BİR FAZLI PARALEL AKTİF GÜÇ FİLTRELERİ İÇİN SENSÖRSÜZ DA GERİLİM KONTROLÜ

Transkript

1 Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. J. Fac. Eg. Arch. Gazi Uiv. Cilt 6, No, 3-3, 0 Vol 6, No, 3-3, 0 BİR FAZLI PARALEL AKİF GÜÇ FİLRELERİ İÇİN SENSÖRSÜZ DA GERİLİM KONROLÜ İlhami ÇOLAK, Orha KAPLAN Gazi Üiveritei ekik Eğitim Fakültei Elektrik Eğitimi Bölümü, Akara. Gazi Elektrik Makieleri ve Eerji Kotrol (GEMEC) Grubu icolak@gazi.edu.tr, okapla@gazi.edu.tr (Geliş/Received: ; Kabul/Accepted:.0.00) ÖZE Bu çalışmada, doğrual olmaya yükleri ebep olduğu güç kalitei problemlerii çözümlemek amacıyla kullaıla paralel aktif güç filtreleride, DA kodaatör gerilimii regüle edebilmek içi yei bir kotrol teorii öerilmiştir. Filtre kayıplarıı kayakta karşılamaı ve bu ayede daha etkili harmoik filtreleme ve reaktif güç kompazayou yapılabilmei içi eviricii DA kodaatör gerilimii kotrol edilmei gerekmektedir. Geliştirile kotrol algoritmaıda öceki çalışmalarda farklı olarak filtrei DA kodaatör gerilimii ölçmek içi bir gerilim eörü kullaılmamaktadır. Buu yerie temel frekata filtrei refera kompazayo akımı ile gerçek kompazayo akımı araıdaki fark göz öüde buludurularak, DA kodaatör gerilimi regüle edilmiştir. Bu ayede geçici durumda yaklaşık üç periyotta kayak ile yük araıdaki güç degei ağlamıştır. Sürekli durumda ie kayakta çekile gücü doğrual olmaya yükü aktif güç bileşei ile filtrei kayıplarıı toplamıa eşit olmaı ağlamıştır. Gerçekleştirile bezetim ve uygulama çalışmaları öerile kotrol tekiğii kolay yapııı, etkiliğii ve maliyetii öceki itemlerde daha düşük olduğuu götermektedir. Aahtar Kelimeler: Aktif güç filtrei, harmoik, reaktif güç kompazayou, DA gerilim kotrolü. SENSORLESS DC VOLAGE CONROL FOR A SINGLE PHASE ACIVE FILER ABSRAC I thi tudy, a ew cotrol theory ha bee propoed to regulate DC bu voltage of hut active power filter ued to olve the power quality problem caued by oliear load i power ytem. DC bu voltage of the filter mut be cotrolled to upply the power loe of filter from the grid, providig that more effective filterig ad reactive power compeatio are obtaied. he DC bu capacitor voltage of filter to meaure voltage eor i the algorithm developed ha ot bee ued ulike previou tudie. Itead of thi, DC bu voltage ha bee regulated by coiderig differece betwee referece compeatio curret ad real compeatio curret of the filter at fudametal frequecy. Experimetal ad imulatio tudie performed have idicated the imple tructure, effectivee of the propoed cotrol theory ad the low cot ulike other tudie. Keyword: Active power filter, harmoic, reactive power compeatio, DC voltage cotrol.. GİRİŞ (INRODUCION) So yıllarda güç itemlerideki güç elektroiği kotrollü doğrual olmaya yükleri kullaımıı artmaı, kayak akımıda harmoik bileşelere ve güç katayııı düşmeie ebep olmuştur. Harmoikler ve düşük güç katayıı dağıtım itemleride birçok probleme yol açarlar [-4]. Güç kalitei problemlerii çözümlemede kurulum maraflarıı ucuz olmaı, karmaşık matematikel heaplar içermemei, reaktif güç kompazayou ve harmoik filtrelemeyi birlikte yapabilmei ebebiyle bobi ve kapaitörde oluşa paif filtreler yaygı olarak kullaılmaktadır [5]. Acak paif filtreler güç itemlerie yukarıda ayıla avatajları yaıda adece ayarladığı freka değerideki harmoikleri filtrelemeleri, rezoaa ebep olabilmeleri ve boyutlarıı büyük oluşu gibi bir takım dezavatajlarda getirmektedir [6].

