KGK’larda mutlaka darbe sayýsý arttýrýlmýþ (12 veya 18 darbeli)
doðrultucular kullanýlmalýdýr. Böylece KGK’nýn giriþ akým harmoniði
%35’lerden %8’lere kadar düþürülebilmekte ve jeneratör ve giriþ trafo güç
deðerlerinin de küçülebilmektedir.
6 darbeli doðrultucuda harmonik filtresi kullanýlmadýðýndaki giriþ akým ve
gerilim dalga þekli;
6 darbeli ve doðrultucuda harmonik filtresi kullanýldýðýndaki giriþ akým ve
gerilim dalga þekli;
12 darbeli doðrultucuda giriþ akým ve gerilim dalga þekli;
Aþaðýda çeþitli doðrultucu
tiplerini iliþkin harmonik deðerleri verilmiþtir THD (Toplam Harmonik
Distorsiyon) ve PF (Güç Faktörü) deðerleri verilmiþtir.
|
Doðrultucu Tipi |
THD |
Güç Faktörü |
|
6 Darbeli |
%30 |
0,8 - 0,85 |
|
12 Darbeli |
%11 |
0,84 - 0,89 |
|
6 Darbeli Filtreli |
%10 |
0,95 |
|
12 Darbeli Filtreli |
%5 |
0,92 |
KGK’LARDA KULLANILAN
DOÐRULTUCU TÝPLERÝ: KGK’larda yaygýn olarak kullanýlan doðrultucu
tiplerini aþaðýdaki gibi sýralanabilir.
1. TAM DALGA KONTROLSÜZ DOÐRULTUCU
2. TAM DALGA KONTROLLÜ DOÐRULTUCU
3. AKTÝF GÜÇ FAKTÖRÜ DÜZELTEN DOÐRULTUCU (PFC)
TAM DALGA KONTROLSÜZ DOÐRULTUCU: KGK’nýn yapýsýna göre1 fazlý veya 3 fazlý
olarak tasarlanýr. 1 fazlý veya 3 fazlý tam dalga diyot köprüsü ve DC
çýkýþýna baðlanan kondansatör ile elde edilir. Adýndan anlaþýldýðý gibi DC
çýkýþ geriliminin deðeri bir kontrol devresi ile belirlenemez. DC gerilim
giriþ gerilimi ile doðru orantýlý olarak artar veya azalýr. Devrenin yapýsý
aþaðýdaki gibidir.
Þekil1
Avantajlarý:
• Devrenin basit olmasý ,az eleman kullanýlmasý ve kontrol devresi
gerektirmemesi nedeni ile arýza olasýlýðýný ve kayýplarý azaltýr.
• DC gerilimdeki dalgalýlýk kontrollü doðrultuculara göre daha azdýr ve
filtre için daha düþük kondansatör deðerleri yeterli olmaktadýr.
• Bunlarýn sonucunda devrenin boyutlarý ve maliyeti düþüktür, güvenilirliði
yüksektir.
Dezavantajlarý:
• Filtre kondansatörünün baþlangýçta boþ olmasý ve gerilimin yavaþ
yükselmesini saðlayan bir yapýsý olmamasý nedeni ile baþlangýç akýmlarý
yüksektir. Baþlangýç akýmýný sýnýrlamak için önlem alýnmazsa devre
elemanlarý ve/veya þebeke hattý zarar görebilir.
• Çýkýþ geriliminin kontrolsüz olmasý nedeniyle doðrultucu çýkýþýndan
beslenen eviricinin giriþ gerilim aralýðýnýn geniþ tasarlanmasý gerekir.
• Sabit gerilim ve akým kontrolü yapýlamadýðýndan akü grubunun þarj edilmesi
için uygun deðildir.
TAM DALGA KONTROLLÜ DOÐRULTUCU: KGK’nýn yapýsýna göre1 fazlý veya 3
fazlý olarak tasarlanýr. 1 fazlý veya 3 fazlý tam dalga tristör köprüsü,
dalgalýlýðý azaltmak için köprü çýkýþýna seri bobin ve paralel DC
kondansatör ile elde edilir. DC çýkýþ geriliminin deðeri bir kontrol devresi
ile kontrol edilebilir. Devrenin yapýsý ve kontrol mantýðý aþaðýdaki
gibidir.
Avantajlarý:
• Giriþ akýmý, DC çýkýþ gerilimi ve yük akýmý deðerleri bir kontrol devresi
ile istenilen deðerlerde tutulabilir.
