DOĞRUSAL OLMAYAN YÜKLERDE AKTİF GÜÇ FİLTRESİ İLE HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİ VE REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU

Transkript

1 Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. J. Fac. Eng. rch. Gazi Uni. ilt, No, 5-3, 5 Vol, No, 5-3, 5 DOĞRUSL OLMYN YÜKLERDE KTİF GÜÇ FİLTRESİ İLE HRMONİKLERİN FİLTRELENMESİ VE REKTİF GÜÇ KOMPNZSYONU Şule ÖZDEMİR e Şule KUŞDOĞN Elektrik Eğitimi ölümü, Teknik Eğitim Fakültesi, Kocaeli Üniersitesi, İzmit, sozaslan@kou.edu.tr Elektrik Mühendisliği ölümü, Mühendislik Fakültesi, Kocaeli Üniersitesi, İzmit, kusdogan@kou.edu.tr (Geliş/Receied:.9.; Kabul/ccepted: 6..5) ÖZET u çalışmada, doğrusal olmayan yüklerde harmoniklerin filtrelenmesi e reaktif güç kompanzasyonu için bir paralel aktif güç filtresi önerilmektedir. ktif güç filtresi, bir D kondansatörü ile üç fazlı köprü eirici deresinden oluşmaktadır. Doğrusal olmayan yük olarak omik-kapasitif yüklü üç fazlı bir diyotlu köprü doğrultucu kullanılmaktadır. u makalede, aktif güç filtresinin denetimi için referans tepe kaynak akımı yöntemi e anlık güç teorisi yöntemi olarak adlandırılan iki farklı tipte denetim tekniği karşılaştırılmakta e her iki teknik için simülasyon sonuçları erilmektedir. Denetim tekniklerinin, geçici e kararlı durum performansları, doğrusal olmayan yükün reaktif güç kompanzasyonu e harmoniklerin filtrelenmesi açısından oldukça yeterli bulunmuştur. nahtar Kelimeler: ktif güç filtresi, harmonik filtreleme, reaktif güç kompanzasyonu. HRMONI FILTRTION ND RETIVE POWER OMPENSTION WITH TIVE POWER FILTER FOR NONLINEER LODS STRT In this study, it is proposed a shunt actie power filter to suppress harmonics and to compensate reactie power of nonlinear loads. The actie power filter is composed of a three-phase oltage source inerter bridge and a D capacitor. n ohmic-capacitie loaded three-phase diode bridge rectifier is employed as a nonlinear load. In this paper, two different types of control techniques, namely, reference peak sources current and instantaneous reactie power theory are compared for the controlling of actie power filter and the simulation results are gien for both techniques. The steady state and transient performance of the proposed control techniques are found quite satisfactory to eliminate the harmonics and reactie power components of the nonlinear load. Keywords: ctie power filter, harmonic filtration, reactie power compensation.. GİRİŞ Güç dönüştürücüleri e diğer doğrusal olmayan yüklerin, tüketiciler e endüstri tarafından çok yoğun kullanımı nedeniyle, güç sistemlerinde gerilim e akım dalga şekillerinde bozulmalar meydana gelmektedir. Güç hatlarındaki harmonikler, dağıtım sistemlerinde artan güç kayıplarına, haberleşme sistemlerinde girişim problemlerine neden olmaktadır. u problemler nedeniyle, son tüketiciye erilen güç kalitesi konusu eskisine göre daha fazla önem kazanmaktadır. lternatif akım sistemlerinde; kayıpların en aza indirilmesi e sistemin enerji kapasitesinin arttırılması için reaktif gücün kontrolü gereklidir. ir güç sisteminin reaktif güç dengesi; şebeke aktif kayıplarını, elemanların ısınmasını e bazı durumlarda güç sisteminin kararlılığını etkilemektedir. Geleneksel olarak pasif L filtreler, hat akımı harmoniklerini yok etmek e yükün güç faktörünü iyileştirmek amacıyla kullanılmaktadır. ununla birlikte uygulamada, bu pasif filtrelerin seri e paralel rezonans gibi bazı dezaantajları bulunmaktadır. u problemleri yok etmek için aktif güç filtreleri geliştirilmektedir [].