2 İ. Çolak ve O. Kapla Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü Paif filtreleri dezavatajlarıı ortada kaldırabilmek içi geliştirile ve aktif güç filtrei olarak bilie çalışmalar ilk olarak 970 li yıllarda başlamıştır [7]. Güümüzde eri, paralel, hibrit ve birleştirilmiş güç kalitei düzeleyicii gibi farklı aktif güç filtreleri topolojileri, güç kalitei problemlerii büyük çoğuluğua çözüm getirmektedirler [5]. Paralel aktif güç filtreleri geellikle akım harmoiklerii filtrelemek ve reaktif güç kompazayou yapmak amacıyla güç itemleride kullaılmaktadır. Literatürde paralel aktif güç filtrelerii bir fazlı ve üç fazlı itemlerde kullaıldığı birçok çalışma bulumaktadır [8-9]. Refera kompazayo akımıı belirleme, akım kotrolü ve DA kodaatör gerilim kotrolü yapıla paralel aktif güç filtrei çalışmalarıı başlıca koularıdır. H. Akagi ve ark. tarafıda üç fazlı itemler içi öerile ai güç teorii veya bilie diğer adıyla p-q teori [8], yaıt üreii hızlı olmaı ve karmaşık heaplamalar gerektirmemei ebebiyle refera kompazayo akımı üretmek içi üç fazlı paralel aktif güç filtrei çalışmalarıda yoğu olarak kullaılmıştır. Sadece üç fazlı itemlerle ıırladırıla bu teoriyi, Lui ve ark. geliştirerek eri aktif güç filtrei ve paralel paif filtrede oluşa bir fazlı hibrit güç filtreide kullamışlardır [9]. Haque [0], bir faz p-q kotrol teoriii üç fazlı paralel aktif güç filtreii deetimide kullamıştır. Çalışmada bir faz p-q teoriii üç fazlı itemlerde, yük akımlarıda veya gerilimleride degeizlik olduğu durumlarda orijial p-q kotrol teoriide daha etkili ouçlar verdiği göterilmiştir. Khadkikar ve ark. [], kayak gerilimide bozukluk ola itemlerde bir faz p-q kotrol teoriii kullaımıı götermişlerdir. Çalışmada kayak akımıdaki toplam harmoik bozuumu kayak gerilimide bozukluk ola itemlerde (HD) %7, de %6, ye düşürülebilmiştir. Acak bu HD değeri akım içi belirlee tadartlara uygu değildir [0]. H.-L. Jou ve ark. bir faz paralel aktif güç filtreleride refera kompazayo akımıı heaplamak içi iü çarpım tekiğii götermişlerdir []. Geliştirile kotrol algoritmaı kolay yapıı ve etkili ouçlar vermeii yaıda, refera kompazayo akımıı heaplamaıda yarım aykıllık bir gecikmeye ede olmuştur [3]. C.Y. Hu ve ark. [4] yaptıkları çalışmada bir fazlı paralel aktif güç filtreii etkiliğii artırabilmek içi filtrei DA kodaatör gerilimii regüle etmişlerdir. Çalışmada eerji degei preibi kullaılarak filtrei kayıplarıı kayakta karşılamaı ağlamıştır. Bölat V. ve ark. [5] paralel aktif güç filtreleride DA kodaatör gerilimii kotrolüde adaptif bulaık matık yötemlerii kullaarak klaik PI deetleyicili itemlerle karşılaştırmışlardır. Çalışma ouda klaik PI deetleyici kullaılarak yapıla itemde kayak akımıı HD değeri adaptif bulaık matık yötemleri kullaıla itemde daha küçük olmaıa rağme daha yavaş tepki verdiği gözlemlemiştir. Buo S. ve ark. yaptıkları çalışmada paralel aktif güç filtreleride kullaıla hiteriz, deadbeat ve lieer akım kotrol tekiklerii icelemişlerdir [6]. Çalışma ouda hiteriz akım kotrol tekiğii kayak akımıı HD değerii lieer ve deadbeat kotrolde daha aza idirdiği göterilmiştir. Özdemir Ş. ve Kuşdoğa Ş. üç fazlı paralel aktif güç filtreide tepe kayak akımı tekiği ile ai güç teoriii karşılaştırmışlardır [7]. Gerçekleştirdikleri bezetim çalışmaıda tepe kayak akımıı kullaıldığı itemi daha etkili bir filtreleme yaptığı belirlemiştir. Zhou L. ve Li Z. bir faz paralel aktif güç filtreleride refera