Frekans konvertörleri, AC gerilim altında farklı frekanslardaki enerji taleplerinin karşılanmasını sağlayan güç elektroniği tabanlı cihazlardır, statik ve dinamik olmak üzere ikiye ayrılırlar. Endüstriyel olmayan uygulamalar için uygun olan statik konvertörler elektronik bileşenler ve devreler kullanarak frekans dönüşümü gerçekleştirirken, genellikle sabit yüklerle çalışır ve daha basit bir yapıya sahiptir. Dinamik frekans konvertörleri ise motorlar veya jeneratörler gibi döner makineleri kullanarak giriş frekansını istenilen çıkış frekansına dönüştürürler ve genellikle değişken yüklerle çalışabilen daha karmaşık yapıya sahiptirler. Statik konvertörler, küçük güçler ve sabit yükler için tercih edilirken, dinamik konvertörler ise genellikle yüksek güç uygulamaları ve değişken yükler için daha uygundur. Frekans konvertörleri; endüstriyel, ulaşım, haberleşme, sağlık ve askeri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılırlar. Örneğin frekans konvertörleri, radyo iletişiminde radyo frekanslarını uygun olan diğer frekanslara dönüştürmek için kullanılırken, endüstriyel alanda motorların hızını kontrol etmek için kullanılır. Bu durum, sistemler özelinde kullanıcılara enerji verimliliği açısından büyük avantajlar sunmaktadır.

 

 

Diyotların seri ve paralel bağlantısı ile kurulan köprü diyot vasıtasıyla AC enerji türü DC enerji türüne dönüştürülür. Köprü diyot devresi, gelen AC enerji formunu iki yarı-dalga olarak bölerek, her yarı dalga boyunca enerjinin yönünü değiştirir. Bu sayede, çıkışta bir DC enerji formu elde edilir.
 

Enerji formlarının dönüşümünde elektrik dalga formlarının bozucu etkilerden temizlenmesi oldukça önemlidir. Bu bağlamda endüktans ve kondansatör kullanılarak oluşturulan filtreler, elektriksel gürültüyü ve istenmeyen harmonikleri filtreleyerek hem akım hem de gerilim dalga formlarının daha düzgün bir şekilde yüke aktarımına yardımcı olurlar. Bununla birlikte, konvertör yapısı belirli uygulama gereksinimlerine ve sistem parametrelerine bağlı olarak değişeceğinden filtrelerin tasarımı ve bileşen seçimi uygun şekilde yapılmalıdır.


 

Yarı-iletken anahtarlama ekipmanları, köprü diyotların tersine doğrultulan ve filtrelenen DC dalga formunun AC dalga formuna dönüştürülmesini sağlar ve MOSFET, GTO, güç transistörü ve IGBT gibi çeşitleri bulunmaktadır. Genellikle PWM (Pulse Width Modulation - Darbe Genişlik Modülasyonu) tekniği ile anahtarlanmaları sağlanır.
 

Kontrol devreleri, istenen kontrol frekansının sağlanabilmesi için yarı-iletken anahtarlama ekipmanlarının kontrolünü sağlamaktadır. Mikrodenetleyiciler ve sensörlerden oluşan kontrol devreleri, talep tarafından gelen motorların hızı ve torku gibi parametrelere göre kontrol algoritması altında kontrol sinyali üretir.

Yarı-iletken anahtarlama ekipmanlarının sıcaklıkları yüksek mertebelere çıkabileceğinden, soğutma sistemlerinin kullanımı konvertörün verimliliğini artırmak ve uzun ömürlü çalışmasını sağlamak için önemlidir. Koruma devreleri ise aşırı akım, aşırı gerilim ve aşırı sıcaklık gibi potansiyel tehlikeleri izleyerek konvertörün güvenliğini sağlarlar. Ayrıca, kısa devre ve toprak kaçakları gibi durumlarda da konvertörü korumak için koruma devreleri bulunur. Bu koruma önlemleri, hem konvertörün hem de bağlantısı olan diğer cihazların güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar.



Kaynak: