BEŞ SEVİYELİ İZOLE DC KAYNAKLI KASKAT İNVERTERİN

SAÜ. Fen Bilünleri Dergisi, ll. Ci lt, 1. Sayı,
s.l-9,2007
Beş Seviyeli izole DC Kaynakl ı Kaskat İnverterin SPWM
E. Deniz
Tekniği İle !(ontrolü
BEŞ SEVİYELİ İZO.LE DC KAYNAKLI KASKAT İNVERTERİN SPWM
TEKNiGi İLE KONTROLÜ
Erkan
Fırat
DENİZ, Hüseyin ALTUN
Üniv., Tek. Eğt. Fak., Elektrik Eğitimi Bölümü, Elazığ. Tel: 424 23 70000 (4351)
edeniz(a1firat.edu.tr,
=
..
OZET
Bu ınakalede genel olarak çok seviyeli inverterler, çok seviyeli inverterlerde kullanılan taşıyı ct temelli Sinüzoidal Darbe
Genişlik Modülasyonu (SPW11) ve ç ok seviyeli kaskat inverter hakkında bilgi verilmektedir. Bununla birlikte
Matlab\SimPower Systems'de kaskat inverterin 3-fazlı, IGBT yarıiletken anahtarl ı beş seviyeli devresinin 3 -fazlı bir RL
yükünü beslernesi durumunda SPWM tekniği kullanılarak sin1ülasyonu yapılmıştır. Simülasyon sonuçları yük
indüktans ının ve anahtarlaına frekansının farklı değerleri için a lınmışt ır.
Anahtar kelimeler- Çok seviyeli inverter, Kaskat inverter, Çok seviyeli SPWM
CONTROL OF FIVE LEVEL A ND ISOLATED DC SOURCE CASCADE
INVERTER WITH SPWM TECHNIQUE
ABSTRACT
Generally in this paper, suınınarized knowledge on ınultilevel inverters, carrier based sinusoidal pulse width medulation
(SPWM) used in multilevel inverters and m ultilevel cascade inverter is given. Moreover, the circuit with IGBT
setniconductor switches and supplying a three-phase RL load of a three-phase five level cascade inverter was simulated
us ing SPWM technigue in Matiab/SimPower Systems . Siınulation results w ere obtained for different values of switching
frequencies and load inductances.
Keywords - Multilevel i nverter, Cascade inverter, Multilevel s inusoidal pulse width modulation technique.
ı. GİRİŞ
Çıkış geriliınİ değişken frekans ve genlikli bir geriliın
kaynaklı inverteıin (VSI) kontrolünde, çıkış gerilim inin
harmonikle rinin azalması çok önemlidir. Bu nedenle iki
seviyeli inverterler olarak bilinen geleneksel inverterlerde
çeşitl i P W M anahtarlaına stratejileri ile birlikte, yüksek
anahtarlama frekansı tercih edilir. Ancak iki seviyeli
inverterlerin orta veya yüksek güç/gerilim uygulamalan
duruınunda, başlıca anahtarlama kayıpları v e anahtarların
anına değerlerindeki kıs ıtlamadan dolayı yüksek frekansta
çaltşma iç in birkaç sınırlaınalan vardır. Ayrıca orta ve
yüksek güçlü uygulamalarda geleneksel inverterler düşük
veriın ve büyük transforınatörler kullanılınası nedeni ile
yüksek fıyat gibi dezavantajlara da sahiptir. Bu sebeple
inverter a ilesinin yeni bir üyesi olan çok seviyeli inverter
son yıllarda orta veya yüksek güç/gerilimli uygulamalar
için bir çözüm olarak ortaya ç ıkarılm ıştır [1].
Çok sev iyel i güç dönüşüınü ilk kez 3 0 yıl önce tanıtıldı.
Genel kavraın, küçük gerilim basamakJannda güç
dönüşüınü yapmak için çok sayıda anahtar kullanıınını
içerir. Geleneksel güç dönüşümü ile karşılaştırıl ırsa bu
yaktaşıının birkaç avantaj ı vard ır. Daha küçük geriliın
basaınaklan, daha yüksek kalit el i dalga şeklinin
üretilnıesine ayrıca yükteki dv/dt stresinin ve elektro­
manyetik uyLunsuzluğun azalmasına yol açar . Çok
ı
SAÜ. Fen B ilimleri Dergisi, l l.Cilt, 1. SayJ,
s. ı -9, 2007
Beş Seviyel i izole D C Kaynaklı Kaskat İnverterin SPWM
Tekniği İle Kontrolü
E. Den iz
seviyeli in verterierin d iğer bir önemli öze ll iği, yarıiletken
anahtarların daha yüksek gerilirnde çalışınasına izin veren
seri şeki lde bağlanmalarıdır. Genellikle seri bağlantı, aşırı
gerilim riskini yok eden kenetleme diyotları ile yapılır.
Ayrıca anahtarlar tam olarak seri bağlanmadığı için,
anahtarlamaları sendelenebilir. B u durnın anahtarlama
frekansını ve dolayısıyla anahtarlaına kayıplarını azaltu
[2].
kaynak beraberinde güç transforınatörü gerektirmesinden
kaynaklanan yüksek maliyettir [4].
II. ÇOK SEVİYELİ KASKAT İNVERTER
Farklı de kaynaklı ve çok seviyeli kaskat inverter için
farklı de kaynak gerilimi oluşturmada akümülatör, yakıt
hücreleri veya güneş pillerinden elde edilen de gerilimden
yararlanılır. Son zamanlarda bu yapı ac güç kaynaklarında
ve sürücü sisteınlerinde sıkça kullanılınaya başlanmıştır.
Bu inverter topolojisi diğerlerine göre daha avantajlıdır.
kenetleıne
di yot
veya
kondansatörlerj
Çünkü
gerektirmernektedir. Ayrıca en az de kaynak gerilim ine
eşit değerde ac gerilim elde edilebilmektedir [5].
Çok seviyeli güç dönüşümünün açık bir dezavantaj ı,
kullanılan anahtarların çok sayıda olmasıdır. Ancak çok
seviyeli inverter lerde, daha düşük gerilim oranlı
anahtarlar kullanılınaktadır. Bu yüzden iki seviyeli
inverterlerle karşılaştırıldığı zaman kullanılan anahtarların
ınaliyeti kayda değer bir şek ilde artınaz. Bununla birlikte,
seviye sayısını artırınak için eklenen her bir anahtarın
gate sürme devresi inverterin ınekanik yerleşimini daha
fazla karmaşık yapar. Çok seviyeli inverterlerin diğer bir
dezavantajı, küçük gerilim basaınaklarını üreten izolel i
gerilim kaynakları ve seri kondansatörlerdir. İzoleli
gerilim kaynakları her zaman kolaylıkla bulunaınayabilir
ve seri kandansatörler gerilin1 dengesi gerektirir. Ger ilimi
dengeleme sınırlı
olarak, çok
sayıda anahtar
kullanılmasından dolayı oluşan birden fazla anahtarlan1a
imkanı kullanılarak yapılabilir. Bununla birlikte gerilim
denge probleminin taın çözümü için ilave devre ler gerekir
E
=:=-
s
: a2
•
Vab=+E
Şekil 1. Bir tam köprü
Vab=O
Vab=-E
invertere ait anahtarlama durumları ve buna
karşılık gelen gerilim seviyeleri.
