Bölüm 1: Güç Elektroniği ile Tanışma
Giriş
Güç Elektroniğinin Tanımı
Güç Elektroniğinin Bazı Uygulamaları.
Anahtarlamalı (Switching) Güç Kaynağı
Fotovoltaik Sistemler
Aydınlatma
Beyaz Eşya
PWM Amplifikatörleri
Kaynak Makinesi
Elektrikli Araçlar
Güç Elektroniği Dönüştürücülerin Sınıflandırılması
1. AC-DC Dönüştürücüler
2. DC-AC Dönüştürücüler
3. DC-DC Dönüştürücüler
4. AC-AC Dönüştürücüler
Güç Elektroniğinin Çok Disiplinli Doğası
Güç Elektroniği Dönüştürücülerinin Yapısı
Güç Elektroniğinde Simülasyon
Bölüm 2: Güç Elektroniği Anahtarları
Giriş
Anahtarların Durumları
Anahtarların Sınıflandırılması
Diyot
Diyot Köprüsü (Diode Bridge)
Tristör (Thyristor)
Transistör
MOSFET'ler
BJT'ler
IGBT'ler
Uygun Anahtarın Seçilmesi
Anahtarların Koruma Devreleri
"High Side" ve "Low Side" Switching
Anahtarların Tetiklenmesi
Low Side MOSFET'in Tetiklemesi
High Side MOSFET'in Tetiklemesi
Tristörlerin Tetiklemesi
Soğutucu (Heat Sink)
Bölüm 3: Güç Elektroniğinin Temel Kavramları
Giriş
Ani Güç (Instantaneous Power)
Enerji (Energy)
Ortalama Güç (Average Power)
Örnek 1
Bobinler ve Kondansatörler
Örnek 2
Örnek 3
Enerji Geri Kazanımı (Energy Recovery)
Devrenin Matematiksel Analizi
Örnek 4
Zener Diyot Tabanlı Koruma
Etkin (Effective) Değer
Örnek 5
Örnek 6
Örnek 7
Bir Sinyalin RMS Değerinin Ölçülmesi
Periyodik Fonksiyonların Toplamının RMS Değeri
Örnek 8
Örnek 9
Görünür Güç (Apparent Power) ve Güç Faktörü (Power Factor)
Görünür Güç
Güç Faktörü
Doğrusal Devrelerin Güç Analizi
Örnek 10
Sinüzoidal Olmayan Periyodik Dalga Şekillerinde Gücün Hesaplanması
Fourier Serisi
Ortalama Güç
Sinüzoidal Olmayan Kaynak ve Doğrusal Yük
Örnek 11
Sinüzoidal Kaynak ve Doğrusal Olmayan Yük
Toplam Harmonik Bozunum (Total Harmonic Distortion THD)
Örnek 12
Örnek 13
Örnek 14
Diferansiyel Denklemlerin MATLAB ile Çözülmesi
Örnek 15
Örnek 16
Örnek 17
Örnek 18
Örnek 19
Bölüm 4: Yarım Dalga Doğrultucular
Giriş
Elektronik Cihazların Besleme Devreleri
DC Motor Hız Kontrol Sistemleri
AC Motor Hız Kontrol Sistemleri
Yarım Dalga Doğrultucu (Half Wave Rectifier)
Örnek 1
RL Yük
Örnek 2
R-L-Kaynak (R-L-E) Yük
Örnek 3
L-Kaynak (L-E) Yük
Örnek 4
Serbest Geçiş Diyotu (Free Wheeling Diode)
Örnek 5
Örnek 6
Kondansatör Filtreli Yarım Dalga Doğrultucu
Örnek 7
Yarım Dalga Tristörlü Doğrultucu
Saf Direnç Yükü
Örnek 8
RL Yük
Örnek 9
R-L-Kaynak (R-L-E) Yük
Örnek 10
Komütasyon (Commutation)
Örnek 11
Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucular
A) Üç Fazlı Kontrolsüz Yarım Dalga Doğrultucular
Örnek 12
B) Üç Fazlı Kontrollü Yarım Dalga Doğrultucular
1. ve R Yük
2. ve RL Yük
Örnek 13
Bölüm 5: Tam Dalga Doğrultucular
Giriş
Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucular
Tam Dalga Doğrultucuların Matematiksel Analizi
Saf Direnç Yükü
RL Yük
Örnek 1
R-L-Kaynak (RLE) Yük.
