Paralel Aktif Güç Filtresi Denetimi İçin Adaline YSA Tabanlı Farklı Referans Akım Çıkartım Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Transkript

1 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Paralel Aktf Güç Fltres Denetm İçn Adalne YSA abanlı Farklı Referans Akım Çıkartım Yöntemlernn Karşılaştırılması Baran HEKİMOĞLU Batman Ünverstes, Elektrk-Elektronk Mühendslğ Bölümü, baran.hekmoglu@batman.edu.tr Serdar EKİNCİ Batman Ünverstes, Blgsayar Mühendslğ Bölümü serdar.eknc@batman.edu.tr ÖZE Bu makalede 3-fazlı br paralel aktf güç fltresnn (PAGF), Adalne yapay snr ağlarına (YSA) dayalı üç farklı referans akım çıkartım yöntemyle denetmnn karşılaştırılması sunulmaktadır. PAGF nn amacı harmonkler gdermek ve reaktf güç kompanzasyonu yapmaktır. PAGF, şebekeye doğrusal olmayan yük le paralel bağlanan, br akım kaynağı gb davranmaktadır ve gerekl kompanzasyon akımlarının üretlmes çn denetlenmektedr. Denetm çn kullanılan referans akım çıkartım yöntemler sırasıyla 3- fazlı akım yöntem, anlık güç yöntem ve 2-fazlı (DQ) akım yöntemdr. Bu yöntemlern tümünde Adalne YSA, uyarlamalı br gürültü gderc gb çalışarak PAGF nn şebekeye enjekte edeceğ akımın referans değern, yük akımından elde etmek çn kullanılmaktadır. üm referans akım çıkartım yöntemleryle denetlenen 3-fazlı PAGF nn farklı çalışma koşulları altında benzetm sonuçları verlerek çalışma performanslarının karşılaştırılması sunulmaktadır. Anahtar Kelmeler: Paralel aktf güç fltres, yapay snr ağları, Adalne, referans akım çıkartımı, uyarlamalı gürültü gderc, harmonk ve reaktf güç kompanzasyonu. ABSRAC hs paper presents the comparson of three dfferent reference current extracton methods based on Adalne neural networks for controllng three-phase shunt actve power flters. he objectve of the actve power flter s to elmnate harmoncs and reactve power. he flter acts as a current source, whch s connected n parallel wth a nonlnear load and controlled to generate the requred compensaton currents. he reference current extracton methods to be used for the control of the actve power flter are 3-phase currents method, nstantaneous power method and two-phase (DQ) currents method, respectvely. In all of these methods, Adalne neural networks functonng as an adaptve nose canceller to extract the reference current from the load current, whch wll be njected to the mans by shunt actve power flter. Under dfferent operaton condtons the smulaton results of three-phase shunt actve power flter that s controlled by all of the three methods proposed n ths paper are presented and ther operaton performances are compared. Keywords: Shunt actve power flters, artfcal neural networks, Adalne, reference current extracton, adaptve nose canceller, harmoncs and reactve power compensaton

2 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) 1. Grş Aktf güç fltreler, günümüzde doğrusal olmayan yüklern yarattığı sorunların çözümünde daha uygun br çözüm olarak kabul görmektedr. AGF ler stenmeyen harmonklern gderlmes ve güç faktörünün yleştrlmes çn ssteme bu bleşenler kadar fakat zıt şaretl kompanzasyon akımı enjekte ederler. En yaygın AGF türü paralel aktf güç fltresdr (PAGF) ve adından anlaşıldığı gb doğrusal olmayan yüke paralel bağlanırlar ve gerekl kompanzasyon akımını ssteme enjekte ederek şebekeden sadece temel frekanstak akım bleşennn çeklmesn sağlayan br akım kaynağı gb davranırlar. Bu tür AGF ler harmonk ve reaktf güç kompanzasyonunun yanında aynı zamanda dengesz ve doğrusal olmayan yüklerle de yüklenmş güç sstemn dengeleyeblrler [1]. AGF lern denetmnde kullanılan referans akım çıkartım yöntem performansı belrleyen en temel ölçütlerden brdr. AGF ler çn brçok referans akım çıkartım yöntem mevcuttur. Yapay snr ağları (YSA) tabanlı çıkartım yöntem de bunlardan brdr. Doğrusal olmayan ve belrsz sstemler öğrenme becerler sayesnde de kullanım alanları gün geçtkçe yaygınlaşmaktadır. Son yıllarda YSA tabanlı farklı harmonk belrleme ve fltreleme teknkler, özellkle Adalne tabanlı ağlar, güç sstemlernde kullanılmaya başlamıştır. Adalne YSA, zamanla değşen şaretlern doğrusal brleşmnden yararlanan bast ve dnamk öğrenme sstemlerdr. Eğtme olarak adlandırılan ağırlıkların güncellenmes, öğrenme kuralı denlen en küçük karesel ortalama gb etkn algortmalar kullanılarak gerçekleştrlmektedr. Bu doğrusal olmayan regresyon yöntem hem hızlı hem de doğru sonuçlar veren br yöntemdr [2]. Ağ yapısının bastlğ se uygulamalarda yazılım ve donanım açısından kolaylıklar getrmektedr. Bu makalede çalışma performansları karşılaştırılan referans akım çıkartım yöntemler de Adalne YSA tabanlıdır. Bu yöntemler sırasıyla 3-fazlı akım yöntem, anlık güç yöntem ve 2-fazlı (DQ) akım yöntemdr. 3-fazlı akım yöntem, doğrusal olmayan yükün şebekeden çektğ akımın aktf bleşennn, harmonk ve reaktf bleşenlernden Adalne YSA yardımı le ayrıştırılması prensbne dayanmaktadır ve lteratürdek benzer yöntemlerden farkı, doğrusal hale getrlmş yük akımı fadelerne at temel ve dğer frekans bleşenlernn ayrı ayrı hesaplanması yerne sadece temel frekans bleşennn hesaplanıp sonra toplamdan çıkarılarak dğer bleşenlern hesaplanmasıdır [3]. Böylece kompanzasyon türüne göre 220