2 Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e.... KTİF GÜÇ FİLTRESİ ktif güç filtresi (GF), bir D depolama elemanından beslenir e bir D güç kaynağı gerektirmez. Genellikle GF akım e gerilim harmoniklerini kompanze etmek için kullanılmaktadır. ununla birlikte reaktif güç kompanzayonu, akım e gerilim dengesizlikleri e nötr akımı kompanzasyonu için de kullanılmaktadır. GF doğrusal olmayan yükün ürettiği akım harmoniklerinin dereye etkilerini azaltabilmekte, reaktif güç çekebilmekte eya üretebilmektedir. GF temel olarak Şekil 'de görülen gerilim kaynaklı eiriciden oluşmaktadır. Eiricinin D taraftaki D kondansatörü bir D enerji depolama elamanı olarak çalışmaktadır. u kondansatör uçlarında sabit bir doğru gerilim sağlamak e GF kayıplarını karşılamak için şebekeden yalnızca küçük bir akım çekilir. Güç sistemi e eirici arasında bağlı hat endüktansları (L c ) ise GF akımlarının denetlenebilmesini sağlamaktadır. L c Şekil. GF temel şeması D u çalışmada simülasyonu yapılan GF sistemi, Şekil 'de görüldüğü gibi harmonik kaynağı olarak kabul edilen doğrusal olmayan yüke (doğrultucu) paralel bağlı üç fazlı köprü eirici deresinden oluşmaktadır. GF ile güç sistemi arasındaki bağlantı, eirici e güç kaynağı arasındaki filtre endüktansları ile sağlanmaktadır. Üç fazlı gerilim kaynaklı köprü eirici, 6 adet diyot ile ters paralel bağlı 6 adet IGT yarı iletken elemanından oluşmaktadır. GF, güç sistemine yük akım harmoniklerinin aynı genliğinde e ters fazda harmonik akımlar ermektedir. System Toolbox kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her iki denetim algoritması için GF sisteminin, kararlı durum e geçici durum performansı, şebekeden harmonik e reaktif güç bileşenleri çekmesi durumu incelenmiştir. 3. GF NİN REFERNS TEPE KYNK KIMI YÖNTEMİ İLE DENETİMİ ktif Güç Filtresi (GF) denetimi için önerilen denetim sistemi blok diyagramı Şekil 3'de görülmektedir. Kaynak akımının referans bileşeni (I smd), D taraftaki kondansatör kapasitesi ( dc ), D taraftaki ortalama gerilim ( dc ) e D taraf için seçilen bir referans gerilim ( dc) kullanılarak hesaplanmaktadır. Yük akımlarının temel aktif güç bileşeni (I smp) algılanan yük akım e gerilimleri kullanılarak hesaplanmaktadır. Toplam referans kaynak tepe akımı (I sm), I smd e I smp bileşenleri kullanılarak hesaplanmaktadır. Referans anlık kaynak akımları da (i sa, i sb, e i sc), bunların tepe değerleri (I sm) e algılanan kaynak gerilimlerinden türetilen birim akım şablonları (u sa, u sb e u sc ) kullanılarak hesaplanmaktadır. GF referans akımları (i ca, i cb e i cc), anlık kaynak referans akımları (i sa, i sb, e i sc) e algılanan yük akımları (i La, i Lb, e i Lc ) arasındaki farklar dikkate alınarak bulunmaktadır. GF tetikleme sinyallerinin üretilmesi için, histerisiz e taşıyıcısız PWM akım denetleyici, GF referans akımlar (i ca, i cb e i cc) e algılanan GF akımları (i ca, i cb e i cc ) arasına uygulanmaktadır. GF anahtarları Güç Sistem lok setinde IGT anahtarlar olarak alınmaktadır. GF'e seri bağlanan endüktans değeri (L c ) kompanzasyon akımlarının uygun şekil alması için seçilmiştir. L c endüktans değeri yüksek seçilirse, kompanzasyon akımları referans akımları izleyemez e eğer düşük seçilirse de kompanzasyon akımlarında yüksek dalgalanmalar görülmektedir. GF böylece lokal olarak yük akımlarının harmonik e reaktif bileşenlerini karşılayarak sistemin işletim şartlarının değişimleri karşısında sinüzoidal bir güç e ideal bir güç faktörü sağlamaktadır []. 