Örnek 2
Kondansatör Filtreli Tam Dalga Doğrultucu
Örnek 3
Bobin-Kondansatör (LC) Filtreli Tam Dalga Doğrultucu
Sürekli Mod
Süreksiz Mod
Örnek 4
Tam Dalga Kontrollü Doğrultucu
Saf Direnç Yükü
Örnek 5
RL Yük
Örnek 6
Örnek 7
R-L- Kaynak (RLE) Yük
Örnek 8
Üç Fazlı Doğrultucular
Kontrolsüz Doğrultucular
Örnek 9
Kontrollü Doğrultucular
1. ve R Yük
2. ve RL Yük
Örnek 10
"Inverter" Çalışma Modu
Örnek 11
12 Puls Doğrultucular (12-Pulse Rectifiers)
AC Kaynağının İç Empedansının Etkisi
Bölüm 6: AC-AC Dönüştürücüler
Giriş
İndüksiyon Makinenin Hız Kontrolü
VAR Ayarlayıcılar
Tek Fazlı AC Ayarlayıcılar
Saf Direnç Yükü
Örnek 1
RL Yük
Örnek 2
Üç Fazlı AC Ayarlayıcılar
Örnek 3
Örnek 4
Bölüm 7: İzolesiz DC-DC Dönüştürücüler
Giriş
Cep Telefonu Şarj Cihazı
Fotovoltaik Sistemler
Araç Ses Sistemleri
Sürekli Mod (CCM) ve Süreksiz Mod (DCM)
PWM Sinyalinin Üretilmesi
Örnek 1
Buck (Alçaltan) Tip Dönüştürücü
Buck Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması
Buck Dönüştürücünün Çalışma Modları
Giriş Kaynağından Çekilen Akım
Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple)
Örnek 2
Kondansatör Eşdeğer Seri Direncinin Etkisi
Senkron (Synchronous ) Buck Dönüştürücü
Buck Dönüştürücü Tasarımındaki Önemli Hususlar
Örnek 3
Boost (Yükselten) Tip Dönüştürücü
Boost Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması
Giriş Kaynağından Çekilen Akım
Boost Dönüştürücünün Çalışma Modları
Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple)
Kondansatör Eşdeğer Seri Direncinin Etkisi
Örnek 4
Örnek 5
Bobin İletkeni Direncinin Etkisi
Buck-Boost (Alçaltan-Yükselten) Tip Dönüştürücü
Buck-Boost Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması
Buck-Boost Dönüştürücünün Çalışma Modları
Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma (Ripple)
Örnek 6
Cuk Dönüştürücü
Cuk Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması
L1 ve L2 Bobinlerinin Ortalama Akımları
Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma
Giriş Kaynağından Çekilen Akım
Cuk Dönüştürücünün Çalışma Modları
Örnek 7
SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) Dönüştürücü
SEPIC Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması
L1 ve L2 Bobinlerinin Ortalama Akımları
Çıkış Gerilimindeki Dalgalanma
Giriş Kaynağından Çekilen Akım
SEPIC Dönüştürücünün Çalışma Modları
SEPIC Dönüştürücünün Akım Dalga Şekilleri
Karşılıklı Endüktanslı SEPIC Dönüştürücü
Örnek 8
Süreksiz Modda Çalışan Dönüştürücüler
Buck Dönüştürücü
Örnek 9
Süreksiz Modda Çalışan Boost Dönüştürücü
Örnek 10
Sarmaşık (Interleaving) Tekniği