3 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) gerekl referans akımlar elde edlmektedr. Anlık güç yöntem, anlık güç teorsn kullanarak doğrusal olmayan yükün şebekeden çektğ gücü, güç uzayında doğrusal br fadeye dönüştürdükten sonra Adalne YSA yardımı le gücün harmonk ve reaktf bleşenlernn aktf bleşennden ayrıştırılması prensbne dayanmaktadır. Bu yöntemn lteratürdek benzer yöntemlerden farkı, doğrusal hale getrlmş anlık güç fadelerne at sabt ve değşken bleşenlern ayrı ayrı hesaplanması yerne sadece sabt bleşenlern hesaplanıp sonra toplamdan çıkarılarak değşken bleşenlern hesaplanmasıdır [4]. Böylece kompanzasyon türüne göre gerekl referans akımlar elde edlmektedr. 2-fazlı (DQ) akım yöntem se daha önce Abdeslam vd. (2006) tarafından önerlen kfaz yöntem olarak adlandırılan yöntemn değştrlmş haldr [5]. Asıl yöntem, bozuk yük akımlarının αβ- ya da DQ-uzayına doğrusal br fade halnde dönüştürülerek harmonk bleşenlern ayrıştırılması prensbne dayanmaktadır. Bu makalede se her br harmonk bleşennn ayrı ayrı belrlenmes yerne sadece temel frekanstak aktf güç bleşennn çıkartımı yapılıp toplam akımdan çıkarılarak kompanzasyon türüne göre gerekl referans akım elde edlmektedr. Yukarıda bahsedlen tüm referans akım çıkartım yöntemlernde Adalne YSA br gürültü gderc gb şlev görmektedr. Lteratürde uyarlamalı gürültü gderc olarak adlandırılan bu teknk temelde k grşl ve uyarlamalı br ger beslemel sstemdr [2]. Grşler oluşturan şaretlern arasındak korelâsyondan faydalanılarak brncl grş şaret çndek kncl grş şaretyle aynı fazda olan gürültü şaret gderlmeye çalışılır [6]. Sonuç olarak sstem çıkışı, stenlen harmonk ve reaktf güç bleşenlernn toplamı olur. Bu güç bleşenlerne karşılık gelen referans akımlar belrlendkten sonra PAGF le ssteme aynı fazda fakat ters şaretl olarak enjekte edlrler. YSA nın öğrenme mkân ve kablyetler PAGF nn doğrusal olmayan yük değşmlerne kendn uyarlamasını mümkün kılmaktadır. Karşılaştırılan bu yöntemlern tümü, yük akımı ya da anlık güç fadelerndek tüm bleşenler hesaplamadığından daha az sayıda şlem gerektrmektedrler. Ayrıca sürekl değşen harmonk bleşenler gerçek zamanlı belrlemede de etkn ve hızlıdırlar. 2. Üç-fazlı Akım Yöntem le Referans Akım Çıkartımı Harmonk bleşenlern çıkartımı akım ya da güç uzayında gerçekleneblr. 3-fazlı akım 221