Çok seviyeli inverterler için n1 seviye sayısı en az üç tür.
Kaskat inverterde -E, O, +E seviyelerinden oluşan 3seviyeli bir faz gerilimi elde etınek için bir tam köprü
hücre kullanılır. Taın köprü ın verterin devresi Şekil.1 'den
de görüldüğü gibi dört anahtar ve dört adet boşluk
diyorundan meydana geln1ektedir. Eğer SaL ve S bı
anahtarlan iletiınde ise çıkış geriliıni V ab= E, Sa2 ve S bı
iletirnde ise Yab= -E ve SaL -S bı veya Saı-Sbı iletirnde ise
V ab= O olmaktadır.
[3].
1975'te R.H Baker ve L. H.m Bannister, çok seviyeli bir
çıkış geriliınİ elde etınek için ayrı de kaynak lı tam köprü
hücrelerin seri bağlandığı bir fonnat ile çok seviyeli
kaskat inverteri tanıttılar. Bugüne kadar çok seviyeli
inverter türleri üzerine yapılan araştırmalann çoğu üç tane
inverter üzerinde yoğunlaşınıştır. B unlar;
d iyot­
kenetlemeli inverter, kondansatör kenetlemeli inverter ve
kaskat inverterdir.
Kaskat inverterde çok seviyeli çıkış faz gerilimi elde
etmek için aynı seviyeli H- köprü hücrelerin ac çıkışları
seri bağlanır. B u nedenle ıneydana ge len gerilim dalga
şekli H-köprü hücrelerin çıkışlarıntn toplamı olur. 's' de
kaynak sayısı olmak üzere bir kaskat inverterde çıkış faz
geri limlerinin seviyesinin sayısı
2s +ı
ve hat
geriliminin seviye sayısı k= 2m -ı fonnülleri ile
hesaplanır. Kaskat inverterin bir faz hacağından S-seviyeli
bir çıkış geriliınİ elde etn1ek için Şekil 1. 'deki köprü
inverter devrelerinden iki tanesi Şeki 1 2. 'dek i gibi seri
bağlanır [ 6].
Kaskat inverter, geliştirilen ilk çok seviyeli inverter türü
olduğu halde 1990'ların ortasına kadar uygulamalan
yaygın değildi. 1 997 deP.rV Hammond ve F'. Z. Peng -J.
S. Lai tarafından kaskat inverter ınotor sürücü
devrelerinde
kullanı ldı.
Kaskat
inverterler
ilk
kullanıldıklarından bu zamana kadar özellikle de orta
geıilim sürücülerinde büyük ilgi çekti.Çünkü bu topoloji,
çok seviyeli diğer iki topolojiden yapı olarak daha basit
ve paket devre haline getirilınesi daha kolay olmaktadır.
Ayrıca tam köprü hücrelerin eklenınesi veya çıkarı lması
ile inverterin çıkış geriliın seviyesi arttırılıp azaltılabilir.
Bununla birlikte kenetleme diyotları ve kondansatörleri
gerektinnediğinden, aynı seviyeli devre yapıları için diğer
iki topoloj iye göre daha az e leman kullanılmaktadır. Bu
yapının en önem1i dezavantajı, çok sayıda izolasyonlu de
m=
Şekil 2. 'deki devreye ait anahtarlama durumları ve
bunlara karşılık gelen çıkış gerilim seviyeleri ise Tablo
1 . 'de gösterilm iştir. Tablo I .'deki 16 tane anahtarlaına
durumundan sadece 4 tanesi iki yönlü akım akışına ve
sabit bir çıkış gerilim ine izin verir. Tablodaki 15. ve 16.
anahtarlaına durumlarında taın köprünün birinden pozi-
2
Beş Seviyeli izole DC Kaynaklı l(askat İnverterin SPW�
Tekniği İle Kontrolü
E. Denız
SAÜ. Fen Bilimleri Dergisi, 1 1. Cilt, 1. Sayı,
s. 1-9, 2007
•
.
•
•
•
•
Sa�
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
.
•
•
Sa3
Da1
•
D a3
. E1= E
•
•
Sa�
S a� �
Da2
Köprü
Hücre
""
Tam
•
•
•
D a4
•
•
•
•
.
•
•
•
biridir. PWM tekniğinde amaç kare dalga şeklinde
ve bu darbelerin genişliğini
darbeler olusturmak
'}:
. .
.
değiştirmek suretiyle çıkıştaki dalganın ana harmonıgını
değiştirınektir. Darbelerin yarı peri�otta� i sayıların1n
.
artırılması ile anahtarlama barmonıklerının frekansı
Böylece yük indüktansının harmonik
yükseltilir.
akın1larını sınırlaınası sağlanır. Genel olarak PWM
sinyalleri yüksek frekanslı bir üçgen taşıyıcı dalga ile
.
düşük frekanslı modülasyon (referans) dalgasının bır
komparatörde karşılaştırılmasından elde edilir. R�fer��1s
dalga olarak; kare dalga veya sinüs dalgası seçılebıbr.
PWM tekniğinin en yaygın olarak kullan�lanlan Kare
Dalga PWM, Sinüzoidal PWM, Hannonik Ilaveli PWl\t1
ve Uzay Vektör PWM dir.
•
.
•
•
•
'
•
.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Vinv
Da7
Das
PWM tekniğini uygulmnanın en kolay ve en iyi yolu bir
üçgen dalga ile sinüs dalgasını bir koınparatörde
.
karşılaştırmaktır. Bu yönten1de referans işaret olarak bır
sinüs dalgası kullanıldığı için Sinüzoida1 PWM (SP\VM)
olarak anı lmaktadır. SPWM' de; sinüsün tepe değerinin
(V R) üçgen taşıyıcı dalganın tepe değerine (Vc) oranına
Şekil 2. Beş-seviyeli kaskat inverterin bir faz hacağı
Ta blo 1. Beş-seviyeli kaskat inverterin bir faz bacağına ait anahtar­
lama durumları
ı
ı
2
3
4
5
6
7
8
9
lO
ll
12
13
14
15
16
Tam
Eı
Eı
On
Oıı
Eı
-E ı
-E ı
On
Oıı
-E ı
On
Köprü ı
Saı - S:ı4
Soı -Sa4
Saı - Sa4
Saı
-
Suı S aıSaı-
S :.ı2
-
Sa.ı
Sa4
sa3
Sa3
Sa4
Snı - Sa3
Saı - Sa3
Sa2-
Sa4
Tam !(öprü 2
Oıı
Sa6- Sa8
Oıı
Sas -Su?
Eı
sa5 -SaR
Eı
Sas- S as
Eı
Sa5 S as
-
Oıı
Sa6- Sas
Oıı
Sa5
-E ı
Eı
-E ı
-
-Sa?
Sa6-
Sa7
Sa6-
Sa7
Sa6- Sa7
Oıı
Sa6- S as
Oıı
Saı - S a4
O ı•
Sas- Sa7
Oıı
Saı - Sn3
O ıı
Sa6- Sas
Ou
Saı - Sa3
Oıı
Sn5- Sa7
-E ı
Eı
Saı
-
Sa3
Saı - Sa4
Eı
-E ı
-Sa8
Sa6- Sa7
Sa5
Modülasyon indeksi denir ve M,
Vİnv
Eı
�n
ile gösterilir.
c
Modülasyon indeksinin değiştirilmesi çıkış gerilimi ana
hannonik genliğini ayarlar. Ma 'nın (O 1) değer aldığ1
aralığa lineer bölge denir. Bu bölgede çıkış gerilimi ana
harınoniğinin genliği Ma ile doğrusal değişir. PWM
barınonikieri ise anahtarlaına frekansında ve onun katlan
olan frekanslarda ortaya çıkar. Ancak bu bölgede çıkış
gerilimi ana hannoniğinin gen1iğ1 yeterince büyük
değildir. Bu oluınsuzlu ğu gidennek için Ma> 1 yapılır. Bu
dunun aşırı ınodülasyon olarak adlandırılır. Aşırı
modülasyon yapmanın en büyük dezavantaj ı i n verter çıkış
geriliıninde daha önceden olınayan harmoniklerin ortaya
çıkmasıdır. Bununla birlikte SPWM'de üçgen taşıyıcı
dalga frekansının (fs) referans dalga frekansına (fın)
fs 1
oranına frekans modülasyon oranı denir ve mr
ıe
f
Eı
Eı
Eı
E1 +Eı
-E
=
ı
-E ı
..E.,
-E ı
"'
-E1 Eı
o
o
o
o
o
o
..
=
.
m
gösterilir. mr ne kadar büyük olursa harmonik bileşenler
ana harmanikten o derece uzaklaşır. Dolayısı ile
inverterin çıkış kalitesi artar.
tif, diğer köprüden aynı değerde negatif gerilim elde
edilerek sıfır seviye gerilimi elde edilir. Ayrıca -2E ve 2E
üretiıni için hariç tabloda gösterildiği gibi inverter
çıkışında O, E, -E 'nin nasıl üretileceği ile ilgili serbestlik
dereceleri vardır. E ve -E 'nin her biri dört yoldan, sıfır;
altı yoldan üretilebilir. 3-fazlı sistem için ise tek fazlr
inverterin aynı yapıdaki üç çıkışı ya yıldız ya da üçgen
bağlanabilir
Çok sev iyel i inverterlerde ise seviye sayısı artıkça çıkış
geriliminin sinüzoidal biçime daha çok yaklaşacağı
dolayısıyla " Toplam Harmonik Bozulma (THD)'nın "
azalacağı ve inverter çıkış kalitesinin artacağJ açıktır.
Çıkış gerilim]ndeki barınonikieri azaltmak ve inverter
çıkışını kontrol etmek için seviye sayısının arttırılınasının
yanı sıra farklı darbe genişlik modülasyon (PWM)
teknikleri kullanılmakta olup, bu konudaki araştırma ve
uygulama çalışınalan devaın etınektedir [7]. Çok seviyeli
inverterlerde kullanılan modülasyon teknikleri, iki
lll. ÇOK SEViYELi SPWM TEKNİGİ
Darbe Genişlik Modülasyon (PWM) tekniği, geleneksel
iki seviyeli inverterlerde çıkış gerilimi genlik ve
frekansının kontrolü için geliştirilıniş birkaç teknikten
3
SAÜ. Fen Bilünleri Dergisi, ıl. Cilt, 1. Sayı,
s. 1-9, 2007
Beş Seviyeli izole DC Kaynaklı Kaskat İnverterin SPWM
Tekniği İle Kontrolü
E. Deniz
kullanılarak yapılan çalışınalarda faz gerllimi için öneınli
harmonikler taşıyıcı frekansı fs civarında ortaya çıkmıştır.
Fakat onun harmonik içeriği aynı fazda olduğu için hat
geriliminde gözükmemektedİr [5].
seviyeli PWM tekniklerinin genişletilınişi olup, en yaygın
olarak kullanılanları; Uzay Vektör PWM ve Taşıyıcı
Temelli PWM'dir. Çok seviyeli taşıyıcı teme11i PWM
teknikleri genellikle üçgen dalga olan birkaç taşıyıcı
sinyal ile, genellikle sinüzoidal olan referans veya bir
modülasyon
dalgasının
bir
komparatörde
karşılaştırılmasını gerektirir. En çok kullanılanları
Sinüzoidal PWM (SPWM) ve Haımonik İlaveli
PWM'dir.
2
1
J
o
.
�
o
•
•
-;\
-
\_
.
..
.
�
.
.·
-
-/\7""
�
..
1
r
,
\
'·
'
....
-·-
.
11
.
!·.-
.
•
1
..
-
- :,\_
/
,
1 ·\
-
'
•
.\
•
••
'
••
• '
�···�
o •
'
\
'
-·- -::·� - -·- 7,.
...
.
..
,
\
..,
.•
..•
.
..
l
..
•.
"•
1
-:ı
7\\
•
1
1
ı
:
o
- - �\, ·.
•
..
ı
r
1
'ı
o
\
"
.'
...
.
- r-:--\ -· 7'�- :·· .--·- 7·.- ---7\-..: l
v·
1
- Şekil dağılım
- .
11
•
. ı-
Çok seviyeli SPWM tekniğinde modülasyon sinyalleri
aynı kalmak şartı ile taşıyıcı sinyallerin sayısı inverterin
seviyesine bağlı olarak değişir. m seviyeli bir inverter için
tepeden tepeye aynı V c genlikte ve aynı fs frekansta (m­
l) tane taşıyıcıya gerek duyulur. Örneğin S-seviyeli bir
inverter için taşıyıcı sinyallerin sayısı döıt olacaktır [8].
