Diodien korvaaminen tehokytkimillä hyötysuhteen parantamiseksi
Hämäläinen, Juho Aulis (2016)
2016
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-06-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201605254060
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201605254060
Tiivistelmä
Työssä tutkittiin lyijyakkulaturin synkronitasasuuntaajan ja tehokertoimen korjaimen toimintaa. Tavoitteena oli selvittää niiden vaikutuksia laitteen hyötysuhteeseen. Tutkimusten lopputulosten perusteella esitetään parannusehdotuksia, jos niitä löydetään. Työ tehtiin keväällä 2016 akkulatureita suunnittelevalle ja valmistavalle yritykselle nimeltä Powerfinn Oy.
Työssä käydään läpi diodin ja MOSFET:n teoriaa ja materiaaleja. Lisäksi kerrotaan MOSFET:n eri rakenteista. Synkronitasasuuntauksen ja tehokertoimen korjauksen teoriaa ja toimintaa käydään myös läpi, jotta saadaan tarvittavat tiedot häviöiden laskemista varten.
Tutkimusmenetelminä työssä käytettiin mittauksia ja Simulink-simulointiohjelmaa. Mittauksissa laitetta kuormitettiin ja synkronitasasuuntaajan jännitteiden käyrämuotoja mitattiin oskilloskoopilla. Käyrien avulla synkronitasasuuntaajan häviöt laskettiin ja laskelmia verrattiin diodeilla toteutetun tasasuuntaajan häviöihin. Vertailun perusteella synkronitasasuuntaus parantaa hyötysuhdetta tehon kasvaessa. Tehokertoimen korjaimen toimintaa simuloitiin ja tuloksien perusteella ehdotettiin aktiivisilla kytkimillä toteutettua sillatonta tehokertoimen korjausta korvaavaksi kytkennäksi. Kytkentöjä vertailtiin hyötysuhteen ja kustannusten perustella. Lopputulos oli, että sillaton kytkentä parantaa hyötysuhdetta mutta on huomattavasti kalliimpi toteuttaa.
Työssä käydään läpi diodin ja MOSFET:n teoriaa ja materiaaleja. Lisäksi kerrotaan MOSFET:n eri rakenteista. Synkronitasasuuntauksen ja tehokertoimen korjauksen teoriaa ja toimintaa käydään myös läpi, jotta saadaan tarvittavat tiedot häviöiden laskemista varten.
Tutkimusmenetelminä työssä käytettiin mittauksia ja Simulink-simulointiohjelmaa. Mittauksissa laitetta kuormitettiin ja synkronitasasuuntaajan jännitteiden käyrämuotoja mitattiin oskilloskoopilla. Käyrien avulla synkronitasasuuntaajan häviöt laskettiin ja laskelmia verrattiin diodeilla toteutetun tasasuuntaajan häviöihin. Vertailun perusteella synkronitasasuuntaus parantaa hyötysuhdetta tehon kasvaessa. Tehokertoimen korjaimen toimintaa simuloitiin ja tuloksien perusteella ehdotettiin aktiivisilla kytkimillä toteutettua sillatonta tehokertoimen korjausta korvaavaksi kytkennäksi. Kytkentöjä vertailtiin hyötysuhteen ja kustannusten perustella. Lopputulos oli, että sillaton kytkentä parantaa hyötysuhdetta mutta on huomattavasti kalliimpi toteuttaa.