Serbest Geçiş Diyotları |
ElektrikPort Akademi

Bu yazımızda güç elektroniğinin uygulama alanlarından doğrultucularda serbest geçiş diyotunun devreye olan etkisini inceledik. Serbest geçiş diyotu nedir? Serbest geçiş diyotunun artıları nelerdir? Nasıl çalışır? Bütün bu soruların cevabı yazımızda.

A- A+

16.07.2015 tarihli yazı 33086 kez okunmuştur.

Güç elektroniğinin uygulama alanlarından birisi de doğrultuculardır. Yarıiletken güç elemanları ile yapılan devrelerle doğrultma işlevi yapılır. AC/DC doğrultucularda endüktif yükünde kullanılması durumunda, istenilen çıkışa göre serbest geçiş diyotu kullanılmaktadır. Diyotlarla gerçekleştirilen kontrolsüz doğrultucularda genellikle serbest geçiş diyotu bulunmaz. Tristörlerle gerçekleştirilen tam kontrollü doğrultucularda yoktur. (Eğer olursa inverter modunda çalışamaz) Diyot ve tristörlerle gerçekleştirilen yarı kontrollü doğrultucularda ise serbest geçiş diyotu vardır.

Serbest (komütasyon, söndürme) geçiş diyotu, prensip olarak yükte biriken enerjiden dolayı geçen akımın sebestçe dolaşmasını sağlar ve yüke negatif bir gerilim gelmesini önler, yük akımının sürekliliğini sağlar. Yüke paralel ve ters olarak konumlandırılarak kullanılır.

Şekil 1: Tristörle oluşturulmuş tek fazlı yarım dalga doğrultucu

► İlginizi Çekebilir : Redresör Nedir? | Elektrikport Akademi

Şekil 1'de tristörle oluşturulmuş tek fazlı yarım dalga doğrultucu görmekteyiz. Tristörlü doğrultucuların çalışma prensibine kısaca değinelim. Tristörle oluşturulmuş doğrultucu devreler faz kontrol yöntemiyle çalışmaktadır. Belli aralıklarla tristör tetiklenerek doğrultucu kontrol edilir.

Eğer tristör yerine bir diyot olsaydı omik yüklenen bir devre için çıkış gerilim grafiğimiz aşağıdaki gibi olacaktı.

Endüktif yükle yüklenen serbest geçiş diyotsuz bir devre için akım-gerilim grafiklerimiz şu şekilde olur:

Grafiği yorumlayacak olursak; faz kontrol açımız a=90 olacak şekilde ayarlanmıştır. Yani a=90 olacak şekilde ayarlanan periyot katlarında tristör tetiklenerek iletime geçirilir. Tristör kısa süreli bir akım sinyali ile iletime giren yarı iletken güç elemanıdır. Kesime girmesi için ya belli bir süre kadar negatif gerilim altında tutulmalı ya da içerisinde geçen akım doğal veya zorlanarak tutma akımına düşürülmelidir.

I_y akımı gecikmeli olarak artıp azalır ve ωt = β > π olan bir anda akım sıfırlanır. Akım kesilmedikçe tristör çalışma mantığı gereğince iletimde kalır, Vk<0 olsa bile. Çünkü akım azalırken L_y üzerinde endüklenen ters gerilim V_k’ya rağmen tristörü doğru kutuplar. Tristör üzerindeki gerilim V_t grafikte gösterilmiştir. Genel olarak tristör iletimdeyken üzerindeki gerilim idealde sıfırdır (gerçekte 0,8-1 V civarı).

Ek olarak V_y<0, I_y>0 olduğu durumlarda reaktif güç salınımı yapıldığını da grafikten okuyabiliriz. Yani anlık güç negatiftir.

Endüktif yükle yüklenen serbest geçiş diyotlu bir devre için akım-gerilim grafiklerimiz şu şekilde olur:

► İlginizi Çekebilir : Güç Elektroniği ve Endüstriyel Alanda Karşılığı

Devredeki S anahtarını kapattığımızda artık serbest geçiş diyotu da devrenin çalışmasında rol oynayacaktır. Serbest geçiş diyotu, yük geriliminin negatife düşmesini engeller. Grafikten de gördüğümüz gibi V_y negatif olmaya çalıştığı anda serbest geçiş diyotu iletime girerek bu değeri 0'da tutar. Bu da tristörün yukarda değindiğimiz kesime girme şartlarından olduğu için, tristörün kesime gitmesine sebep olur. Endüktansın enerjisini bu şekilde serbest geçiş diyotu üzerinden tamamen boşalttıktan sonra, serbest geçiş diyotunun kendisi de kesime girer.

Yukarıda V_y<0, I_y>0 olduğu durumdaki anlık gücün reaktif olduğuna değinmiştik. Serbest geçiş diyotu bu durumu önlediği için geri verilecek enerjinin gereksiz yere şebekeden fazladan çekilmemesini sağlar. Yani serbest geçiş diyotu reaktif gücü azaltır.