Bu PWM tekniğinde kullanılan taşıyıcıların teınel olarak
APO (Alternative Phase Opposition), PO (Phase Opposition)
ve PH (Phase) olarak adlandırılan üç farklı yerleştirilme
duruınu ve bu taşıyıcı dunımlarının kon1binasyonu ile
ortaya çıkarılmış Hibrit (Hybrid=H) ve Faz-Kaydınna
(Phase-Shifted=PS) şeklinde iki tane daha yerleştirme
durumu vardır [9]. Bütün dağıinnlarda taşıyıcılar birbirine
bitişik durumdadır. Sıfır referansı taşıyıcı grubunun
ortasına merkezlendirilmiştir. Ayrıca üç tane taşıyıcı
durumu APO, PO, PH benzer faz ve hat geriliın dalga
şekilleri üretirler.
-:1'\
.
•
•
.
,
•
•
- ,-
l•
',.� ,
·2 �
..
\
..,,
•
.
. ��,·
..
..
.
•
•
1
. o
.
•
,
.
• oJ/
'
- - - - - 4- ' ".
1
/,
'
- -\C
- .
,·
,
.
-
,
.
-'1
'.,
••
'
.
"'
o
•
•
•
0
1
·
,
.
1
..
·. .
•
•/
,
- _./T
5. PH
.
•
'
,'
•
· �
o
-
·.
o
.
'
•
-
,
..
- _..:. T
.
·..
"
•
' 1 -
•\
'.-- -�- ._,
..
,.. ·.
\
,
•
1
•
1 .- -
,
',
!
•
\/
1
J
'•
'.
- !..
Faz-kaydırmalı (PS) dağılımda; bütün taşıyıcılar birbir­
inden
Be
=
360
m-l
kadar faz kaydırılır [4]. Literatürde bu
dağılun kullanılarak yapılan çalışınalarda faz ve hat
gerilimi için en önemli harnıonikler (m-l ). fs' nin yan
bantlarında ortaya çıkmıştır ve in verterin seviye değerinin
daha yüksek olduğu ayrıca ana harmonik ve en yakın
önemli hannonik arasındaki aralığın diğer taşıyıcı
durumlarına göre daha fazla olduğu gözlenıniştir
Hibrit (H) taşıyıcı dağılıını ise daha öncekilerin bir
kombinasyonudur. Bu dağılımda taşıyıcılardan yarısı sıfır
referansının üstünde yarısı altındadır. Sıfır referansının
üstündeki taşıyıcılar tepeden-tepeye aynı genlikte ve aynı
frekanslJdır. Fakat taşıyıcılar arasında
°
APO dağılnnda; her bir taşıyıcı bant bitişik banttan 180
faz kaydırılır. Yani bütün taşıyıcılar alternatif olarak zıt
yapıdadır. Literatürde, bu dağılım kullanılarak yapılan
çalışmalarda faz ve hat gerilimi için en öneınli
harmonikler taşıyıcı frekansı fs 'nin yan bantlarında
ortaya çıkmıştır. fs de hannonik oluşınamıştır.
ec=
360
(m-l)/2
derece faz farkı vardır. Sıfır referansının altındaki
taşıyıcılar içinde aynı durum söz konusudur. Literatürde,
bu dağılım kullanılarak yapılan çalışma-larda faz ve hat
gerilimi için en önemli hannonikler fs' nin [(m-1 )/2]
katlannda yoğunlaşmıştır [ 1 0].
PO dağılımda; sıfır referansının üstündeki taşıyıcılar aynı
fazda ve altındakiler aynı fazdadır. Ancak sıfır
referansının üstündeki taşıyıcı grubu ile altındaki taşıyıcı
grubu arasında ı80 faz farkı vardır. Literatürde, bu
dağılun kullanılarak yapılan çalışmalarda faz ve hat
gerilimi için öneınli harınonikler taşıyıcı frekansı fs
cjvarında ortaya çıkınıştır.
o
/
·2
-
Şekil.6 Faz-kaydınnail dağılım
...
•
..
--�������-�
Şekil.7 Hibrit dağılım
Çok seviyeli inverterlerde,
Ma: Modülasyon indeksi,
V R: Referans sinüsün genliği,
V c: Üçgen taşıyıcı dalganın genliği,
fm : Referans sinüsün frekansı,
fs : Üçgen taşıyıcı dalganın trekansı,
mr: Frekans modülasyon indeksi,
Şekil3. APO dağılım
PH dağıl11nda; sıfır referansının üstündeki ve altındaki
taşıyıcılar aynı fazdadır. Literatürde, bu dağılım
4
SAÜ. Fen B i limleri Dergisi, 1 1. Cilt, 1 . Say ı ,
s . 1 -9, 2007
Beş Seviyeli izole DC Kaynaklı Kaskat İnverterin SPWM
Tekniği İle Kontrolü
E. Deniz
.
.
olmak üzere fre kans modülasyon indeksi
mf' =
·
Burada kullanılan H-hücre devresinin yapısı ıse yıne
Power Systeıns'de Şekil 9'da görülmektedir.
fs
fm
formülü ile hesaplanır. Yukarıda bahsedi len taşıyıcı
dağıinnlan için modülasyon indeksi ise Tablo 2. 'de
gösterildiği gibi hesaplanınaktadır [5].
Tablo 2. Taşıyıct dağılımları
ı1esapıanrnası
APO
•
l
Ma
PO
PH
VR
VR
VR
(m-1) , ("';1}vc (m;ı)xvc
�
2
PWM
için modülasyon indekslerinin
xı-c
H
PS
VR
VR
2
T
ve
ı
L
*
E
b2
Şekil 9. Tam köprü inverter devre modeli
Beş seviyeli inverte r ve beslediği yük için siınülasyonda
kullanılan parametreler ise aşağıdaki gibidir.
De kaynak gerilimil E
Modülasyon indeksi} Ma
Referans dalganin frekans ı, j�,
Taşıyıcı dalganın frekans ı, j�·
Snubber direnci� Rs
ı-
:400 V
:0.9
:50 Hz
: 75 O ve 12 5 O Hz
:JOOQ
Snubber kapasitesil Cs
:220 nF
Yük direnci, R
:15 Q
Yük indüktansı, L
:30 mf/ve 80mH
Yukarıda verilen siınülasyon paraınetrelerinden yük
indüktansının 3 O ınH ve 80 tnH değerlerinin her ikisi için
anahtarlama frekansJn ın 750 ve 125 0 Hz değerlerinde
siınülasyon yapılıp sonuçlar verilm1ştir. Şekil 10 ve 11 'de
yük indüktansının 30 mH değeri için anahtarlaına
frekansı n ı n sırasıyla 750 ve 125 0 Hz değerleri için
sonuçlar verilnliştir. Benzer şekilde Şekil 1 2 ve I 3'te yük
indüktansının 80 mH değeri için sonuçlar verilmiştir.