• Devrenin çýkýþ geriliminin sýfýrdan maksimuma yükselme süresi kontrol
devresi ile ayarlanabileceðinden baþlangýçta þebekeden çekeceði akým
sýnýrlandýrýlabilir.
• Çýkýþ gerilimi ve akýmý istenilen deðerlerde sýnýrlandýrýlabileceði için
hem eviricide, hem de akü grubunun þarj edilmesinde kullanýlabilir.
Dezavantajlarý:
• Kontrolsüz doðrultucuya göre daha fazla elemanla elde edildiði için
boyutlarý ve maliyeti yüksektir.
• Çýkýþ gerilimi kontrolsüz doðrultucuya göre daha dalgalý olduðu için
filtre kondansatörünün deðeri daha yüksek seçilmelidir.
AKTÝF GÜÇ FAKTÖRÜ DÜZELTEN DOÐRULTUCU: Diyot ve tristörlerle elde
edilen doðrultucular, yük tarafýndan çekilen akýmýn her anýnda þebekeden
akým çekmezler. Þebeke geriliminin tepe noktalarý etrafýnda giriþten akým
çeker. Sinüzoidal þebeke geriliminin tepe noktalarý etrafýnda DC filtre
kondansatörünün þarj akýmý ve yük akýmýnýn toplamý þebekeden çekilirken,
sinüzoidal þebeke geriliminin diðer bölgelerinde yük akýmý kondansatörde
depolanan DC gerilimden saðlanýr.
Sinüzoidal giriþ geriliminin her bölgesinde gerilimle orantýlý bir akým
çekilmediðinden gerilimdeki çökmeler de sadece akýmýn çekildiði tepe
bölgelerinde olur. Böylece AC giriþ gerilimi tam sinüzoidal olmaktan çýkar,
bozuk bir sinüzoidal gerilim olur.
Tam sinüzoidal olmayan bir AC gerilim, AC ile çalýþan tüm yüklerde
verimsizliklere ve aþýrý ýsýnmalara neden olur. Ayrýca sinüzoidal olmayan
akým çeken devrelerin güç faktörü 1’den düþük olduðundan ayný gücü elde
etmek için daha fazla akým çekilmesi gerekir. Bu da iletken kesitlerinin
daha yüksek akýmlar için artýrýlmasýný gerektirir. Bu nedenlerle þebeke
geriliminden sinüzoidal akým çeken ve güç faktörü 1’e yakýn olan, yani
þebeke gerilimini bozmayan ve gereksiz yüksek akýmla yüklemeyen
doðrultucular önem kazanmakta ve tercih edilmektedir.
Aktif güç faktörü düzelten doðrultucular KGK’nýn yapýsýna göre 1 fazlý veya
3 fazlý olabilir. Giriþ akýmýnýn sinüzoidal olabilmesi için giriþ akýmýnýn
giriþ gerilimine benzetilmesi saðlanýr. Bu amaç için darbe geniþlik
modülasyonu kullanýlarak bir transistör anahtarlanýr. Transistörün iletimde
ve kesimde kaldýðý süreler darbe geniþlik modülasyonu ile deðiþtirilerek
akýmýn sinüzoidal olmasý saðlanýr. Devrenin yapýsý ve kontrol mantýðý
aþaðýdaki gibidir.
Avantajlarý:
• Giriþ akýmý sinüzoidal olduðu için þebeke geriliminde bozulmalara ve
gereksiz yüksek akýmlara neden olmaz.
• Giriþ akýmý, DC çýkýþ gerilimi ve yük akýmý deðerleri bir kontrol devresi
ile istenilen deðerlerde tutulabilir.
• Çýkýþ gerilimi ve akýmý istenilen deðerlerde sýnýrlandýrýlabileceði için
hem eviricide, hem de akü grubunun þarj edilmesinde kullanýlabilir.
Dezavantajlarý:
• Diðer doðrultucu türlerine göre daha fazla elemanla elde edildiði için
boyutlarý ve maliyeti yüksektir.
• Diðer doðrultucu türlerine göre kayýplarý daha fazladýr ve verimi daha
düþüktür.
• Devrenin tasarýmý ve optimizasyonu zordur. Yüksek derecede güç elektroniði
bilgisi gerektirir.
• Yüksek gerilimde anahtarlama yapýldýðýndan elektromanyetik gürültü
kaynaðýdýr, elektromanyetik gürültünün mutlaka filtre edilmesi gerekir.
|