kompazayo akımıı heaplamak içi yei bir kotrol teorii götermişlerdir [8]. Geliştirile kotrol algoritmaıda başlagıç değerii eçimi, refera kompazayo akımıı heaplamaı içi geçe üreyi etkilemiştir. Öceki paralel aktif güç filtrei çalışmalarıda DA kodaatör gerilimii regüle edebilmek içi geellikle DA kodaatör gerilim bilgii eör yardımıyla ölçülüp bir PI deetleyicide belirlee refera değerde tutulmuştur. Bu çalışmada bir fazlı paralel aktif güç filtreleride DA kodaatör gerilimii regüle etmek içi geliştirile yei bir kotrol tekiği göterilmiştir. Öerile kotrol tekiğide refera kompazayo akımı temel freka bileşei ile gerçek kompazayo akımı temel freka bileşei araıdaki fark bir PI deetleyicide kotrol edilmiştir. Klaik itemlerde DA kodaatör gerilimii belirlemek içi kullaıla gerilim eörüü yei algoritmada kullaılmamaı maliyeti düşürmektedir. Bua ilavete filtrei DA taraf gerilimii refera değerii belirlemek içi yapıla heaplamaları geliştirile tekikte kullaılmamaı yei kotrol tekiğii kolay yapııı götermektedir. Çalışma ouda ilave bir gerilim eörü kullaılmada filtrei DA kodaatör gerilimii regüle edilmei, filtrei kayıplarıı kayakta karşılamaı ve etkili filtreleme performaıı göterilmei hedeflemektedir. Gerçekleştirile bezetim ve uygulama çalışmaları öerile tekiği geçerliliğii doğrulamıştır.. SİSEMİN ANIMLANMASI VE ÖNERİLEN KONROL EKNİĞİ (DEFINIION OF SYSEM AND PROPOSED CONROL ECHNIQUE).. Paralel Aktif Güç Filtrei (Shut Active Power Filter) Bir fazlı paralel aktif güç filtrei, tam köprü evirici, eviricii DA tarafıda eerji depolama elemaı olarak kullaıla kodaatör (Cda) ve eviriciyle güç itemi araıa bağlaa hat edüktaıda (Lc) meydaa gelmektedir. Eviricii AA tarafıda kullaıla hat edüktaıı görevi, filtre tarafıda oluşturula aahtarlama parazitlerii egellemektedir. Doğrual olmaya bir yükü bağlı buluduğu güç itemie paralel aktif güç filtreii bağlatıı Şekil de görülmektedir. 4 Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0

3 Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü İ. Çolak ve O. Kapla Şekil. Bir faz paralel aktif güç filtrei temel bağlatı şemaı (Fudametal coectio chedule of igle phae hut active power filter) Paralel aktif güç filtreii çalışma preibi temel olarak, kayak akımıı iüoidal olmaıı ağlamak içi doğrual olmaya yük tarafıda meydaa getirile akım harmoiklerie zıt yöde ve eşit gelikte bileşeler ürete akım kayağı olarak düşüülebilir []... Refera Kompazayo Akımı Heabı (Calculatio of Referece Compeatio Curret) Yapıla çalışmada filtrei refera kompazayo akımıı heaplamak içi kotrol yapııı kolaylığı ve öceki çalışmalarda etki ouçlar vermei göz öüde buludurularak iü çarpım tekiği kullaılmıştır []. Acak kayak gerilimii ideal iüoidal formda olmadığı güç itemleride iü çarpım tekiği etkiliğii kaybetmektedir [3]. Bu ebeple, çalışmada kayak gerilimii harmoik bileşelerii elemek ve af iüoidal formda kayak gerilimi elde edebilmek içi Şekil de göterile fazkilitleme-devrei (PLL) kullaılmıştır []. PLL i birim i(ωt) çıkışı, temel frekata kayak gerilimii geliği ile çarpılarak Eşitlik de göterile ideal ai gerilim deklemi elde edilir. v (t) = v i( ωt) () Güç itemie doğrual olmaya bir yük bağladığıda, kayakta çekile akım Eşitlik de ifade edildiği gibi temel bileşe ve harmoiklerde meydaa gelmektedir [3]. i ( t) = L i ( t) = i L i = i( ω t θ ) () i( ω t θ) + i i( ωt θ ) = Doğrual olmaya yükü kayakta çektiği toplam ai güç ( p L (t) ) Eşitlik 3 de ki gibi yazılabilir. pl ( t) = v ( t). il ( t) (3) = v. i v. i i ( ωt).coθ + i( ωt) co( ωt)iθ + = v i( ωt). i i( ωt θ ) Şekil. İdeal kayak gerilimi üretimi (Geeratio of ideal grid voltage) Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0 5