Sonuçlara bakıld ığında; faz gerilimi, hat gerilimi ve 3 -faz
aknnından görüldüğü gibi, çok seviyeli inverterler ile
düşük anahtarlaına frekanslarında bile geleneksel iki
seviye li i nverteriere göre daha düzgün ç ıkış dalga şekilleri
elde edilmektedir. Bununla birlikte i nverterin seviye
sayısı artınlırsa çıkış aknn ve geriliın dalga şe ki lleri
sinüzoidal forma daha yakın olacaktır. Dolayısı ile
invcrter çıkışındaki "Toplam H armonik Bozulma (THD)
, azalacaktır
H3
H4
Şekil 8.
co
,:,!
Yukarıda bahsedilen çok seviyeli SPWM tekniği
kullanılarak düşük anahtarlama frekanslannda elde edilen
tetikleme sinyalleri ile, 3-fazlı beş-seviyeli kaskat
inverterin anahtarları anahtarlanarak inverterin çıkışında;
hannon ik içeriği gayet düşük değişken gerilim ve
fre kansta S-seviyeli sinüzoidal ç ık1ş almak mümkündür.
Bunu göstermek aınacıyla Matlab\ SimPower Systems'de
kaskat inverterin 3-fazlı, IGBT yarıiletken anahtarlı beş
seviyeli devresinin 3-fazlı bir RL yükünü besleınesi
duruınunda çok seviyeli SPWM tekniği kullanılarak
siınülasyonu yapıhnıştır. Anahtarların PWM sinyallerinin
elde edilmesinde APO taşıyıcı dağılıını kullan ılmışt ır.
Sb1
Out2
IV. BEŞ SEVİYELİ KASKAT İNVERTER İLE BİR
RL YÜKÜNÜN BESLENMESİ
R
�E
a1
Üç fazlı, 5-seviyeli kaskat inverter devre modeli
Değişken geri lim ve frekansta 5-seviyeli sinüzoidal çıkış
verebilen kaskat i nverterin Pov/er Systeıns ortamındaki
ınodeli Şekil. 8'de görülınektedir. Göriildüğü gibi bu
modelde her faz için 2 adet H -hücre devresi ve 3-faz için
toplaın olarak 6 adet H-hücre devresi bulunn1aktadır.
5
SAÜ. Fen Bilimleri Dergisi, 1 1. Cilt, 1. Sayı,
s. 1-9, 2007
'
800 L
400
>
ll ı
o
o
>
ı
n)
----
ı
ı
1
- - - - Lı 1
1
1
•
,
-r
·ı
-400
-800 ,..
ı
'-
-
-
..!
-
-
1
ı
1
1
_rJ - - - - ..ı. 1
1
1
ı
--
Beş Seviyeli izole DC Kaynaklı Kaskat İnverterin SPWM
Tekniği İle Kontrolü
E. Deniz
'
1
--
-
nı
>
-400
-800
0.06
0.05
o
0.01
0.02 t (s) 0.03
0.04
720 ----- -- - ----- ---- ----- ----
-
1:
�� r � � � �Jınıı� � � � � J �� _i� � � � �
_
O
0.02 t(s} 0.03
0.01
ı
-
1
1
1
o
0
_
ı
,
'ı
>
-
_
_
___
-·-�!------'!·-�mT
r
-
---..ı-_ --ı
1
'-
ı
,, •
720 --i -
1
- - - - ı- -
1
-
- - - -i
ı
ı
- - - - ı-- - - - -ı
ı
ı
-
>
o
o
>
co
>
o
o
J_j
10
..
Harrronik
20
1600
1200
-
o
.0
aı
[�TI � � --- - -- �-- _ı�
:
1
r
-800
-12oo
-
� ---
-1600
ı
--
---
-
-
----�
- - - - �
- - --
0.02 t (s) 0.03
0.01
o
1242 f-ı- - - - - r - - - - -i-- - - - r - ı
-
-
- - - - .!.
�� -
-- - -r
-
-
-
1
ı
-
-
.-
---_ı- - -
o
.l
r_ _
-
�L
-·---
.o
ı
- .
_
_._.:_,_._,
_
__.L
50
60
(a)
�
_
_
-
- +
- - - - 1
400
-
20
---- �
1
800
>
_ _
---
1200
o ,-.,
nı
> -400
---
-800
-1200
-1600 �----�--�
O
0.04
0.06
0.01
0.02 t(s) 0.03
0.05
1 242 ...! r- - - - - L - - - - ...J - - - - - L- - - - -' - - - - - L ---- 1
ı
ı
1
1
1
1
1
0.05
0.06
0.04
- -ı- - - - - :Y: - --1
ı
>
-
>
.o
ı
- -- 150 J1 - - - - - � - - - - _
L '._
-'-.J-LI.ı...Ja__.Lıı....l ,,.._ __ ..___.l_..a.L-_J�._
0 .ı -20
30
40
50
60
1o
o
Harrronik Derecesi
ı
- - - - .ı_ı -----ı
ı
-
-
ıJ J
>
ı
- - - - .!. ı
m
-
40
--'' ..., -
·�'
'
\
•,
'
.1
'-1,
r
\
-
ı
o
� - - r1
.
\'
aı
-
�
\ı
0.02
Şekil 10.
11
·'
/\
1
-40 ...�-
-
,
1
-
)
.'
1
j
:�ı,
'
- rt:1
•
1
·,
1
1
1
•
-
1
\
-·
11
,
'\1 '
,.:.. ... - r
'
- ..
,
...J? . - -
__,
150
o
l
1
1
-
'
'
1
·�
;'l'l..
\
- :t:.
ı'ı
.•
f
.
ı..ı
.!..
il
V
1\
,
.
t
'
; '\
1
1
'
- ,·- � ,.1
,
ı
. -.,
'
'L.,
)
/
�\
'
.
1
\
l_ı
i
- ı,
L
\ı(
. 1�\
1
...
)
'
ı
-ı -
(s)
0.04
(c)
ı
o
$
1
_
ı
_.o
-1
/\\
_
ı'
\
____
·ı
co
1
.
0.06
0.02
ve hannonik spektrumu
Şekil
(b) Dokuz seviyeli hat gerili mi ve harmonik spektrumu
(c) Üç-faz akımlan
6
1
- -1
ı
1..---�
-
_._-- -
-
1
- - - - !_ - --__
30
40
Harrronik Derecesi
ı
.J
_.�
20
,
'
1
-
/
ı
\ı-\+-7'-1
ı'
lK'
{ı\
1
.
1
•·'
'
1-
ı..
-
0.03
-,L
ı...
,,
./
,__
. ->, 'ı .•-
t(s)
-+
1
)
l\
1
�
•
1
.
-,.,.}' � . -
t"
1
.
1 ,'
\
.ı
1
••
(
\
r
\
1
r'
.
'
.J
..J '\.
i-l"'--_
,
....
