Güç elektroniği, bir elektrik biçiminin başka bir elektrik formuna dönüşmesini konu alır. Bunu yaparken diyot, tristör, MOSFET, IGBT vb. gibi yarıiletken cihazları, endüktörleri, kapasitörleri kullanır. Elektrik mühendisliğinin bir dalı olan güç elektroniği elektrik enerjisinin verimli, esnek dönüşümünü ve iyileştirilmesini sağlar.
Güç Elektroniği En Temel Bilgileri
“Sistem ve kontrol”, “Güç ve enerji”, “Elektronik ve cihazların” beraber kullanılabilir olması için güç elektroniği gerekir. Yani merkezde olan güç elektroniği tüm elektriksel dalların birleşim noktasıdır.
Güç elektroniğindeki temel güç devreleri aşağıdaki dönüştürücülerden oluşur.
AC - AC (Kıyıcılar); AC voltaj kontrolcüler ve direkt frekans çeviriciler olarak iki gruba ayrılır.
DC - DC (Kıyıcılar); DC kıyıcılar ve anahtarlamalı regülatörler olarak ikiye ayrılır.
DC - AC (İnvertörler); PWM invertörler ve rezonanslı invertörler olarak iki ana gruba ayrılır.
AC - DC (Doğrultucular); Kontrolsüz ve kontrollü doğrultucular olarak iki gruba ayrılır.
Güç Elektroniğine Neden İhtiyaç Duyulur?
AC ve DC elektrik formları icat edildiğinden beri çoğunluğu sinüsoidal olmak üzere enerjiyi kullanıyoruz. Fakat günümüzde bilgisayardan güç depolama aygıtlarına kadar birçok cihaz enerjiyi farklı formda ve farklı seviyede kullanmaktadır. Güç elektroniği tüm bu taleplere cevap vermeyi sağlar. Yani bazı elektrik yükleri AC ile bazıları DC ile farklı voltaj seviyelerinde ve farklı frekanslarda çalışabilir. Bunu da güç elektroniği ile sağlarız.
Şu anda günümüzde elektrik enerjisinin %90’ına yakında kısmı senkron jeneratörler aracılığı ile üretilmektedir. Fakat geleneksel kaynakların tükenme eğilimi bizi yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Yenilebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisinin üretimi ve ulusal elektrik hattına verilmesi de birçok parçadan oluşur. Bu süreçte de güç elektroniğinin önemi büyüktür.
Kısaca üretilen bir enerjinin yapısal formundaki farklılıkları bizim kullanabileceğimiz enerji/elektrik biçimine dönüştürmek için güç elektroniği gereklidir.
Güç Elektroniği Uygulamaları Nelerdir?
Güç elektroniği çok geniş bir konu olduğundan tüm uygulamaları burada sıralamak mümkün değildir. Elektrik gücünün ve yarıiletken teknolojisinin beraber tasarlandığı tüm alanlara girecektir.
Kısaca burada nerelerde kullanıldığından bahsedelim:
Elektrik sistemlerinde; HVDC iletimde, kompanzasyon sistemlerinde, statik devre kesicilerde, jeneratör sistemlerinde, akıllı şebekelerde, facts cihazlarında, UPS’te vb.,
Endüstride; Hemen hemen tüm motorlarda, fabrikalarda, pompalar, fanlar, kompresörler, asansörler, kaynak, ark ocağı, ısıtma, vinçler, iş makineleri vb.,
Yenilenebilir enerjide; Güneş, rüzgar gibi kaynaklardan elektrik üretilmesi, kullanılabilir hale dönüştürülmesi, depolanması veya şebekeye verilmesi gibi birçok alanda vb,
Savunma sanayide; Uzay mekiklerinde, İHA’larda, uydu vb. gibi sistemlerin ekipmanlarında,
Ulaşımda; metrolarda, gemilerde, uçaklarda, elektrikli araçlarda, araç içi çeşitli elektrikli kontrollü bileşenlerde vb.,
Günlü hayatta; klima, indüksiyonlu ocak, bilgisayarlar, elektrikli ev aletleri, pil şarj cihazları vb. gibi birçok alanda güç elektroniği kullanılır.
Elektronik ile Güç Elektroniği Arasındaki Fark Nedir?
Güç elektroniği adından da anlaşılacağı üzere elektroniğin içerdiği bir alandır. Güç elektroniği tamlaması elektroniği özel bir konuma koymuyor.
Elektrik mühendislerinin yarıiletken anahtarları, filtreleme için pasif bileşenleri ve diğer elektronik aksamları gücü başka bir forma çevirmek, yönlendirmek ve kontrol etmek için kullanmasına güç elektroniği deniyor. Elektrik gücünün verimli kullanılması da güç elektroniği alanındadır.
Elektronik ise yarıiletkenlerin tamamını içerisinde barındıran başlı başına bir mühendislik alanıdır. Daha çok elektrik sinyallerine gömülü bilginin işlenmesi ifade eder. Güç elektroniğinde ses ve video sinyallerindeki gibi gömülü bilgi yoktur.