4 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) yöntem gerçek ve sanal güçler yerne akımlara dayanır. 3-fazlı br sstemde dstorsyonlu akımları temsl eden aşağıdak fadey ele alalım: La sn wt 1 sn nwt n Lb I1 sn wt 1 2 / 3 In sn nwt n 2 / 3 (1) n2.. N Lc sn wt 1 2 / 3 sn nwt n 2 / 3 Bu akımlar aşağıdak gb de yazılablrler: sn wt coswt La 2 2 Lb I1cos1 sn wt I1sn1 cos wt 3 3 Lc 2 2 sn wt cos wt 3 3 sn nwt n sn 2 / 3 In nwt n n2.. N sn nwt n 2 / 3 (2) La pa qa ha Lb pb qb hb Lc pc qc hc (2) ve (3) eştlklernn sağ tarafı üç kısımdan oluşmaktadır. Brnc ve knc termler temel frekanstan kaynaklanan aktf ve reaktf bleşenler, üçüncü term se dğer frekanslardan kaynaklanan harmonk bleşenler temsl etmektedr. Referans akım çıkartım yöntem (2) ve (3) eştlklernn sağındak lk term yan temel frekans aktf bleşenn dğer bleşenlerden ayırablrse, PAGF denetm devres çn referans akımlar elde edlmş olur. Yük akımının temel frekans bleşenn harmonk bleşenlerden ayırmak çn geleneksel olarak alçak geçren fltre kullanılır. 3-fazlı akım yöntemnde se Adalne YSA tabanlı uyarlamalı br gürültü gderc kullanılır. 3-fazlı akım yöntemne at prensp şeması Şekl 1 de gösterlmektedr. (3) 222

5 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Şekl 1. 3-fazlı akım yöntemnn prensp şeması Bu yöntemn lteratürdek benzer YSA tabanlı yöntemlerden farkı, yük akımı fadelerne at temel ve dğer frekans bleşenlernn ayrı ayrı hesaplanması yerne sadece temel frekans aktf bleşennn hesaplanıp sonra toplamdan çıkarılarak dğer bleşenlern hesaplanmasıdır [3]. Böylece Adalne hücres daha az hesaplama yapmaktadır. Ayrıca hem harmonk hem de reaktf güç kompanzasyonu çn her fazda tek br Adalne hücresnn kullanımı yeterldr. 3-fazlı akım yöntem çn önerlen Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gdercye at blok şema Şekl 2 de gösterlmektedr. Şekl 2. 3-fazlı akım yöntem çn önerlen Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gderc blok şeması 3-fazlı akım yöntemndek Adalne YSA çıkışına at fade aşağıdak gbdr: L L e t t y t e t t W x t t t t W sn wt q h L t t W sn wt c L (4) (4) eştlğndek fade doğrusal br fade olduğundan Adalne YSA tarafından kolaylıkla öğrenleblr. Burada W, YSA öğrenme algortmasının bulduğu ağırlık değerdr ve 223

6 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) sabttr. x(t) gderlmek stenen gürültüdür ve 3-fazlı akım yöntem çn değer sn(wt) dr. y(t) ağın çıkışıdır ve p (t) temel frekans aktf bleşendr. e(t) se sstemn çıkışıdır ve q (t)+ h (t) temel frekans reaktf bleşen le harmonk bleşenlern toplamı yan c (t) kompanzasyon akımıdır. 3. Anlık Güç Yöntem le Referans Akım Çıkartımı Akag vd. (1984) tarafından ortaya konulan anlık güç teors, güç uzayında gerçek ve sanal güçlerle uğraşır. Bu teknk, anlık aktf ve reaktf gücü, yük akımlarının -dengel ve snüzodal kaynak gerlmler koşulu altında- ölçümünden yararlanarak hesaplar [7]. Bu nedenle kaynak gerlmler dengesz ve dstorsyonlu 3-fazlı sstemlerde bu teknğn uygulanablmes çn kaynak gerlmlernn dengel ve snüzodal hale getrlmes gerekmektedr. Bu makalede kullanılan 3-fazlı 3-tell sstemn kaynak gerlmler dengel ve snüzodal, yük akımları se dengel fakat dstorsyonludur. 3-fazlı 3-tell br sstemde anlık güç fadelernn elde edlmes, Clarke dönüşümü olarak da adlandırılan ve aşağıda belrtlen 32 dönüşüm matrsnn kaynak gerlmler ve yük akımlarına uygulanarak 3-fazlı abc koordnatlarından 2-fazlı αβ-uzayına geçşle başlar: / 2 1/ / 2 3 / 2 (5) La 32 Lb Lc (6) v v a 32 v b v v c (7) Bu dönüşümden sonra anlık güç bleşenler aşağıdak fadeyle elde edlrler: p v v q v v (8) p ve q anlık güç bleşenlernn her br sabt ve değşken olmak üzere k temel bleşene ayrılablr: 224