..
- ,.
- 40
•
'
- -�-[ -l -- -
- - - -..�... - - - -. '-; - ..!ı :\
l
1
'
, ,
'J
ı
\j 1
\ ı r'
'-,
;ı
'\
l
·,
(
\
'ı 1 J \
ı'
,
.' 1 \
- f. - \1
ı'
'ı
1 1
•
1
O- - \
ı
-- - _ı
1
•_ _. _
60
50
- - - )_._ - "" 1 '-·
"
1
�
-
\ ı'
f\
1 1
ı.r
(
.'\
-
'·
1
1
1
1
\1 /
-�
/1
..,.. ..._ ·�
J
',
,/
-
1
1
.
\
.i
/
(
\
\
-\---;--,.-i -,1- - -'\-- (
ı
'
·ı
\
)
\
(
ı
\1
'ı J
.1
X
'
ı
1
\
..
-
r
J
\
fı \
\
/ ·
ı
1) ı\
\ ı ) ....
\,
)
.
1
•
".
'
1
,../
'
ı
- -·1'L --- :!...J..ı- -,
_!.,..:..,·------.....:.
1
0.04
•
-
,·
0.05
(c)
11.
-
(b)
·
\
u
-
10
ı/
L=30mH ve fs=750 Hz için
(a) Beş seviyeli faz gerilimi
- - - !_
-ı------�
'(
-
J
0.05
1
ı
40 � - /..., . -.,..
- - �\.""\ .
.....
"'\
, 1
,·
)1
"1
,
/
./
'ı
\
- - - ....'>!
. .:/� - - ..:.\....;;_,..L'- l - '.>..."'-='� - - \....
)
.�
l.. -1-
-
\1
•1{ ı
-�
'{,
)\
/i
,ı
ı
1
'\
i
·�
- )- t_)- 1 ı1
\
ı\,J
\�� 1,ı
,1
•
�) \
t
ı
� '\
1
\
_j - - -�1 \
\
\ı, (
- - ,- L
,
-
!
l..l
- , :..._�- "
_ 0.03
'ı
-
J-1
(b)
_
ı
30
40
Harrronik Derecesi
1o
1600
.o
aı
o
1
_
>
_
1
_
h'------·-�---·
_._J
ı_LLLlL
0
--
-
---- -
ı
1 ---- L---- 100 � � ---- L----�----- L ------
� __ _- _-_
_ _
ı
60
- - - r
- - - - 1-
1
�
50
-
-- - - ı
-�
-
40
Der eces i
30
(a)
800 - - -- :
400 - - - - .!.
�
T
0.06
1
1
----L----�-----L- ----ı- ----1..---1
----- L
L
j L L1--.J..J&J1 ... Lu ı .a.. .ı- ,._ -- . .. . ......
100
>
aı
0.05
0.04
L=30mH ve fs=l250 Hz için
(a) Beş seviyeli faz gerilimi ve harmonik spektrumu
(b) Dokuz seviyeli hat gerilimi ve harmonik spektrumu
(c) Üç-faz akımları
·
0.06
SAÜ. Fen Bilimleri Dergisi, 11. Cilt, 1. Sayı,
Beş Seviyeli İzole DC Kaynaklı Kaskat İnverterin SPWM
E. Deniz
Tekniği İle Kontrolü
s.l-9, 2007
1
.
-----r ----_
Tc
-�
�
�
�
�
-�
��
-.ı�
�
.
�
�
'
_
800 r•-------�· --l
400
-
>
1
ı
1
nı [""r : lll �
- 400
t
-800
O
720
"
_
1
1
ı
ı
ı
o
1'0
>
1
ı
o
>
:
_
_
_
: lfl
-
ul
:
-
_
_
[r :
ı
ı
r
-
_
:
-
-
-
-
ı
__
_
1
�
_
0.02 t(s) 0.03
0.01
: �[mr:-
-
>
bu�
_
0.04
-
-
-
_ _ _ _
0.05
1
1
O
7 20 �
o
1
t
- - - - L - - - - _ı -
._.__
_-
.
_
o
1o
-
rr ı
ll
....
- - - l.
- .1
-
.
O
1242 f- L ı
ı
,
-
-
ı
-
-
ır
ll
-
ı
- - - .!...
-
---L
.. ...
1ı
ıı
-
r
- ---ı- ı
-
ı
1
1
'H
1
- - - - ,_
ı
1
ı
ı
1
ı
-�·.:.. - --
0.05
0.04
ı
-
- - - +
-
-
1
-
1
ı
ı
-
-
0.06
----
-l -
ı
- -
-
'- r- -
- c_
-
r
- - - ..ı -
1
-
0.02 t(s) 0.03
ı
-
- - -j
-
-
-
0.04
-
- - - -1-
ı
�
-
�
-
-
-
-
-
ı
150 f- ı_
o
C:
�
.
,
·
o
-
o
25 r
-
- - -j - -, - -t
1
-
1
-
,;
t
/\
l
-
'
.....
�.
-25 f-
•
-= '
L._
·\
---
/
-
r
•
-
1...._.1
o
1
- - - rı
,'
,r
1
-�
J
1
ı
-"
l
.
1 r
ı
..
ı.....
..
Şekil12.
�L
-,�
\
1
r
_;\
- - --
1
1
•
'
_'
t- -
'·
\..
-
..
ı
_ ___
ı
.�
'�
''
.
1/Yı. \
-
-
2.
-
1,
\
,1
,·
..
�'
- -=--
0.03
t(s)
-
.....
·,
>
- - - - !. .._
__
,ı,
1
1
,ı
1
r\
� .. ı
-
'•
-
,"""
1
\
-
-
-
·-,
·.\
...,..
/
-
't\
i
0.04
(c)
1
,t
-
L
-
.rr
1
�
-
-
1
\_
\
-
'\
,
/
t
ı,;'
-1-
1
r
J
,.\..
-
ı
-
t
, .f
,
.....
'\
·-
�
1
ıı!,,\
/
J
,'
25
,-
J
-
•
1
-ı - -
lt
ı
'
-
-
.._
-
•'
/
ı\
,
-
0.05
ı
1
-
-
_
-
-
-
- -
_. � ..."
50
60
-
'
ı
-
-
-
-
-
-
ı
- - -
-·
-
-
ı
�
_
- -
J
ı
-
-
-
-
- - -
-
0.02 t(s) 0.03
- -� -
ı
- - - 1ı- -
-
•
-
-
f- --·
.
-
1
1
-
1
-
- - - -L
1
-
-
-
-
-
r
-
-• - -
-
;
-
-
-
-
-
-
-
-
0.04
0.05
-
- 1-
-·
ı
-
-
-
-
1o
-
ı
, , -ı-
1
-
1
1
1
ı
·-'-
-
ı
- --!