3.. Tepe Kaynak kım Hesaplaması Tüm sistem; kaynak, doğrusal olmayan yük (R- yüklü bir doğrultucu), GF e önerilen denetim sisteminden meydana gelmektedir. Simülasyon için komple bir model geliştirmek üzere tüm sistem bileşenleri aşağıda ayrı ayrı analiz edilmektedir. Şekil. Temel GF konfigürasyonu u çalışmada, GF sistemi, referans tepe kaynak akımı yöntemi e anlık güç teorisi algoritmaları kullanılarak denetlenmektedir. GF nin hem reaktif güç hem de akım harmonik kompanzasyonu amaçlı denetiminin simülasyonları Matlab Simulink Power Denetim sisteminin çalışması giriş bölümünde açıklandığı gibi aşağıda eşitlikler ile ifade edilebilir. Tepe kaynak akımı (I sm) aşağıdaki gibi iki bileşenden oluşmaktadır. Yüke (I smp) bağlı kaynak aktif bileşeni, ortalama yük gücünden (P s )hesaplanmaktadır. nlık güç () denklemi ile elde edilmektedir. p L = sa.i La sb.i L b sc. i Lc () 6 Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5

3 Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e... Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan sa sb sc dc dc D ara Enerji ileşeni ile Kaynak kım Hesaplama I smd I sm Kaynak Referans kım Hesabı i sa i sb i sc i La i Lb i Lc nlık ortalama yük gücünü kullanarak kaynak akımının aktif bileşen hesabı I smp GSVK kım Hesabı i ca i cb i cc Histerisiz akım denetleyici nahtarlama Sinyalleri sa sb sc dc GF Kaynak i sc i sb i sa i cc i cb i ca i Lc i Lb i La Doğrusal olmayan yük Şekil 3. Referans tepe kaynak akımı yöntemi ile GF denetim sistemi blok diyagramı Denklemdeki i La, i Lb e i Lc değerleri, üç fazlı algılanan yük akımları e sa, sb e sc ise ideal şartlarda aşağıdaki () denklemi ile ifade edilebilen algılanan üç fazlı kaynak gerilimleridir. sa = Vsm sin ωt sb = Vsm sin( ωt π / 3) sc = Vsm sin( ωt π / 3) () () denklemindeki Vsm, kaynak geriliminin tepe değeri, ω ise şebeke geriliminin (rad/sn) cinsinden frekansıdır. Eğer yük gücü (P L ), kaynak frekansının periyodunun altıda birine ortalanırsa ortalama yük gücü (P s ) aşağıdaki gibi elde edilir. P s = (3/ )VsmI smp (3) Dengeli güç faktörü kaynak akım bileşeni (I smp), (3) denklemi ile güç e gerilim değerleri kullanılarak elde edilmektedir. I smp elde edilmesi için kullanılan blok diyagram Şekil 'de erilmektedir. V I Pinst Pmean Sayısal 3-faz Toplam Güç Kaynak akımının ikinci bileşeni (I smd), GF'de anahtarlama e diğer kayıpları karşılamak e D taraftaki gerilimi sabit tutmak içindir. I smd akımı hesaplaması için referans bir D taraf ortalama gerilim değeri ( dc ) tayin edilir. Gerçek D gerilimi örneklemesi ile ortalama değeri ( dc ) kaynak frekansı periyodunun altıda biri (T x ) oranında hesaplanır. T x süresince, dc e dc değerine karşılık gelen enerji farkı () denklemi ile hesaplanabilir. ( V dc ) V / Ismp edc = e dc edc = dc dc () GF aynı aralıkta (Tx), bu enerji farkını ( e dc ) dengeli güç faktörü e I smd tepe değeri ile şebekeden çekmeye çalışır. u enerji ilişkisi de aşağıdaki (5) denklemi ile ifade edilmektedir. 3 edc = VsmI smd Tx (5) -K- Kazanc=(/3)(/Vsm) Şekil. I smp hesaplama blok diyagramı Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5 7