7 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) p p p q q q (9) Burada p ve q sabt bleşenler yük akımının poztf sıralı bleşenlernden p ve q se yük akımının negatf sıralı ve harmonk bleşenlernden oluşur [8]. Eğer güç sstem 3- fazlı ve 4-tell br sstem olsaydı, bu durumda br de sıfır sıralı bleşenlerden kaynaklanan ve nötr hattında dolaşan sabt ve değşken ( p0 p0) bleşenlerden oluşan başka br güç ( p 0 ) fades daha yer alırdı. Bu makalede 3-faz 3-tell br sstem kullanıldığından bu güç fades oluşmayacaktır. Ancak bu temel güç fadelernn yanında br de aktf güç fltresnn doğru akım katındak kondansatörün gerlmn sabt tutmak çn şebekeden çeklen ve regülasyon gücü olarak adlandırılan br güç bleşen daha vardır: reg p dc ref p k V V (10) Burada V dc PAGF doğru akım katındak kondansatörün ölçülen gerlmn, V ref se bu gerlmn referans değern, k p se PI denetleycsnn transfer fonksyonunu temsl etmektedr. PAGF tarafından şebekeye enjekte edlecek anlık güç değer, stenmeyen güç bleşenlernden (harmonk, reaktf güç, dengeszlk) oluşacaktır. Hem harmonk ve hem de reaktf güç kompanzasyonu yapacak br güç fltres çn ssteme enjekte edlecek anlık güç fades aşağıdak gbdr: p f p preg p preg q f q q q (11) (11) fadesndek anlık güçlere karşılık gelen akımların αβ-uzayındak fadeler aşağıdak gbdr: f 1 v vp preg 2 2 f v v v v q (12) abc koordnatlarına ters Clarke dönüşümü olarak da adlandırılan 32 dönüşüm matrs le geçlerek PAGF çn referans akım değerler elde edlr: fa f fb 32 f fc (13) 225

8 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Anlık güç fadelernn sabt bleşenn değşken bleşenden ayırırken geleneksel olarak alçak geçren fltre kullanılır. Anlık güç yöntemnde se Adalne YSA tabanlı uyarlamalı br gürültü gderc kullanılır. Anlık güç yöntemne at prensp şeması Şekl 3 de gösterlmektedr. Şekl 3. Anlık güç yöntemnn prensp şeması Bu yöntemn lteratürdek benzer YSA tabanlı yöntemlerden farkı, gücün tüm bleşenlernn Adalne hücres tarafından hesaplanması yerne sadece sabt bleşenn hesaplanıp toplam güç değernden çıkarılarak değşken güç bleşennn elde edlmesdr [4]. Böylece Adalne hücres daha az hesaplama yapacaktır. Ayrıca hem harmonk hem de reaktf güç kompanzasyonu çn tek br Adalne hücresnn kullanımı yeterl olmaktadır. Anlık güç yöntem çn önerlen Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gdercye at blok şema Şekl 4 de gösterlmektedr. Şekl 4. Anlık güç yöntem çn önerlen Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gderc blok şeması Anlık güç yöntemndek Adalne YSA çıkışına at fade aşağıdak gbdr: 1 e t p t y t e t p t W x t p p t W (14) (14) dek fade doğrusal br fade olduğundan Adalne YSA tarafından kolaylıkla 226