ı
-
-
1
L-·-•-l...ı--- . .l.
_.::..-
-- 1
-
,
0.06
-
-
-
�j
-
- -
-
__lı-J_. _ I _._.
_
20
30
40
Harrmnik Derecesi
50
-
60
(b)
-
....
1
-
1
.D
ı
- -
-
0.06
0.02
Şekil 13.
L=80mH ve fs=750 Hz için
(a) Beş seviyeli faz gerilimi ve hannonik spektrumu
(b) Dokuz seviyeli hat gerilimi ve hannonik spektrumu
(c) Üç-faz akımları
7
/
-'
- 25
1
IL
,'
1
ı ,;'�
ı
,
- - - =�
·-
V
·
ı
ı
..•
\
- - _:
0.03
1
...
1
1
}
_
ı
)•.ıl..\
) ,/
.
1
.
_
•.'-
-
-
-ı
o
_
\ f
''
-
0.01
1)
...,
ı
,
��-'- "-ı - ,(....�� -,,-----�"ı- r'-"'\ �-.....,.-� - - )..r--..
' �· ı
. �ı
ı /
'. 1
\
\ı
ı
\{
;\ ı
.1
/\,ı,
J.''\
1
1 \\
;
,ı
1 \,Jı _ - ..,1,-. \o
-\ -i--\_-1.'ı'ı 1
ı\
(
\ /
ı\ 1
\/
\1
\1
_(1)
\/
\/
ı \/
- - -�
ı
•..
_
20
30
40
Harm:m ik Derecesi
-
ı
ı
� f- -
o
/\
� - .,. - �- \ ;·'
ı' \ /
\
- -
-
1
0 1-t'-
60
y
)•
,/\ı
-
- - - .L
m
150
-L
.... ._ -·
\
'--\
-
..
-
ı
-
50
�
�lı
- -t -� - - - -..._
1
-
__
.D
1
�..1----
_.Lu
-
ı ,,
�
'
ı /
lt
- l-
__
___
__
0.02
-
...
� ;
·,, /1
ı,
ı \ t'(
'
L _ı
---
1
!
1
- - - - .!.
ı
- -- _ı-
·-
>
.._
(b)
-
---.
- j- - (
1
ı
-
..
__
-
---�
o!
O
f-J
1 242
1
ı
ı
20
30
40
Harrronik Derecesi
'- ,
\
\)
h
•
o
.
.._
J.
•
ı
ı
_J_ıj J J LL- _._. !.__LL l�LJ
-
�
-- --:- - - - �l- - - � --- --ol-�ll - - ;� -ır
[ -- -:, - - - :� - - -ID
- �ı 1� � ===�= r
1l ı!:===�=�_ = =- = =
-
400
-1600
=ı
1
1'0
_
1o
-����
0.06
- - -I
.c
-
- - - - .1
ı
-�----·
o
ı
>
-
Uo---·-
> -400
- -
-
0.05
-
ı
ı
1
-
ı
ı
-
-
-
- - - - _j ı
ı
(a)
-
ı
'
-
o
60
ı
�:
1
100
----�
..
...
ı
1
>
-- --�
50
1
�
ı
- - - - -1-
ı
-
- -
ı
---_
ı
1
0.01
- - - -1
a.;
, .. ._�
1
ı
ı
1
(a)
-
ı
ı
-soo r-
....
ı
20
30
40
Harrronik Derecesi
ı
-r
._. �...
. ..
ı
- - - _ı-
-
- - - - L
.
ı
-
ı
A L l J JJu_
...
>
....... 400
ro
ı
r �m
__
1
1
0.02 t(s) 0.03
ı
.-
1
ll.!
_
1
1
ı
·ı-
_
o
ro
ı
1600 r-
_.D
- -
,
_
ı
ı
.......
1
-o
-
Lmm llı
_
1
0.01
ı
----r-----ı-----r-----ı----- r ----J
ı
m
�
..
_
1
ı
-800 r
o
>
1
-400
0.06
_
_
ı
ü
>
_
_
ı
ro
---
-
ı
__
-
>
100
_
.._..o O
•
ı
1
: � � 1Jli� !
400 r--
ı
ı
ı
ı
ı
ı
ı
ı
-
-
-
1
1
800
-
_: ,
_
..
ı
1
)
)
1
,\
,
�
-
-
ı
-=-
,.
/
r
--
t(s)
-
/1'
ı
ı
,
\ J'-
•
- -
ı
-
f
,..'
.=._..�
0.04
(c)
..
-{- -
'll
\- - '•
1
·
-,
'
;J,l
.
1
ı
'ı'
- - �-� ,·:._...
· .
t .'
,
ı
,'
·l
1
'ı ,
.
ı,·
-
·
·-
-
'-
-
ı
,.
-'
'---= -
.,.
l
.
-
0.05
L=80mH ve fs= 1250 Hz için
(a) Beş seviyeli faz gerilimi ve harmonik spektrumu
(b) Dokuz seviyeli hat gerilimi ve
(c) Üç-faz akımlan
harmonik spektrumu
.
•
-
0.06
SAÜ. Fen Bilünleri Dergisi, 1 1 . Cilt, 1 . Sayı,
s. l -9, 2007
Beş Seviyeh izole DC Kaynaklı Kaskat İnverterin SPWM
E . Deniz
Tekniği İle Kontrolü
V. SONUÇLAR
çıkış alınmasını sağlaınaktadır. B ununla birlikte, üç-fazlı
sistemden dolayı bütün hat gerilimi spektruınlarında faz
geriliminin spektrumlarından farklı olarak üç ve üçün katı
hannonikler ortaya çıkmamıştır.
Bu makalede; genel olarak, çok seviyeli inverterler,
kaskat inverter ve çok seviyeli SPWM tekniği hakkında
bilgi verildi. Ayrıca S-seviyeli kaskat inverterin çalışması
anlatılarak,
M atlab\SimPo\\rer
Systems' de
kaskat
inverterin 3-fazlı , IGBT yarıiletken anahtarlı beş seviyeli
devresinin 3 -fazl ı bir RL yükünü beslernesi durumunda
SPWM tekniği kullanılarak simülasyonu yapıldı.
Makaleden, genel o larak ve siınülasyon sonuçlarına
edilen sonuçları
aşağıdaki gibi
bakılarak elde
özetleyebiliriz.
Sonuçlar anahtarlaına frekansı bakımından değerlen­
dirildiğinde; anahtar1aına frekansı arttıkça geleneksel
geriliın kaynaklı inverterlerde olduğu gibi daha iyi çıkış
dalga şekilleri elde edilmektedir. Çünkü fs arttıkça ana
harmoniğe en yakın harn1oniklerin ortaya ç ıktıkları
frekans değerininde bir öncekine göre büyük olmaktadır.