4 Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e... Vdc In Mean Discrete Mean alue u Math Function -K- -K- (5e-6)/ (/3)36(/Vsm) Ismd 5 u Sabit Math Function Şekil 5. I smd hesaplama blok diyagramı I smd değeri (5) denklemi ile elde edilmektedir. dc iyi seçildiğinde, kararlı hal işletiminde dc hiçbir zaman dc değerine eşit olamaz fakat I smd akım değeri GF kayıpları için gerekli olan sabit bir değere oturacaktır. Geçici rejim şartlarında I smd GF e yük arasındaki enerji alışerişi tarafından belirlenen pozitif eya negatif bir değer alabilecektir. I smd elde edilmesi için kullanılan blok diyagram Şekil 5'de erilmektedir. (3) e (5) denklemleri ile elde edilen toplam kaynak referans tepe akımı aşağıdaki (6) denklemi ile yukarıdaki iki akımın toplamı şeklinde bulunmaktadır. i sa = I smu sa ; i sb = I smu sb ; i sc = I smu sc 3.3. GF Referans kımları (8) Üç fazlı GF referans akımları, (8) denklemindeki referans kaynak akımları e algılanan yük akımları kullanılarak (9) denklemi ile bulunmaktadır. Şekil 7'de GF referans akım hesaplama blok diyagramı görülmektedir. I sm = I smp I smd (6) 3.. Kaynak Referans kımları Harmoniksiz dengeli güç faktörlü üç fazlı kaynak akımları, kaynak gerilimi fazında e hesaplanan tepe değerler ile birim akım şablonları kullanılarak belirlenebilir. Denklem () den türetilen birim akım şablonları aşağıdaki (7) denklemi ile bulunabilir. u sa = sa / Vsm ; u sb = sb / Vsm ; u sc = sc / Vsm (7) Üç fazlı referans kaynak akımları aşağıdaki gibi bulunur. Şekil 6'da referans kaynak akım hesaplama blok diyagramı görülmektedir. -K- Vs /Vsm Ism Nokta çarpım Nokta çarpım Nokta çarpım Şekil 7. Referans akım hesaplama i ca = i sa i La ; i cb = i sb i Lb; i cc = i sc i Lc 3.. Histerisiz Tabanlı kım Denetleyici Isa Isb 3 Isc (9) IL Isa Isb em Ica Icb Histerisiz tabanlı akım denetleyici, aşağıda açıklanan mantık ile GF anahtarlama fonksiyonlarını belirlemektedir. una göre; Eğer i ca < (i ca - hb) a kolu için üst anahtar açık e alt anahtar kapalıdır (S=). Eğer i ca > (i ca hb) a kolu için üst anahtar kapalı e alt anahtar açıktır (S=). 3 3 Isc Icc Şekil 6. Kaynak referans akım hesaplama Diğer b e c fazları için S e S anahtarlama fonksiyonları, bu fazlara karşılık gelen referans e algılanan akımlar ile histerisiz bant kullanılarak benzer biçimde aşağıdaki gibi bulunmaktadır. 8 Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5

5 Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e... Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan Eğer i cb < (i cb - hb) b kolu için üst anahtar açık e alt anahtar kapalıdır (S=). Eğer i cb > (i cb hb) b kolu için üst anahtar kapalı e alt anahtar açıktır (S=). Eğer i cc < (i cc - hb) c kolu için üst anahtar açık e alt anahtar kapalıdır (S=). Eğer i cc > (i cc hb) c kolu için üst anahtar kapalı e alt anahtar açıktır (S=).. GF'NİN NLIK GÜÇ TEORİSİ TNLI DENETİMİ.. nlık Güç Teorisi kagi [3] 98 yılında, anlık güç teorisi eya p-q teorisi olarak da bilinen "Üç Fazlı Derelerde, Genelleştirilmiş nlık Reaktif Güç Teorisi"'ni önermiştir. u teori, nötr hatlı eya hatsız üç fazlı güç sistemindeki anlık değerlere bağlıdır. kım e gerilim dalga şekillerinde olduğu kadar kararlı durum eya geçici durum işletiminde de geçerlidir. p-q teorisi, anlık güç bileşenleri hesaplamasının ardından, a-b-c koordinatlarındaki üç fazlı akım e gerilimlerin, α-β koordinatlarına cebrik dönüşümünden (larke Transormation) oluşmaktadır. lışılmış