9 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) öğrenleblr. Burada W, YSA öğrenme algortmasının bulduğu ağırlık değerdr ve sabttr. x(t) gderlmek stenen gürültüdür ve bu yöntemde değer 1 dr. y(t) ağın çıkışıdır ve p sabt güç bleşendr. e(t) se sstemn çıkışıdır ve p değşken güç bleşendr. 4. İk-fazlı (DQ) Akım Yöntem le Referans Akım Çıkartımı Anlık reaktf güç teorsnn aksne, 2-fazlı (DQ) akım yöntem akım uzayında çalışır ve daha az hesaplama le doğru sonuçlar veren daha sağlam br yöntemdr [2]. Bu yöntem gerçek ve sanal güçler yerne akımlara dayanır. 3-fazlı br sstemde dstorsyonlu akımları temsl eden aşağıdak fadey ele alalım: La sn wt 1 sn nwt n Lb I1 sn wt 1 2 / 3 In sn nwt n 2 / 3 (15) n2.. N Lc sn wt 1 2 / 3 sn nwt n 2 / 3 Eştlğn sağ tarafı k kısımdan oluşmaktadır. Brncs temel frekanstan kaynaklanan bleşenler, kncs se dğer frekanslardan kaynaklanan bleşenler temsl etmektedr. Bu akımlar 32 dönüşüm matrs kullanılarak αβ-uzayında aşağıdak gb yazılablrler: / 2 1/ / 2 3 / 2 (16) La 3 sn wt 1 3 sn nwt n 32 Lb I1 In 2 cos wt 1 (17) n2.. N 2 cos nwt n Lc Bu akımları DQ-uzayında fade etmek çn se wt açısıyla Park dönüşümü, P(-wt) uygulanır: P wt coswt snwt snwt coswt (18) sn 1 D 3 sn 1 3 n wt n P wt I1 In Q 2 cos (19) 1 n2.. N 2 cos n 1 wt n (19) dak akımlar sabt ve değşken k bleşen halnde yazılablr: 227

10 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) D 3 sn 1 I1 Q 2 cos 1 (20) D n In Q n2.. N 2 cos n 1 wt n 3 sn n 1 wt (21) 2-fazlı (DQ) akım uzayında (20) dek ve D Q sabt bleşenler, temel frekanstak bleşenden; (21) dek ve D Q değşken bleşenler se harmonkl bleşenlerden kaynaklanan termlerdr. Burada amaç DQ-akımlarının sabt ve değşken bleşenlernn belrlenmesdr. Eğer sadece harmonk kompanzasyonu yapılacaksa D ve Q akımları, hem harmonk hem de reaktf güç kompanzasyonu yapılacaksa D ve akımları Q kullanılarak sırasıyla P(wt) ve 32 ters dönüşümler uygulanıp PAGF tarafından üç fazlı ssteme enjekte edlecek akımların referans değerler belrlenr: D fa D D fb Pwt Pwt Pwt fc D Q 0 Q (22) DQ-akımlarının sabt ve değşken bleşenler belrlenrken geleneksel olarak alçak geçren fltre kullanılır. 2-fazlı (DQ) akım yöntemnde se Adalne YSA tabanlı uyarlamalı br gürültü gderc kullanılır. Bu yöntem k-fazlı akımlar yöntemnn [2] değştrlmş haldr. 2-fazlı (DQ) akım yöntemne at prensp şeması Şekl 5 de gösterlmektedr. Şekl 5. 2-fazlı (DQ) akım yöntemnn prensp şeması Bu yöntemn orjnal yöntemden farkı, akımın tüm bleşenlernn Adalne hücres tarafından hesaplanması yerne sadece sabt bleşenn hesaplanıp toplam akım değernden çıkarılarak değşken bleşenlern elde edlmesdr. Ayrıca hem harmonk 228

11 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) hem de reaktf güç kompanzasyonu çn tek br Adalne hücresnn kullanımı yeterl olmaktadır. 2-fazlı (DQ) akım yöntem çn önerlen Adalne YSA tabanlı referans akım çıkartım yöntemne at blok şema Şekl 6 da gösterlmektedr. Şekl 6. 2-fazlı (DQ) akım yöntem çn önerlen Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gderc blok şeması 2-fazlı (DQ) akım yöntemndek Adalne YSA çıkışına at fade aşağıdak gbdr: Q Q 1 e t t y t e t t W x t t t W Q Q (23) (23) dek fade doğrusal br fade olduğundan Adalne YSA tarafından kolaylıkla öğrenleblr. Burada W, YSA öğrenme algortmasının bulduğu ağırlık değerdr ve sabttr. x(t) gderlmek stenen gürültüdür ve bu makalede değer 1 dr. y(t) ağın çıkışıdır ve Q-eksen akımının sabt bleşendr Q. e(t) se sstemn çıkışıdır ve Q-eksen akımının değşken bleşendr Q. 5. Adalne YSA abanlı Uyarlamalı Gürültü Gderc Şekl 1, Şekl 3 ve Şekl 5 de kullanılan Adalne YSA gürültü fltres gb çalışan k grşl ve uyarlamalı br ger beslemel sstemdr. Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gdercnn prensp şeması Şekl 7 de gösterlmektedr. Grşler oluşturan şaretlern arasındak korelâsyondan faydalanarak brncl grş şaret (s+n 0 ) çndek kncl grş şaret (n 1 ) le aynı fazda olan gürültü şaret (n 0 ) gderlr. 229