4 İ. Çolak ve O. Kapla Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü p t Eşitlik 3 de birici terim ( ( ) ) temel frekata yük akımıı refera aktif gücüdür ve kayak tarafıda karşılamalıdır. İkici terim temel frekata yük akımıı reaktif gücü, üçücü terim ie harmoikleri meydaa getirdiği güçtür. Aktif güç filtrei reaktif güç kompazayou ve harmoik filtrelemeyi birlikte karşılıyora, ikici ve üçücü terim birleştirilerek toplam refera kompazayo gücü ( p c ( t) ) heaplaabilir. emel frekata kayakta çekilecek refera ortalama aktif güç ( P ) Eşitlik 4 de göterildiği gibi bulua ai güç deklemii 0- araı itegralie eşittir. P = = = p ( t) dt L v. i i (4) ( ωt).coθ dt + v. i i( ωt)co( ωt)iθ dt + v i( ωt). i i( ωt θ ) dt = vi coθ[( ωt i( ωt) co( ωt)) ] vi iθ[ co ( ωt) ] vi[0] 0 = v. i coθ = = P V. I coθ Doğrual olmaya yükü kayakta talep ettiği aktif akım, Eşitlik 5 de göterildiği gibi buluabilir. P I co θ = V (5) Heaplaa aktif akım değerie filtrei kayıplarıı karşılamak içi bir aktif bileşe ( I da ) ilave edilerek kayakta çekilmei gereke toplam refera aktif akım Eşitlik 6 da ki gibi heaplaabilir. = I I da I coθ + (6) Kayakta çekile aktif akımı kayak gerilimi ile ayı fazda ve af iüoidal olduğu bilidiğie göre PLL devreii çıkışıda alıa birim iü iyal ile refera aktif akımı geliği çarpılarak kayakta çekile akımı ai değer deklemi Eşitlik 7 de göterilmiştir. i ( t) =. I.i( ωt) (7) So olarak, toplam yük akımıda refera aktif akım bileşei çıkartılarak, Eşitlik 8 de verile paralel aktif güç filtreii refera kompazayo akımı heaplaabilir. c i ( t) = i ( t) i ( t) (8) L.3. Öerile DA Gerilim Kotrolü (Propoed DC Voltage Cotrol) Filtrei DA tarafıda kullaıla kodaatörü iki aa amacı vardır. Bularda biricii ürekli durumda DA bara gerilimii küçük alıımlarla abit tutmak ve bu ayede filtrei kayıplarıı kayakta karşılamaıı ağlamaktır. Sürekli durumda kayakta çekile aktif güç, doğrual olmaya yükü talep ettiği güç ile paralel aktif güç filtreii kayıplarıı toplamıa eşit olmalıdır []. Aki halde filtrede meydaa gele kayıplar filtrei DA kodaatör gerilimide alıımlara ve filtre tarafıda iteme ağlaa kompazayo gücüü azalmaıa yol açar [9]. DA kodaatörüü ikici görevi geçici durumda kayak ile doğrual olmaya yük araıdaki aktif güç farkıı karşılamaıdır. Bu görevleri yerie getirebilmei içi geellikle filtrei DA tarafıda gerilim eörü yardımıyla alıa gerçek gerilim değeri, belirlee refera gerilim değeri ile PI deetleyicide karşılaştırılarak DA kodaatör gerilimi regüle edilmiştir []. PI deetleyicii çıkışı, algoritma içeriide heaplaa temel frekata doğrual olmaya yük tarafıda çekile aktif akım bileşeie ekleerek kayakta çekilmei gereke toplam refera aktif akım geliği bulumuştur. Daha ora bu gelik değeri kayak gerilimi ile ayı fazda ola birim iü iyali ile çarpılarak filtrei kayıplarıı da dahil edildiği toplam kayak akımı elde edilmiştir. Literatürde ıklıkla kullaıla bu kotrol algoritmaıı blok diyagramı Şekil 3 deki gibi göterilebilir. Şekil 3. Klaik kotrol algoritmaı (Covetioal cotrol algorithm) 6 Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0