Sarmaşık Yapılı Buck Dönüştürücünün Çıkış Geriliminin Hesaplanması
Bölüm 8: İzoleli DC-DC Dönüştürücüler
Giriş
Güç Elektroniği Trafoları
Trafoların Modellenmesi
Flyback (Geri Dönüşlü) Dönüştürücü
Kapalı Anahtar Durumu
Açık Anahtar Durumu
Örnek 1
Örnek 2
Süreksiz Modda Çalışan Flyback Dönüştürücü
Örnek 3
Forward (İleri Yönlü) Dönüştürücü
Kapalı Anahtar Durumu
Açık Anahtar Durumu
Örnek 4
Örnek 5
İki Anahtarlı Forward Dönüştürücü
Push-Pull Dönüştürücü
Sw1 Kapalı Sw2 Açık Durumu
Sw1 Açık Sw2 Kapalı Durumu
Sw1 Açık Sw2 Açık Durumu
Örnek 6
Tam Köprü ve Yarım Köprü Dönüştürücü
Akım Beslemeli Dönüştürücü (Current Fed Converter)
Sw1 Kapalı ve Sw2 Açık Durumu
Sw1 Açık ve Sw2 Kapalı Durumu
Sw1 ve Sw2 Kapalı Durumu
Örnek 7
Dönüştürücü Seçimi
Bölüm 9: DC-DC Dönüştürücülerin Dinamiği ve Kontrolü
Giriş
Durum Uzay Ortalama (State Space Averaging SSA) Yöntemi
Sistemin Kararlı Durumunun Bulunması
Küçük Sinyal (Small Signal) Analizi
Buck Dönüştürücünün Dinamik Modelinin Çıkartılması
Kapalı Anahtar Durumu
Açık Anahtar Durumu
Denklemlerin Ortalamasının Alınması
PWM Devresinin Küçük Sinyal Modeli
Buck Dönüştürücü için Kontrol Devresi Tasarımı
Tip 2 Kontrolör
Örnek 1
Örnek 2
Tip 3 Kontrolör
Örnek 3
Standart Kondansatör ve Direnç Değerleri
Bölüm 10: Eviriciler
Giriş
AC Motorların Sürülmesi
Araçlardaki Akü ile Elektronik Cihazların Çalıştırılması
Kesintisiz Güç Kaynakları
Tam Köprü Yapı
Kare Dalga Çıkışlı Evirici
Örnek 1
Fourier Serisi Analizi
Örnek 2
Örnek 3
Genlik ve Harmonik Kontrolü
Örnek 4
Yarım Köprü Evirici
PWM Eviriciler
Bipolar PWM
Unipolar PWM
PWM Terminolojisinin Bazı Tanımları
Genlik modülasyonu oranı (Amplitude Modulation Ratio)
Eviricinin Harmonik Analizi
A) Bipolar PWM
Örnek 5
Örnek 6
B) Unipolar PWM
Üç Fazlı Eviriciler
Örnek 7
Üç Fazlı PWM Eviriciler
Çok Seviyeli Eviriciler
Serilenmiş Tam Köprü Çok Seviyeli Eviriciler
Örnek 8
Örnek 9
Diyot Kenetlemeli Çok Seviyeli Eviriciler
Üç Fazlı Diyot Kenetlemeli Çok Seviyeli PWM Eviricinin Simülasyonu
Serilenmiş Tam Köprü Çok Seviyeli Eviricilerin Simülasyonu
Bölüm 11: Soğutucular
Giriş
Örnek 1
Soğutuculu Anahtarlar
Örnek 2
Bölüm 12: Güç Elektroniğinde Akım Ölçüm Teknikleri
Giriş
Akım Ölçüm Teknikleri
Ekler
Temel Förmüller
Fourier Serisi
Bazı Önemli Dalga Şekillerinin Fourier Açılımı
Yarım Dalga Doğrultulmuş Sinüs
Tam Dalga Doğrultulmuş Sinüs
Kırpılmış Sinüs
Üç Faz Altı Adım (Six Step) Doğrultulmuş Sinüs
"D" Görev Oranlı Darbe
Kare Dalga
DC-DC Dönüştürücülerin Önemli Formüller
Buck
Boost
Buck-Boost
Cuk
SEPIC
Flyback
Forward
Push Pull
Full Bridge (Tam Köprü)
Half Bridge (Yarım Köprü)