12 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Şekl 7. Adalne YSA tabanlı uyarlamalı gürültü gderc prensp şeması YSA ağırlıklarının öğrenlmes ve ağın eğtlmes çn performans gösterges olarak hatanın karesel ortalamasını kullanan ve br yaklaşık gradyan azalma algortması olan Wdrow-Hoff öğrenme kuralı kullanılır [6]. Bu öğrenme kuralına göre ağırlıkların güncellenmes ve ağın eğtlmes aşağıdak gbdr: W k W k e k x k (24) Burada k zaman ndsn, W(k-1) ağırlığın br öncek değern, W(k) se şmdk değern göstermektedr. Bu makaledek her üç yöntem çn de ağırlığın başlangıç değer sıfırdır. Ayrıca η öğrenme katsayısı, yakınsama hızı ve kararlılık açısından seçlmştr. Yakınsama analz, knc dereceden br fonksyon çn öğrenme katsayısının 0 1/ max aralığında seçlmes durumunda kararlı çözüme ulaşılacağını göstermektedr. Burada λ max, grş korelasyon matrsnn en büyük öz-değerdr [6]. 6. Önerlen Paralel Aktf Güç Fltres Önerlen PAGF yapısı Şekl 8 de gösterlmektedr. PAGF, doğru akım katına kondansatör bağlanmış gerlm ara devrel br evrcdr. Yukarıda bahsedlen Adalne YSA tabanlı akım çıkartım yöntemler le referans akımlar elde edlmektedr. Doğru gerlm PI denetleyc, evrc doğru akım katındak kondansatörün gerlmn sabt tutmaktadır. Hsterezs akım denetleyc ve kapı snyal üretec de PAGF çıkışındak gerçek akımın, referans akımı belrl br bant aralığı çnde takp etmesn sağlayacak evrc anahtarlama şaretlern üretmektedr. 230

13 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Şekl 8. Önerlen PAGF yapısı 7. Benzetm Sonuçları PAGF denetm çn önerlen üç farklı referans akım çıkartım yöntemnn performansının doğrulanması amacıyla farklı çalışma koşulları altında br dz blgsayar benzetm yapılmıştır. Bu koşullar PSIM benzetm programı le gerçekleştrlmştr. PSIM, özellkle güç elektronğ ve motor denetm uygulamaları çn tasarlanmış hızlı br benzetm programıdır. Benzetm parametreler ve değerler ablo 1 de gösterlmektedr. ablo 1. Benzetm parametreler Parametreler Şebeke gerlm V s ve frekansı f s Köprü doğrultucu drenç yükü R y Köprü doğrultucu endüktf yükü L y PAGF DA kondansatörü C dc PAGF öz endüktörü L f PAGF DA kondansatörü referans gerlm V ref Hsterezs akım denetleyc bant aralığı Değerler 220 V, 50 Hz 10 Ω 5 mh 1500 μf 3 mh 750 V 2 A PAGF nn besledğ doğrusal olmayan yük olarak kullanılan 3-fazlı tam denetml köprü doğrultucunun altı farklı geckme açısı çn elde edlen benzetm sonuçları ablo 2 de özetlenmştr. ablo 2. am denetml köprü doğrultuculu yükün farklı geckme açıları çn şebekeden çektğ akımın toplam harmonk dstorsyonu (HD%) ve güç faktörü (GF) Kontrollü doğrultucu geckme açısı PAGF devreye alındıktan sonra PAGF devreye 3-fazlı akım Anlık güç 2-fazlı (DQ) alınmadan önce yöntem yöntem akım yöntem HD% GF HD% GF HD% GF HD% GF 231