5 Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü İ. Çolak ve O. Kapla Bu çalışmada bir fazlı paralel aktif güç filtreii DA kodaatör gerilimii regüle edebilmek içi temel frekata refera kompazayo akımı ile gerçek kompazayo akımı araıdaki fark bir PI deetleyicide kotrol edilmiştir. Sürekli durumda filtre güç itemie temel frekata aktif akım bileşei ağlamadığı göz öüde buludurulduğuda, refera kompazayo akımı ile gerçek kompazayo akımı araıdaki fark değeri ıfır olmalıdır. Eşitlik 9 da ifade edile bu ilişki filtrei kayıpları ebebiyle ıfırda farklı olacaktır. Öerile kotrol teoriide bu fark PI deetleyicii girişie uygulaa hata ( e (t) ) değeridir. e(t) = [ v (t)ic(t) v(t)ic(t) ] dt (9) PI deetleyicii çıkışıda alıa değer ie filtrei kayıpları ebebiyle kayakta çekmei gereke aktif akım bileşeidir ( I da ). Geliştirile kotrol algoritmaıı blok diyagramı Şekil 4 de göterilmiştir. Şekil 4. Öerile kotrol algoritmaı (Propoed cotrol algorithm).4. Akım Kotrolü (Curret Cotrol) Aktif güç filtreleride aahtarlama iyalleri üretmek içi çeşitli akım kotrol tekikleri kullaılmıştır [6]. Şekil 5 de göterile refera kompazayo akımı ile gerçek kompazayo akımıı bir hiteriz batta (hb) karşılaştırılarak aahtarlama iyallerii üretildiği hiteriz kotrol, e çok kullaıla akım kotrol tekiği olmuştur [7]. Bu çalışmada aahtar ürme iyalleri hiteriz kotrol kullaılarak elde edilmiştir. Hiteriz kotrol tekiği dezavatajlarıa karşı, kolay yapıı ile güveilir ürme iyalleri üretebilmektedir [6]. Yapıla bezetim ve uygulama çalışmalarıda hiteriz bat üt ıırı +0, hiteriz bat alt ıırı -0, olarak eçilmiştir. Şekil 5. Hiteriz kotrol (Hyterei cotrol) 3. BENZEİM ÇALIŞMASI (SIMULAION SUDY) Geliştirile kotrol tekiğii performaıı değerledirmek içi Matlab/Simulik programı kullaılarak doğrual olmaya bir yükü bağlı olduğu bir fazlı güç itemi taarlamıştır. Bezetim itemii oluştura büyüklükler ablo de verilmiştir. Filtre iteme bağlamada öce kayak gerilimi Şekil 6a da, özellikle 3., 5. ve 7. harmoikleri yoğu olarak gözlemlediği doğrual olmaya yükü şebekede çektiği kayak akımı Şekil 6b de ve kayak akımıa ait harmoik aalizi Şekil 6c de göterilmiştir. ablo. Bezetim devrei parametreleri (Parameter of the imulatio circuit) Faz gerilimi (rm), V 5 V Kayak frekaı, f 50 Hz Kayak edüktaı, L mh Yük direci R L 0 Ω Yük kodaatörü C L 330 µf Filtre hat edüktaı, L c, mh Filtre kodaatörü, C da 680 µf Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0 7

6 İ. Çolak ve O. Kapla Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü (a) Kayak gerilimi (Grid voltage) Şekil 7. DA kodaatör gerilimi (DC capacitor voltage) Filtre iteme bağladıkta ora kayak akımı HD değerii %63,0 de %4,9 a kadar düşürmüştür. Filtre iteme bağladıkta ora ölçüle kayak akımı Şekil 8a da, kompazayo akımı 8b de ve kayak akımıa ait harmoik aalizi 8c de göterilmiştir. (b) Kayak akımı (Source curret) (a) Kayak akımı (Source curret) (c) Kayak akımı harmoik aalizi (Harmoic pectrum of ource curret) Şekil 6. Aktif güç filtrei iteme bağlamada öce kayak gerilimi, kayak akımı ve kayak akımı harmoik aalizi (Grid voltage, ource curret ad harmoic pectrum of ource curret before active power filter coectio to the ytem) Filtre güç itemie bağladıkta ora geliştirile kotrol algoritmaı ürekli durumda DA kodaatör gerilimii 4V ile 33V araıda regüle etmeyi başarmıştır. Geçici durumda ie kayak ile yük araıdaki güç farkıı karşılamak içi DA bara gerilimi 4V da 49V a kadar yükelmiştir. Öerile kotrol algoritmaı deetimide DA kodaatör gerilimii makimum aşım