Ayarlanabilir hızlı sürücülerin şebeke arayüzleri için 30 darbeli bir doğrultucu tasarımı

Özet

Değişken hızlı motor sürücülerinin şebeke arayüzünde kullanılan 6 darbeli doğrultucular şebekeden yüksek harmonik bileşenler içeren akımlar çekmektedirler. Şebekeden çekilebilecek akımın harmonik seviyesinin uluslararası standartlarda belirtilen sınırlar içerisinde olabilmesi için kullanılan yöntemlerden biriside doğrultucu darbe sayısının arttırılmasıdır. Bu çalışmada, geniş yük aralığında çalışan alternatif akım motor sürücülerinde kullanılmak üzere yaklaşık birim güç faktörlü 30 darbeli bir doğrultucu tasarlanmıştır. 30 darbeli doğrultucu girişinde kullanılmak üzere aralarında $12^0$ faz farkı bulunan 5 adet üç fazlı gerilim seti üreten çatal yıldız bağlı bir oto transformatör önerilmiştir. Önerilen oto transformatörün gücü toplam yük gücünün sadece %20,9’u olmaktadır. Böylece transformatör boyutları ve sistem maliyeti azaltılmıştır. Tasarlanan 30 darbeli doğrultucu MATLAB/Simulink’de modellenmiş ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Benzetim sonuçlarından düşük yük koşullarında dahi 30 darbeli doğrultucu akım harmoniklerinin uluslararası standartlarda belirlenen sınırlar dâhilinde olduğu, birim güç faktörüne çok yakın değerlerin elde edildiği görülmektedir.

Abstract

Six pulse rectifiers that are used in grid interfaces of variable speed drives draws currents that include harmonic components from grid. Increasing the rectifier pulse number of the rectifier is one of the useful methods that are used to keep the harmonic in the limits of international standards. In this study, a near unity power factor 30 pulse rectifier is designed for alternating current motors that operate under heavily varying load conditions. $12^0$ phase shifted five three-phase voltage sets that are needed for 30 pulse rectification are generated by proposed star-differential autotransformer. Proposed autotransformer’s power is only 20.9% of output power. So transformer size and system total cost is reduced. The designed autotransformer is modeled and simulated with MATLAB/Simulink. It is seen from simulation results that, the line current harmonics of the 30 pulse rectifier are in the limits of international standards even under the light load condition, and the nearly unity power factor is achieved.