güç p e anlık sanal güç q aşağıdaki gibi ifade edilir. p α = q β β iα α iβ () () eşitliğinde α.i α e β.i β nın ortalama anlık güçlerdir. Çünkü bu ifadeler, aynı eksendeki anlık gerilim e anlık akımın bir ürünü olarak tanımlanır. u yüzden, üç fazlı deredeki gerçek güç p dir e birimi [W] dır. unun tersine, α.i β e β.i α anlık güç değildir. Çünkü bunlar birbirine dik eksende bulunan anlık gerilim e anlık akımın ürünü olarak tanımlanmaktadır. una göre q, alışılmış elektrik birimi olarak nitelendirilemez. öylece q yu yeni bir birim ile tanımlamak gereklidir. Çünkü birimi [W], [V] eya [Vr] değildir. undan sonra, anlık sanal güçten alışılmış anlık gücü ayırmak için, alışılmış anlık güç p anlık gerçek güç olarak adlandırılacaktır []. α-β düzlemindeki akımlar () eşitliğinin ters dönüşümü ile aşağıdaki gibi düzenlenebilir: iα α β p = () iβ β α q i i cα β cβ α = β α q () GF nin denetim deresi, harmonik akım hesaplama deresi, D kondansatör gerilim denetimi e gerilim kaynaklı eirici akım denetimi deresinden oluşmaktadır. Harmonik akım hesaplama deresi üç alt hesaplama deresine bölünmüştür. p L e q L hesaplama deresinde, üç fazlı gerilimler e üç fazlı yük akımları aşağıdaki eşitlikler ile d-q ortogonal koordinatlara dönüştürülür. d = q a / / / 3 b (3) 3 / 3 / c i i La Ld / / = / 3 ilb () i Lq 3 / 3/ ilc p L anlık gerçek güç e q L anlık sanal güç aşağıdaki gibi erilebilir. pl d = ql q q ild d ilq (5) p L e q L değerleri karşılıklı olarak iki anlık gerçek e sanal güce ayrılmaktadır. pl = pl ~ pl (6) ql = ql q ~ L (7) p L e q L yük akımının temel bileşenine karşılık gelen D bileşenleridir. ~ pl e q ~ L ise harmonik akımın bileşenine karşılık gelmektedir. Harmonik kompanzasyonu için kullanılan GF'de, p e q aşağıdaki gibidir. ~ = pl, q = q L (8) p ~ p e q için hesaplama deresi aynı eya farklı kesim frekanslı iki adet yüksek geçiren filtreden meydana gelir. Yüksek geçiren filtrenin tasarımı hem geçici durum hem de kararlı hal durumlarındaki kompanzasyon performansına etkisi fazladır. i ca, i cb, i cc hesaplama deresinde aşağıdaki eşitlikler kullanılmaktadır. nlık reaktif güç kompanzatörü kaynak tarafındaki anlık reaktif gücü yok eder. p c daima sıfır olduğu için, kompanzatör enerji depolama elemanı olmaksızın sadece anahtarlama elemanlarını içermektedir. () nolu eşitlikten α-β koordinatlarındaki kompanze edilmiş anlık akımlar i cα e i cβ aşağıdaki gibi olmaktadır: i ca i cb = i cc / 3 / / d 3 /. q 3 / q p (9) d q Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5 9

6 Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e... nlık sıfır dizi güç eşitlik ()'de, anlık gerçek güç eşitlik ()'de, anlık kompleks güç eşitlik ()'de erilmektedir. u çalışmada, üç fazlı 3 telli bir sistem kullanıldığı için eşitlik () kullanılmamaktadır. p =.i () p= αi α β.i α () q= α i α - β.i α () α-β koordinatlarındaki referans kompanzasyon akımlarını hesaplamak için, (9) numaralı eşitlik eirilir, e kompanze edilecek güçler ( ~ p p e q) kullanılır. icα α ~ β p p =. icβ eα eβ β α q (3) a-b-c koordinatlarında referans kompanzasyon akımları sağlamak için dönüşümün tersi uygulanır. öylece aşağıda görüldüğü gibi üç fazlı referans akımlar hesaplanarak, bir histerezis karşılaştırıcıda GF gerçek akımları ile karşılaştırılarak kompansatör anahtarlama sinyalleri üretilir. i ca i cb = i cc / / 3 / / / 3/ 3/ i c icα icβ () ( i i i ) i cn = ca cb cc (5) Şekil 8'de, GF denetim sisteminin Matlab/Simulink blok diyagramı erilmektedir. Tüm sistemi oluşturan alt bloklar; p-q güçleri e α-β gerilim hesaplama blok diyagramı, PI denetimli α-β referans akım hesaplama blok diyagramı, histerezis bant karşılaştırıcı ile anahtarlama fonksiyonlarının belirlenmesi blok diyagramı, kompansatör a-b-c referans akım hesaplama blok diyagramlarıdır. 