miktarı %9, ihai gerilim değerie oturma zamaı yaklaşık 0.06 olarak belirlemiştir. Filtrei DA kodaatör gerilimii ürekli ve geçici durum davraışı Şekil 7 de verilmiştir. (b) Kompazayo akımı (Compeatio curret) (c) Kayak akımı harmoik aalizi (Harmoic pectrum of ource curret) Şekil 8. Aktif güç filtrei iteme bağladıkta ora kayak akımı, kompazayo akımı ve harmoik aalizi (Source curret, compeatio curret ad harmoic pectrum of ource curret after coectio of active power filter to ytem) 8 Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0

7 Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü İ. Çolak ve O. Kapla A: Doğrual olmaya yük B: Akım-gerilim ölçme kartları C: DSP D: Aahtar ürme devrei E: Aktif filtre F: Kayak Şekil 9. Deey eti (Experimetal etup) 4. UYGULAMA ÇALIŞMASI (EXPERIMENAL SUDY) Bezetim çalışmaıı ouçlarıı doğruluğuu oaylamak içi Şekil 9 da göterile model prototip [3] dijital iyal işlemci (DSP) kotrollü gerçekleştirilmiştir. Deeyde kullaıla parametreler ablo de verilmiştir. ablo. Prototip model parametreleri (Parameter of prototype model) Faz gerilimi (rm), V 5 V Kayak frekaı, f 50 Hz Kayak edüktaı, L mh Yük direci R L 0 Ω Yük kodaatörü C L 330 µf Filtre hat edüktaı, L c, mh Filtre kodaatörü, C da 680 µf a) Kayak gerilimi ve kayak akımı (Grid voltage ad ource curret) Paralel aktif güç filtrei iteme bağlamada öce kayak gerilimi ve kayak akımıı dalga şekilleri 0a da ve kayak akımı harmoik aalizi 0b de verilmiştir. Özellikle 3., 5. ve 9. harmoikleri içere kayak akımı HD değeri %39 olarak ölçülmüştür. Geliştirile kotrol tekiğii ürekli durumda DA kodaatör gerilimii 40V ile 3V araıda 8V luk alıımla abit tutulabildiği Şekil a da göterilmiştir. Bu ayede kayakta çekile akım temel frekata doğrual olmaya yükü aktif akım bileşei ile filtrei kayıplarıı toplamıa eşit olmuştur. Filtrei geçici durum tepkii b de göterilmiştir. Öerile kotrol tekiği geçici durumda DA kodaatör gerilimii %9 makimum b) Kayak akımı harmoik aalizi (Harmoic pectrum of ource curret) Şekil 0. Aktif güç filtrei iteme bağlamada öce kayak gerilimi, kayak akımı ve kayak akımı harmoik aalizi (Grid voltage, ource curret ad harmoic pectrum of ource curret before coectig active power filter to the ytem) Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0 9

8 İ. Çolak ve O. Kapla Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü Şekil. Filtre iteme bağladıkta ora kayak akımı harmoik aalizi (Harmoic pectrum of ource curret after coectio of filter to the ytem) a) Sürekli durumda kayak akımı ve DA kodaatör gerilimi (Source curret ad DC capacitor voltage at permaet coditio) götermektedir. Bu ayede yükü talep ettiği akımı aktif bileşei kayak tarafıda karşılamakta reaktif bileşei ie aktif filtre tarafıda ağlamaktadır. Şekil 3a da filtrei güç itemie ejekte ettiği kompazayo akımı, kayak akımı ve kayak gerilimi verilmiştir. Şekil 3b de ie 40V ile 3V araıda değişe DA kodaatör gerilimi göterilmiştir. 5. