IGBT'lerle tasarlanan PWM'li bir invertör ile üç fazlı asenkron motorun hız kontrolü

Abstract

Yapılan bu çalışmada, İzole Kapılı Bipolar Tranzistörlü (IGBT) yarıiletken güç elemanı kullanılarak, Darbe Genişlik Modülasyonlu (PWM) invertörü tasarlanmış ve üç fazlı asenkron motorun hız ayan gerçekleştirilmiştir. Asenkron motorların hız ayarında bir çok yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden biri de PWM'dir. Bu yöntemin uygulanmasında Z-80 mikroişlemcisinden yararlanılmıştır. Çevre arabirimi 8255 ve hafıza olarak EPROM 2764 kullanılmıştır. Z- 80 mikroişlemcisinden elde edilen dijital sinyalleri analog sinyallere çeviren DAC0800 entegresi seçilmiştir. Üç adet DAC0800 entegresinden, aralarında 120° faz farkı olan analog formda sinusoidal dalgalar üretilmiştir. Üç fazlı sinüsoidal dalgalar, üçgen sinyal üreten devreden elde edilen dalgalarla, komparatör devresinde karşılaştırılarak PWM sinyallerine dönüştürülmüştür. Daha sonra bu PWM sinyalleri, sürücü ve izolatör devrelerden geçirilerek IGBT'lere uygulanmıştır. İnvertörün bir koluna ait alt ve üst elemanların aynı anda iletime girmemesi için ölü zaman etkisi oluşturulmuştur. Son yıllarda geliştirilen anahtarlama kayıpları düşük ve hızlan yüksek olan Metal Oksit Silikon Alan Etkili Tranzistör (Güç MOSFET'leri), İzole Kapılı Bipolar Tranzistör (IGBT) ve MOS Kontrollü Tristör (MCT) gibi yarıiletken güç elemanları sayesinde, dönüştürücülerde ortaya çıkan problemler büyük ölçüde giderilmiştir. Özellikle Bipolar Jonksiyonlu Tranzistörün (BJT'nin) yüksek akım ve gerilim anahtarlama kapasitesi, küçük gerilim düşümü ile güç MOSFET'inin yüksek anahtarlama hızı ve ideal kontrol özelliğine sahip olan IGBT, PWM kontrollü dönüştürücü uygulamalarında en çok tercih edilen anahtarlama elemanları haline gelmişlerdir. Bu yüzden yapılan çalışmada yarıiletken güç elemanı olarak IGBT'ler kullanılmıştır. Ali KIRÇAY

In this study, the pulse width modulated inverter circuit is designed by using isolated gate bipolar transistor (IGBT) as semiconductor power device and the speed control of three phase induction motor is done. There are many methods used in speed control of induction motor, one of which is PWM control. In the application of this method Z-80 microprocessor, 8255 as peripheral interface unit and 2764 EPROM as memory unit are used. In order to convert digital signals obtained from Z-80 processor into analog signals DAC0800 as digital to analog converter is selected. The three sinusoidal waves with 120° phase difference are produced by using three of DAC0800. These three phase sinusoidal waves are compared with the waves obtained from triangle signal producing circuit at the comparator circuit and converted into PWM signals. Then PWM signals are passed through drive and isolator circuits and applied to IGBT's. Prevent the simultaneous conduct of lower and upper units of inverter branches dead time effect has been product. With the use of recently developed low switching loss and high speed Metal Oxide Silicon Field Effect Transistors, Isolated Gate Bipolar Transistor and Mos Controlled Thyristor like semiconductor power devices. Most of the problems in converters have been solved. Especially, IGBT having the high current and voltage switching speed and ideal control characteristics of power MOSFET, become one of the most popular switching devices in PWM controlled converter applications. Due to above characteristics, as a semiconductor power switch IGBT has been selected in this study. AH KTRÇAY