5. REFERNS TEPE KYNK KIMI YÖNTEMİ VE NLIK GÜÇ TEORİSİ YÖNTEMİNİN KRŞILŞTIRILMSI Referans Tepe Kaynak kımı Yöntemi e nlık Güç Teorisi Yönteminin karşılaştırılması için her iki yöntemin aynı yük e sistem geriliminde Matlab/Simulink Power System Toolbox da simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Tablo de sistem parametreleri görülmektedir. Tablo. GF sistem parametre değerleri Vs(rms/faz) 7 V F (Hz) 6 R c (ohm), L c (mh) R L (ohm) L (µf) 5 R s (ohm), L s (mh) D (µf) Phase Parallel RL - R p q Ealf a Ebeta p q Ealf a Ebeta Vdc Icalfa Icbeta Icalfa Icbeta Ica Icb Icc Pulses Discrete system Ts=e-6 pulses - - lock em em em Şekil 8. nlık güç teorisi yöntemiyle GF denetimi Matlab/Simulink blok diyagramı 3 Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5

7 Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e... Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan Omik-kapasitif yüklü doğrultucunun reaktif güç e harmonik kompanzasyonunun gerçekleştirilmesi için farklı iki algoritma karşılaştırılmakta e sonuç grafikleri aşağıda erilmektedir [8]. akımı e D taraf gerilim değişimi Şekil 9 da görülmektedir. nlık Güç Teorisi Yöntemi ile kaynak akımı, kompanzasyon akımı, kaynak gerilimi, yük akımı e D taraf gerilim değişimi ise Şekil da erilmektedir. Referans Tepe Kaynak kımı Yöntemi ile kaynak akımı, kompanzasyon akımı, kaynak gerilimi, yük Kaynak kımı() Komp. x kımı() - Kaynak 6 8 x Gerilim(V) Yük x kımı() Kond. x Gerilim(V) 6 8 x - Şekil 9. Referans Tepe Kaynak kımı Yöntemi ile kaynak akımı, kompanzasyon akımı, kaynak gerilimi, yük akımı e D taraf gerilim değişimi Kaynak kımı () x Komp. kımı() - x Yük x kımı () x Kond. Gerilim(V) 6 8 x - Şekil. nlık Güç Teorisi Yöntemi ile kaynak akımı, kompanzasyon akımı, kaynak gerilimi, yük akımı e D taraf gerilim değişimi Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5 3

8 Ş. Özdemir e Ş. Kuşdoğan Doğrusal Olmayan Yüklerde ktif Güç Filtresi ile Harmoniklerin Filtrelenmesi e... Referans Tepe Kaynak kımı Yöntemi ile gerçekleştirilen simülasyonda doğrultucunun şebekeden çektiği akımdaki toplam harmonik bozulum (TH) oranının %8 den %.8 e, nlık Güç Teorisi Yöntemi ile gerçekleştirilen simülasyonda ise TH oranının %8 den %6 oranına düştüğü ölçülmüştür. Harmonik bozunumu açısından Referans Tepe Kaynak kımı Yönteminin daha iyi sonuç erdiği gözlenmektedir. yrıca her iki yöntem sonucunda akım e gerilim arasındaki faz farkı giderilerek, reaktif güç kompanzasyonu sağlanmıştır. Yükün çektiği 35 ar reaktif güç kompanzasyon sonrası kaynaktan çekilmemekte, kompanzatör tarafından karşılanmaktadır. İncelenen her iki yöntem sonucunda reaktif güç kompanzasyonu yönünden herhangi bir fark gözlenmemiştir. Referans tepe kaynak akımı yöntemi e anlık güç teorisi ile kaynak e yük taraf TH oranları karşılaştırmalı olarak Tablo de erilmektedir. Tablo. İki yöntem ile kaynak e yük taraf TH oranları Kaynak TH(%) Yük TH (%) Referans tepe,8 