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) b) Geçici durumda kayak akımı ve DA kodaatör gerilimi (Source curret ad DC capacitor voltage at traiet coditio) Şekil. Öerile kotrol tekiğii ürekli ve geçici durum performaı (Performace of propoed cotrol techique at permaet o traiet coditio) aşım ve yaklaşık 0.06 oturma ürei ile regüle edebilmiştir. Şekil de aktif filtre iteme bağladıkta ora doğrual olmaya yükü kayak akımıda meydaa getirdiği HD aalizi göterilmiştir. Filtre iteme bağlamada öce %39 ola bu HD değeri %4,3 e kadar düşürülmüştür. Bu değerlere göre aktif güç filtreii harmoik filtreleme performaı %88,9 olarak ölçülmüştür. Yapıla çalışmada, aktif filtre harmoik filtrelemei yaıda itemii reaktif güç kompazayou da başarıyla gerçekleştirmiştir. Filtre iteme bağladıkta ora Şekil 3a da kayak akımı ile kayak gerilimi araıda faz farkıı olmamaı güç katayııı yaklaşık olarak olduğuu Bu çalışmada bir fazlı paralel aktif güç filtreleride, DA kodaatör gerilimii kotrol etmek içi geliştirile yei bir kotrol tekiği göterilmiştir. Yapıla bezetim ve uygulama çalışmaları öerile kotrol tekiğii ürekli durumda DA kodaatör gerilimii küçük alıımlarla abit tutabildiğii ve filtrei kayıplarıı kayakta karşılamaıı ağladığıı götermiştir. Bu durum filtreleme performaıı geliştirilmeii ağlamıştır. Geliştirile kotrol tekiği, geçici durumda yük ile kayak araıda meydaa gele güç farkıı karşılayabilmek içi kodaatör gerilimide meydaa gele değişimi 3 periyotluk bir ürede regüle etmiştir. Yapıla bezetim ve deeyel çalışmalarda güç itemii kayak akımı HD değerii %5 i altıa düşürülmei ve güç katayııı yaklaşık olarak olmaı geliştirile kotrol tekiğii etkiliğii götermektedir. Literatürde diğer kotrol tekiklerii kullaıldığı makaleler icelediğide yapıla çalışmaı harmoik filtreleme ve reaktif güç kompazayou performaı açııda bezer ouçlar verdiği gözlemlemektedir. Bua ilavete, paralel aktif güç filtreleride DA kodaatör gerilimii kotrolüde kullaıla gerilim eörüü kullaılmamaı öerile algoritmaı getirdiği bir yeiliktir ve öerile algoritma item maliyetii daha düşük olmaıı ağlamaktadır. Ayrıca kotrol tekiğide adece temel frekata gerçek kompazayo akımı ile refera kompazayo akımıı kullaılmaı öerile algoritmaı kolay yapııı götermektedir. 30 Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0

9 Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü İ. Çolak ve O. Kapla a) Kayak gerilimi, kayak akımı ve kompazayo akımı (Grid voltage, ource curret ad compeatio curret) i L (t) yük akımı i (t) kayak akımı i c (t) kompazayo akımı i c (t) kompazayo akımı refera değeri i (t) kayak akımı refera değeri I refera kayak akımı rm değeri I da PI kotrolörü çıkışı p L (t) ai güç değeri p (t) ai aktif güç refera değeri p c (t) ai kompazayo gücü refera değeri P ortalama aktif güç refera değeri P ortalama aktif güç gerçek değeri e(t) hata değeri hb hiteriz bat V da DA kodaatör gerilim değeri V daref DA kodaatör gerilimi refera değeri KAYNAKLAR (REFERENCES) b) DA kodaatör gerilimi (DC capacitor voltage) Şekil 3. Filtre iteme bağladıkta ora kayak gerilimi, DA kodaatör gerilimi, kayak akımı ve kompazayo akımı (Grid voltage, ource curret, compeatio curret ad DC capacitor voltage after active power filter coectio to the ytem) Acak filtre iteme ilk bağladığıda gerçek kompazayo akımı ile refera kompazayo akımıı heaplamaıda oluşa bir periyotluk gecikme geliştirile kotrol tekiğii bir dezavatajı olarak göterilebilir. SEMBOLLER (NOMENCLAURE) v (t) kayak gerilimi v kayak gerilimi tepe değeri V kayak gerilimi rm değeri kayak periyodu θ yük akımı. harmoik faz açıı θ yük akımı temel bileşe faz açıı i yük akımı. harmoik tepe değeri i yük akımı temel bileşe tepe değeri yük akımı temel bileşe rm değeri I. Sigh, G.K., Power Sytem Harmoic Reearch: A Survey, Euro. ra. Electr. Power, Cilt 9, No, 5-7, Grady, W.M., Satoo, S., Udertadig Power Sytem Harmoic, IEEE Power