Uygulaması zor bir 3 faz invertör projesi. Farklı projeler için feyz verebilir dökümantasyonu çok iyi. Altium Designer ile hazırlanan tam proje dosyaları, Soğutucu 3D çizimleri STM32 kaynak kodlar kütüphaneler vb. Tüm proje paylaşılmış. DC DC dönüştürücü 3x325V üretimi için IR2233J, STM32G474RET6, ADUM1201, TC4427VOA, LTS15-NP, L5970D UCC2813 vb. gelişmiş entegreler kullanılıyor. Ayrıca eternet, can, usb bir çok bağlantı protokolü var.
Gerilim dönüştürücünün ve üç fazlı bir invertörün tasarlanması. Dönüştürücü; ayarlanabilir dalga şekline sahip, öncelikli olarak harmonik sinüs formunda üç fazlı çıkış gerilimi üretebilecektir.
Sistem, belirli bir aralıkta sinüs genliğinin (çıkış geriliminin) ayarlanmasına, ayrıca çıkış frekansında ve faz kaymalarında ince düzeltmeler yapılmasına imkân tanıyacaktır. Bu sayede örneğin iki fazlı 120 V’luk bir dağıtım ağı ya da farklı test sinyalleri üretilebilecektir.
Bu çalışmanın temel amacı, ev tipi bir güneş enerji santralinde kullanılan akü grubunda depolanan elektrik enerjisinin, üç fazlı alternatif akım şebeke gerilimine dönüştürülmesini sağlayan bir cihazın tasarlanması ve gerçekleştirilmesidir.
Ortaya çıkan sistem, hem günlük elektrikli cihazların beslenmesinde hem de bu cihazların test edilmesinde kullanılabilecektir. Cihaz; saf sinüzoidal çıkışların yanı sıra, birden fazla harmonik bileşenden oluşan karmaşık dalga şekillerini de üretebilecek esneklikte tasarlanmıştır.
Çıkış gerilimi, akımı, frekansı ve fazlar arası gecikme gibi parametreler kullanıcı tarafından ayarlanabilir durumdadır. Bu özellikler sayesinde sistem, farklı elektrikli yüklerin beslenmesi ve test edilmesi açısından oldukça esnek bir yapı sunar.
Çıkış dalga şekilleri, önceden oluşturulmuş look-up tabloları aracılığıyla kullanıcı tarafından seçilebilmekte, frekans ayarı ise anahtarlamalı güç dönüştürücülerin ve döner jeneratör kontrol sistemlerinin testine imkân verecek geniş bir aralıkta yapılabilmektedir. Faz konumlarının ayrı ayrı ayarlanabilmesi, faz senkronizasyonunun da hassas biçimde kontrol edilmesini sağlar.
Sistem ayarları; dokunmatik panel üzerinden çalışan bir kullanıcı konsolu ve kontrol kartı üzerinde barındırılan yerel bir web arayüzü aracılığıyla yapılmaktadır. İnvertörün anlık çalışma durumu, hem LCD ekranda hem de web arayüzünde kullanıcıya sunulmaktadır.
3 Fazlı İnvertör Sistem Mimarisi
İçerik
Tüm sistem iki ana bölümden oluşmaktadır: güç dönüştürücü (invertör) bölümü ve kullanıcıyla iletişimi sağlayan kontrol bölümü. Kontrol birimi; bilgisayara veya yerel ağa bağlantı için gerekli arayüzleri, LCD ekranı ve veri aktarımı amacıyla SD kart gibi harici belleklerin bağlanabilmesini destekleyen çevre birimlerini içermektedir.
Güç dönüştürücü kartı üzerinde ayrıca, sınırlı kontrol imkânı sunan bir seri terminal bağlantısı da yer almaktadır. Bu terminal, kontrol kartı olmadan yapılan test ve servis işlemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Kontrol birimi, birden fazla invertörün aynı anda bağlanmasına ve özel bir senkronizasyon hattı üzerinden bu invertörlerin eş zamanlı çalıştırılmasına olanak tanımaktadır.
Buna ek olarak, MPPT şarj kontrolörleri veya akü durum izleme sistemleri gibi, uyumlu özel haberleşme protokolü kullanan diğer cihazlar da kontrol birimine bağlanabilmektedir. Ancak bu ek cihazlar, bu çalışmanın kapsamı dışında bırakılmıştır.
Akü Geriliminin İşlenmesi ve İnvertör Yapısı
Güneş panelleri doğru akım (DC) üretir ve bu enerji genellikle akülerde depolanır. Yüksek gerilimli akü sistemleri maliyetli ve verimsiz olacağından, güneş panelleri ile aküler arasına genellikle MPPT gibi bir DC/DC dönüştürücü yerleştirilir.
Bu dönüştürücü, panel gerilimini düşürerek akü grubuna uygun seviyeye getirir.
Ancak düşük gerilimli ve DC karakterli akü çıkışı, çoğu elektrikli cihaz için uygun değildir. Günümüzdeki elektrikli cihazların büyük bölümü, genliği ve frekansı ülkelere göre değişen sinüzoidal AC gerilime ihtiyaç duyar.
Türkiye ve Avrupa’da bu değerler, faz başına 230V RMS ve 50Hz olup, üç faz arasında 120° faz farkı bulunmaktadır.
Basit invertörler genellikle kare dalga veya basamaklı dalga çıkışı üretir. Bu dalga şekilleri birçok cihaz için yeterli olsa da, motorlar ve endüktif yükler gibi sinüs dalgaya hassas sistemler için uygun değildir. Ayrıca bu tip invertörler, yüksek harmonik içerikleri nedeniyle elektromanyetik girişim oluşturur ve bazı cihazlarda sorunlara yol açabilir.
DC/DC Dönüştürücü ve Ara Devre
LC filtreli bir invertörün düzgün çalışabilmesi için, çıkış sinüsünün genliğine karşılık gelen yeterince yüksek bir ara devre gerilimine ihtiyaç vardır.
Bu nedenle, akü geriliminden yüksek gerilim elde edebilmek için dört anahtarlama elemanından oluşan tam köprü (full-bridge) yapısında bir DC/DC dönüştürücü kullanılması gereklidir.
Ara devre, yalnızca nominal gücü değil, sinüzoidal çıkışın DC eşdeğerine kıyasla daha düşük etkin güce sahip olması nedeniyle oluşan ek yükü de karşılayabilecek kapasitede tasarlanmalıdır.
Sinüs dalgasının etkin gücü, aynı genlikteki DC gerilimin yaklaşık %63’üne karşılık geldiğinden, dönüştürücü bu farkı telafi edebilecek güçte olmalıdır.
Kontrol Yapısı ve Mikrodenetleyici Kullanımı
DC/DC dönüştürücünün kontrolü analog denetleyicilerle sağlanabilse de, ayarlanabilir genlik, faz ve frekansa sahip üç fazlı sinüzoidal çıkış üretimi için ticari bir analog çözüm pratik değildir.
Bu nedenle sistemde mikrodenetleyici tabanlı bir kontrol yaklaşımı benimsenmiştir.
Güncel mikrodenetleyiciler, hem DC/DC dönüştürücünün hem de üç fazlı invertörün kontrolünü, aynı zamanda kullanıcı arayüzü ve haberleşme görevlerini yerine getirecek yeterli işlem gücüne sahiptir.
Özellikle STM32 ailesi; hızlı ADC’ler, zamanlayıcılar, DMA birimleri ve donanımsal kayan nokta işlemcileri (FPU) ile bu tür uygulamalar için uygundur. STM32F429ZIT6