14 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) α=0 24,45 0,95 3,14 0,99 2,89 0,99 3, α=30 24,45 0,95 3,06 0,99 2,90 0,99 3,07 0,99 α=45 27,41 0,91 4,40 0,99 3,78 0,99 4,19 0,99 α=60 29,97 0,81 11,45 0,97 11,34 0,97 12,15 0,97 α=75 32,94 0,67 15,60 0,94 15,94 0,95 16,10 0,95 α=90 39,38 0,49 15,17 0,87 14,15 0,87 14,51 0,87 ablo 2 den görüldüğü üzere farklı referans akım çıkartım yöntemleryle denetlenen PAGF nn devreye alındıktan sonra yükün şebekeden çektğ akımın HD ve GF değerler çn brbrlerne çok yakın sonuçlar elde edlmştr. Anlık güç yöntemyle denetlenen PAGF, dğerlerne nazaran daha y sonuçlar vermştr. Bunun neden referans akım çıkartımının akım uzayı yerne güç uzayında yapılması ve böylece reaktf ve harmonk güçlere karşılık gelen akımların daha doğru hesaplanmasıdır. Ancak uygulamada anlık güç yöntem le referans akım çıkartımının dğer yöntemlere göre bazı dezavantajlı yanları vardır. ablo 3 de referans akım çıkartım yöntemlernn karşılaştırılması gösterlmektedr. ablo 3. İşlem yükü açısından referans akım çıkartım yöntemlernn karşılaştırılması Gerekl İşlem Yükü 3-fazlı akım yöntem Anlık güç yöntem 2-fazlı (DQ) akım yöntem Adalne YSA hücre sayısı ve ağırlık güncellenmes Akımlar çn abc/αβ ve αβ/abc dönüşümler Yok Var Var Gerlmler çn abc/αβ ve αβ/abc dönüşümler Yok Var Yok Akımlar çn αβ/dq ve DQ/αβ dönüşümler Yok Yok Var Gerlmler çn αβ/dq ve DQ/αβ dönüşümler Yok Yok Yok 3-fazlı akımların ölçümü Var Var Var 3-fazlı gerlmlern ölçümü Yok Var Yok ablo 3 den görüldüğü üzere anlık güç yöntemnn güç uzayında fltreleme yapablmes çn hem 3-fazlı akım blglerne hem de 3-fazlı gerlm blglerne htyaç vardır. Bu se daha fazla ölçme sensörünün kullanılması anlamına gelr. Buna ek olarak, daha önce de belrtldğ gb, anlık güç yöntem dengel 3-fazlı sstemlerde doğru sonuçlar veren br yöntemdr. 3-fazlı şebekenn dengesz ve/ya dstorsyonlu olduğu durumlarda PAGF nn çalışma performansı öneml ölçüde azalır. Bunu gdermek çn dengesz ve/ya dstorsyonlu 3-fazlı şebeke gerlmlernn önce poztf, negatf ve sıfır sıralı bleşenlerne ayırılması gerekr. Bu yapıldıktan sonra poztf sıralı bleşenler kullanılarak PAGF, bu makalede önerldğ gb denetlenr. Bu da uygulamada denetm 232

15 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) yapacak olan mkrodenetleycnn şlem yükünün daha da artması demektr. Bu yöntemlerden en az şlem yüküne sahp olan ve bu sayede düşük malyetl mkrodenetleyclerle ble gerçekleneblecek olan yöntem 3-fazlı akım yöntemdr. Aşağıda yer darlığı nedenyle sadece α = 0 geckme açısı çn elde edlen kararlı hal davranışının benzetm sonuçları le köprü doğrultucu yükünün anlık değştrlmesyle elde edlen geçc hal davranışının benzetm sonuçları gösterlmektedr. Şekl 9, Şekl 10 ve Şekl 11 de sırasıyla 3-fazlı akım, anlık güç ve 2-fazlı (DQ) akım yöntemlerne at α = 0 çn kararlı hal benzetm sonuçları verlmştr. Bu şekllern tümünde, a-fazına at yük akımı La, fltre akımı Fa, şebeke akımı Sa le gerlm Va ve evrc doğru akım (DA) kondansatörünün gerlm Vdc gösterlmektedr. Şekl 9. Adalne YSA tabanlı 3-fazlı akım yöntem ve α = 0 çn a-fazına at kararlı hal benzetm sonuçları: Yük akımı La (20A/dv), fltre akımı Fa (20A/dv) şebeke akımı Sa (50A/dv) le gerlm Va (150V/dv), ve evrc DA kondansatörünün gerlm Vdc (10V/dv), zaman t (50ms/dv) 233

16 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Şekl 10. Adalne YSA tabanlı anlık güç yöntem ve α = 0 çn a-fazına at kararlı hal benzetm sonuçları: Yük akımı La (20A/dv), fltre akımı Fa (20A/dv) şebeke akımı Sa (50A/dv) le gerlm Va (150V/dv), ve evrc DA kondansatörünün gerlm Vdc (10V/dv), zaman t (50ms/dv) Şekl 11. Adalne YSA tabanlı 2-fazlı (DQ) akım yöntem ve α = 0 çn a-fazına at kararlı hal benzetm sonuçları: Yük akımı La (20A/dv), fltre akımı Fa (20A/dv) şebeke akımı Sa (50A/dv) le gerlm Va (150V/dv), ve evrc DA kondansatörünün gerlm Vdc (10V/dv), zaman t (50ms/dv) Şekl 9 da 3-fazlı akım yöntem ve α = 0 çn HD değer %24.45 den %3.14 e düşmüş, GF değer se 0.95 den 0.99 a çıkmıştır. Şeklden de görüldüğü gb Adalne 234