Eg. Rev., Cilt, No, 8-, Maey, G.W., Etimatio Method for Power Sytem Harmoic Effect o Power Ditributio raformer, IEEE ra. Idutry Appl., Cilt 30, No, , Bayıdır, R., Kapla, O., PIC Deetimli Reaktif Güç Rölei aarımı, Gazi Üv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt, No, 47-56, Sigh, B., Al-Haddad, K., Chadra, A., A Review of Active Filter for Power Quality Improvemet, IEEE ra. Id. Electro., Cilt 46, No 5, , Rahmai, S., Al-Haddad, K., Kaaa, H.Y., A Comparative Study of Shut Hybrid ad Shut Active Power Filter for Sigle-Phae Applicatio: Simulatio ad Experimetal Validatio, Math. Comput. Simulat., Cilt 7, No 4, , Gyugyi, L., Strycula,. E.C., Active AC Power Filter, IEEE Id. Appl. A. Meetig, Cilt 9-C, , Akagi, H., Kaazawa, Y. ad Nabae, A., Itataeou Reactive Power Compeator Switchig Device without Eergy Storage, IEEE ra. Id. Appl., Cilt 0, No 3, 65-69, Lui, J., Yag, J., Wag, Z., A New Approach for Sigle-Phae Harmoic-Curret Detectig ad It Applicatio i a Hybrid Active Power Filter Proc. A. Cof. IEEE Id. Electro. Soc. (IECON'99), Sa Joe, U.S.A, , 9 Kaım-3 Aralık 999. Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0 3

10 İ. Çolak ve O. Kapla Bir Fazlı Paralel Aktif Güç Filtreleri İçi Seörüz DA Gerilim Kotrolü 0. Haque,.M., Sigle-Phae pq heory for Active Filter, Proc. Au. Cof. IEEE Compu. Commui. Cotr. Power Egg. (ENCON 0), Cilt 3, , 8-3 Ekim 00.. Khadkikar, V., Chadra, A., Sigh, B.N., Geeralied Sigle-Phae p-q heory for Active Power Filterig: Simulatio ad DSP- Baed Experimetal Ivetigatio, IE Power Electroic, Cilt, No, 67-78, Jou, H.L., Wu, J.C., Chu, H.Y., New Sigle- Phae Active Power Filter, IEE P-Elect. Pow. Appl., Cilt4, No 3, 9-34 (994). 3. Liah, P., Maheh K.M., Compario of Sigle Phae Shut Active Filter Algorithm, IEEE Power Idia Coferece, New Delhi, 0- Nia Hu, C.Y., Wu, H.Y., A New Sigle Phae Active Power Filter with Eergy-Storage Capacity, IEE P-Elect. Pow. Appl., Cilt 43, No, 5-30, Bölat, V., Boğoya, S., Gökaşa M., Paralel Aktif Filtre Uygulamalarıda Adaptif Bulaık Matık Kotrol Yötemlerii Uygulamaı, İÜ Müh. Der., Cilt 4, No, 05-5, Buo, S., Meleai, L. ad Mattavelli, P., Compario of Curret Cotrol echique for Active Filter Applicatio, IEEE ra. Id. Electro., Cilt 45, No 5, 7-79, Özdemir, Ş., Kuşdoğa, Ş., Doğrual Olmaya Yüklerde Aktif Güç Filtrei ile Harmoikleri Filtrelemei ve Reaktif Güç Kompazayou, Gazi Üv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 0, No, 5-3, Zhou, L., Li, Z., A Novel Active Power Filter Baed o the Leat Compeatio Curret Cotrol Method, IEEE ra. Power Electr., Cilt 5, No 4, , Çolak, İ., Bayıdır, R., Kapla, O., Simulatio of the DC Capacitor Voltage Cotrolled Sigle Phae Shut Active Power Filter for Power Quality Improvemet, G.U. J. Sci, Cilt 3, No, 77-86, IEEE Recommeded Practice ad Requiremet for Harmoic Cotrol i Electrical Power Sytem, IEEE Std , New York Chaoui, A., Gaubert, J-P., Krim, F., Rambault, L., O the Deig of Shut Active Filter for Improvig Power Quality, IEEE Iteratioal Sympoium o Idutrial Electroic, (ISIE008), Cambridge, 3-37, 9 Hazira- emmuz Jai, S.K., Agrawal, P., Gupta H.O., Fuzzy Logic Cotrolled Shut Active Power Filter for Power Quality Improvemet, IEE P-Elect. Pow. Appl., Cilt 49, No 5, 37-38, Çolak, İ., Kapla, O., DSP Deetimli Bir Faz Paralel Aktif Güç Filtrei Uygulamaı, EEBM 3. Ulual Kogrei, Akara, 3-6 Aralık Gazi Üiv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 6, No, 0