Bu durum yük indüktansının 3 0 rnH değeri için elde
edilen Şekil 1 O- l l kendi aralarında ve yük indüktansının
80 ınH değeri için elde edilen Şekil 1 2- ı 3 kendi
aralarında karşılaştırıldığında açıkça görühnek-tedir.
Bununla birlikte bu düşük anahtarlaına frekansında elde
ed ilen sonuçlar iki seviyeli invcrterlere kıyasla çok daha
iyidir. Bunun sebebi; çok seviyeli inverterlerde ana
harmoniğe en yakın harn1oniklerin genliklerinin küçük
olmasıdır.
1 . Çok seviyeli kaskat inverter son yıllarda ac güç
kaynaklarında ve süiiicü sistemlerinde sıkça kullanılınaya
başlanınıştır. Bu inverter topoloj isi diğer çok seviyeli iki
topolojiye göre daha avantajlıdır. Çünkü kenetleıne diyot
veya kondansatörleri gerektir-ıneınektedir. Ayrıca en az
de kaynak gerilimine eşit değerde ac geriliın elde
edilebilmektedir.
2. Çok seviyeli PWM teknikleri arasında SPWM tekniği,
PWM sinyallerinin elde edilınesi ve pratik uygulamalar
kullanılması açısından en kolay tekniktir. Çok seviyeli
SPWM de seviye sayısına bağlı olarak kullanılan
taşıyıcıların APO, PO, PH, ve Hibrit (H) o larak
yerleştirilme
durumlarından,
inverter
adlandırılan
çıkışında yaklaşık olarak aynı faz ve hat gerilim dalga
şekilleri elde edihnektedir. Faz-Kaydırma (PS) olarak
adlandırılan taşıyıcı yerleştirilme durumumda ise
literatürde diğerlerine göre biraz daha iyi sonuçlar
alınmıştır.
Sonuçlar yük indüktansı bakımından değerlendiril­
diğinde ise; yük indüktansının artmasının inverterin çıkış
gerilim dalga şekillerinde bir etkisi olmamaktadır. Çünkü
gerilim kaynaklı invcrterlcrde çıkış gerilimi taman1en
yükten bağıınsızdır. Yük indüktansının artması sadece
yük aknnındaki dalgalanınayı azaltınaktadır. Dolayısı ile
yük akımı daha düzgün o lmaktadır. Bu durun1
anahtarlaına frekansının 750 riz değeri için elde edilen
Şekil 1 0- ı 2 kendi aralarında ve 1 250 Hz değeri için elde
edilen Şekil 1 1 - 1 3 kendi aralarında karşılaştırıldığında
açıkça görülmektedir.
3. Siınülasyon sonuçlarına bakıldığında; bütün sonuçlar­
KAYNAKLA R
da beş seviyeli invertere ait faz gerilimi -2E,-E, O, E: 2E
beş seviyeli olarak, hat gerilimi -4E, -3E, -2E, -E, O, E,
2E, 3E, 4E dokuz seviyeli olarak elde edilıniştir (E =
400V). Ayrıca bütün faz gerilimi spektrumlarında ana
harmoniğin genliği (2E) * Ma = 800 * 0.9 = 720 V o lt ve
[ 1 ] . Choi N.S., J.G. Cho and G.H. Cho "A General Circuit
Topology of Multilcvel Inverter", IEEE Trans. Ind.
Applicat. , vol. 2, No : 1 , Mar. 1 99 L
[2] . Timothy L. Skvaren ina "The Power Electronics
Hand-book", Purdue Univers;ty West Lafayette, Indiana,
2002.
hat gerilimi spektrum-larında ana hamıoniğin genliği ise
720J3
�
1 242 Volt olarak elde edilmiştir.
[3]. Rodriguez, J. , J.S. Lai and F .z. Peng "Multilevel
Inverter: A survey of Topologies, Controls and
Applications", IEEE Trans. Ind. Electronics, vol. 49, No:
4, August 2002.
Şekil I O.(a) ve Şekil 1 2.(a)'daki f8=750 Hz için elde
edilen faz gerilimi barmonjk spektruınlarına bakılırsa,
harmoni kier m 1 1 5 ve onun katlan ve yan batların da,
=
Şekil 1 l .(a) ve Şekil 1 3.(a)'daki f5= 1 25 0 Hz için elde
edilen faz gerilimi haımonik spektrumlarına bakılırsa,
hannonikier m1 25 ve onun katlan ve yan batlannda
(4]. B hagwat P. M . and V . R. Stefanovic, "Generalized
Stnıcture of a Multilevel PWM lnverter", IEEE Tran­
sactions on Industry Applications, Yol.IA- 1 9, No.6 Nov.
/Dec., 1 98 3 , pp. l 057- 1 069.
=
ortaya çıkınıştır. Aynca bütün spektrumlarda dikkat
edi lecek diğer nokta, ana hannoniğe yakın hannonik
genliklerinin, iki ve ü ç seviyeli inverterlere kıyasla daha
küçük olduğudur. Bu ise beş-seviyeli inverterden daha iyi
8
SAÜ. Fen Bilin1leri Dergisi, 1 1. Cilt, 1 . Sayı,
s. ı -9, 2007
Beş Seviyeli izole DC Kaynaklı I<askat İnverterin SPWM
E. Deniz
Tekniği İle Kontrolü
[ 5 ] Can·ara, G. Simone Gardella, M ari o Marchesoni,
"A New Multi1evel PWM Method:
A Theoretical
Analysis", IEEE Transactions on Power Electronics, vol.
7 , no.3, January- 1 992.
.
,
[ 6]. Calais, M . , V. G Agelidis, and M. S. Dymond,
"When to Switch Which Switch in a Five Level Single
Phase Cascaded Inverter "In Conference Proceedings of
the AUPEC/EECON'99, Darwin, Australia, September
1999
[7]. Tuncer, S . ,
Y.
Tatar, "Çok Seviyeli Kaskat
İnverterlerde SPWM Tekniğinin Kullanım ı", SA-U Fen
Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7.Cilt, 2.Sayı, Temınuz-2003.
[8]. Lai, J . S. , F. Z. Peng, "Multilevel Canverters A New
Breed of Power Converters," IEEE Transactions on
Industry Applications, Vol. 32, No. 3, May 1996, pp. 5095 1 7.
[9] . Agelidis, V . G. , and M . Calais, "Application specific
harınonic performance evaluation of ınulticarrier PWM
techniques," in P roc. IEEE PESC '98, Fukuoka, Japan�
May J 998, pp. 17 2- 178.
[ l O] . Tolbert, L.M. and Thomas G. Habetler, "Novel
Multilevel l nverter Carrier-Based PWM Method" IEEE
Transactions on Industry Appllcations, YoL35, No.5,
Sept./Oct. , 1999.
9