8 Kaynak kımı nlık Güç Teorisi 6 8 TH değerlerinden de anlaşıldığı gibi referans tepe kaynak akımı yöntemi ile elde edilen kaynak akımı daha düzgün bir sinüs şeklindedir. una karşın ilk an geçici rejim akımları Referans Tepe Kaynak kımı Yönteminde anlık güç teorisi yöntemine göre daha yüksek aşırı değerlere ulaşmaktadır. nlık güç teorisi yönteminde kondansatör gerilimi daha çabuk değerine oturmaktadır. Her iki yöntemde de kullanılan histerisiz bant genişliği aynı olduğundan (H=, ) anahtarlama frekansı e dolayısıyla kayıplar yaklaşık olarak aynı olmaktadır. 6. SONUÇLR GF'leri günümüzde güç kalitesi problemlerine bir çözümdür. GF, geleneksel yöntemlere göre daha iyi sonuç ererek, güç katsayısının düzeltilmesini sağlamaktadır. yrıca akım harmonikleri e dengesizliklerinin kompanzasyonunu gerçekleştirerek kaynaktan çekilen akımın geçici e kararlı durumunda sinüsoidal olmasını sağlamaktadır. u çalışmada, GF sisteminin referans tepe kaynak akımı yöntemi e anlık güç teorisi tabanlı denetim ile performans iyileştirilmesi incelenmektedir. u amaçla geliştirilen her iki denetim algoritması ile hem reaktif güç kompanzasyonu hem de akım harmonik filtrelenmesi gerçekleştirilmektedir. Denetim algoritmalarının kararlı hal e geçici durum performansları, şebekeden harmonik e reaktif güç bileşenleri çekmesi durumu incelenmektedir. Harmonik bozunumu açısından Referans Tepe Kaynak kımı Yönteminin daha iyi sonuç erdiği gözlenmektedir. yrıca her iki yöntem ile akım e gerilim arasındaki faz farkı giderilerek, reaktif güç kompanzasyonu sağlanmaktadır. İncelenen her iki yöntem arasında reaktif güç kompanzasyonu açısından herhangi bir fark gözlenmemektedir. Doğrusal olmayan yük harmoniklerinin e sistem güç faktörünün düzeltilmesi için kullanılan GF'nin geliştirilen modelleri e denetim simülasyonları MTL paket programı içinde yer alan SIMULINK Power System Toolbox programı kullanılarak gerçekleştirilmektedir. TEŞEKKÜR u çalışma Kocaeli Üniersitesi raştırma Fonu /3 nolu proje kapsamında desteklenmiştir. KYNKLR. Singh,., l-haddad, K., Reiew of ctie Power Filters for Power Quality Improement, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.6, No.5, 96-97, Singh,., l-haddad, K., New ontrol pproach To Three-Phase ctie Filter For Harmonics and Reactie Power ompensation, IEEE Transactions on Power Systems, Vol.3, No., 33-38, kagi, H., Kanazawa, Y., Nabae,., Instantaneous Reactie Power ompensator omprising Switching Deices without Energy Storage omponents, IEEE Transactions on Industry pplications, Vol.I-, No.3, 65-63, 98.. fonso, J., d., ctie Filters with ontrol ased on the p-q Theory, IEEE Industrial Electronics Society Newsletter, Vol.7, No.3, 5-,. 5. kagi, H., Nabae,., toh, S., ontrol Strategy of ctie Power Filters Using Multiple Voltage-Source PWM onerters, IEEE Trans. Industry pplications Vol.-, 6-65, kagi, H., New Trends in ctie Filters for Power onditioning, IEEE Transactions on Power Deliery, Vol.5, No.3, 3-3, Schauder,., Mehta H., Vector nalysis and ontrol of danced Static VR ompensators, IEE Proceedings-, Vol., No.. July, Özdemir, Ş., Reaktif Güç Kompanzasyonu e Harmonik zaltımında Kullanılan Kompanzatörün ulanık Mantık Denetimiyle nalizi e Simülasyonu, Doktora Tezi, Kocaeli Üniersitesi, Fen ilimleri Enstitüsü,. 3 Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Der. ilt, No, 5