Cakmak, Recep; Hükümen, Burhan

Güneş enerjisinden elektrik üretiminde yaygın olarak kullanılan fotovoltaik (FV) paneller de foton enerjisini doğru akım (DA) formundaki elektriğe dönüştürmektedir. Bu sistemlerin alternatif akıma göre tasarlanan elektrik şebekemizde kullanılabilmeleri için evirici ve çevirici gibi hassas kontrol gerektiren güç elektroniği devrelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu evirici ve çeviricilerde akım ve gerilim sensörleri kontrol devrelerinde geri besleme bilgisi sağlamak amacıyla kullanılmaktadır. Ancak kontrol sistemlerinin kararlı ve doğru kontrol sinyali üretmeleri, geri besleme sinyallerinin de doğruluğuna bağlıdır. Dolayısıyla güç sistemlerinde yüksek doğrulukla çalışan ve gürültü bağışıklığı olan izoleli akım ve gerilim sensörlerinin kullanılması büyük önem taşımaktadır. Bu projede geliştirilmiş elektromanyetik girişim (EMI) ve ısı bağışıklığına sahip, düşük maliyetli, izole edilmiş ve tam diferansiyel bir gerilim sensörü tasarlanarak prototipi gerçekleştirilmiştir. Elektromanyetik girişimlere karşı yüksek bağışıklık sağlamak amacıyla sensörde kapasitif olarak izole edilmiş delta sigma modülatörü kullanılmıştır. Eviricilerde ve DA/DA dönüştürücülerde kullanılmak üzere iki farklı sensör devresi tasarlanarak prototipleri üretilmiştir. Eviriciler için üretilen sensörün bant genişliği 2 kHz, çeviriciler için üretilen sensörün bant genişliği ise 45kHz olarak belirlenmiştir. Önerilen gerilim sensörü, yüksek gerilim yalıtımı için manyetik bağlantı tekniği kullanan izole edilmiş gerilim dönüştürücülerin aşırı maliyetli olmasına bir alternatif olacak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, önerilen gerilim sensöründe kullanılan kapasitif olarak izole edilmiş delta-sigma modülatörleri, düşük maliyete sahip olmasının yanı sıra çok yüksek doğuştan EMI bağışıklığıyla çok daha büyük bant genişliği sağlamıştır. Gerilim sensörünün yeteneklerini doğrulamak için benzetim ortamında ve gerçekleştirilmiş prototip kullanılarak deneyler yapılmıştır. Öte yandan, yüksek frekanslı bileşenler için düşük empedanslı yol gibi elektronik bileşenlerin ideal olmayan özelliklerinden kaynaklanan zorluklar, geliştirilmiş baskılı devre kartı tasarım teknikleri kullanılarak dikkate alınmış ve çözülmüştür. Deneyler, sensörün aşırı ısı ve elektromanyetik gürültü gibi zorlu koşullar altında dahi maksimum %0.01 doğrusallık hatasıyla çalıştığını göstermiştir. Ek olarak deneyler, önerilen sensörün 1 dakikalık bir süre boyunca 2,5 kV izolasyon gerilimine dayanabildiğini doğrulamıştır.