17 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) YSA tabanlı 3-fazlı akım yöntem le denetlenen PAGF, kararlı hal çalışma durumunda harmonk ve reaktf güç kompanzasyonunu başarılı br şeklde gerçekleştrmektedr. Şekl 10 da anlık güç yöntem ve α = 0 çn HD değer %24.45 den %2.89 a düşmüş, GF değer se 0.95 den 0.99 a çıkmıştır. Şeklden de görüldüğü gb Adalne YSA tabanlı anlık güç yöntem le denetlenen PAGF, kararlı hal çalışma durumunda harmonk ve reaktf güç kompanzasyonunu başarılı br şeklde gerçekleştrmektedr. Şekl 11 de 2-fazlı (DQ) akım yöntem ve α = 0 çn HD değer %24.45 den %3.11 e düşmüş, GF değer se 0.95 den 0.99 a çıkmıştır. Şeklden de görüldüğü gb Adalne YSA tabanlı 2-fazlı (DQ) akım yöntem le denetlenen PAGF, kararlı hal çalışma durumunda harmonk ve reaktf güç kompanzasyonunu başarılı br şeklde gerçekleştrmektedr. Şekl 12, Şekl 13 ve Şekl 14 de se kararlı halde çalışan güç sstemndek doğrultucu yükü t = 1 s anında artırıldığında sstemn geçc hal koşulu altında benzetm sonuçları ncelenmştr. PAGF, yne her üç farklı yöntem çn başarılı br harmonk ve reaktf güç kompanzasyonunu gerçekleştrmekte ve gösterlen parametreler kısa sürede karalı hal değerlerne erşmektedr. Şekl 12. Adalne YSA tabanlı 3-fazlı akım yöntem ve α = 0 çn a-fazına at geçc hal benzetm sonuçları: Yük akımı La (50A/dv), fltre akımı Fa (50A/dv), şebeke akımı Sa (50A/dv) ve gerlm Va (150V/dv), ve evrc DA kondansatörünün gerlm Vdc (20V/dv), zaman t (50ms/dv) 235

18 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) Şekl 13. Adalne YSA tabanlı anlık güç yöntem ve α = 0 çn a-fazına at geçc hal benzetm sonuçları: Yük akımı La (50A/dv), fltre akımı Fa (50A/dv), şebeke akımı Sa (50A/dv) ve gerlm Va (150V/dv), ve evrc DA kondansatörünün gerlm Vdc (20V/dv), zaman t (50ms/dv) Şekl 14. Adalne YSA tabanlı 2-fazlı (DQ) akım yöntem ve α = 0 çn a-fazına at geçc hal benzetm sonuçları: Yük akımı La (50A/dv), fltre akımı Fa (50A/dv), şebeke akımı Sa (50A/dv) ve gerlm Va (150V/dv), ve evrc DA kondansatörünün gerlm Vdc (20V/dv), zaman t (50ms/dv) 236

19 Batman Ünverstes Batman Unversty Yaşam Blmler Dergs; Clt 6 Sayı 2/2 (2016) Journal of Lfe Scences; Volume 6 Number 2/2 (2016) 8. Sonuçlar Bu makalede Adalne tabanlı yapay snr ağlarına dayanan ve gürültü fltres gb çalışan 3-farklı referans akım çıkartım yöntemyle paralel aktf güç fltres denetm sunulmuş yapılan benzetm sonuçları le de hem kararlı ve geçc hallerde çalışma performansı açısından hem de uygulamadak şlem yükü açısından karşılaştırmaları yapılmıştır. Karşılaştırılan yöntemlern tümü pasf fltrelern kullanıldığı benzer yöntemlere göre daha az sayıda şlem gerektrmektedrler. Ayrıca sürekl değşen harmonk bleşenler gerçek zamanlı belrlemede de etkn ve hızlıdırlar. Farklı çalışma koşulları altında alınan benzetm sonuçları, önerlen yöntemlerle denetlenen PAGF'nn hem harmonk hem de reaktf güç kompanzasyonunu başarıyla gerçekleştrdğn doğrulamıştır. Kaynaklar [1] Gao D., Sun X., A Shunt Actve Power Flter wth Control Method Based on Neural Network, Proceedngs of Internatonal Conference on Power System echnology, PowerCon 2000, Vol. 3, 4-7 Dec. 2000, pp , [2] Abdeslam D.O., Wra P., Fleller D., Merckle J., Power Harmonc Identfcaton and Compensaton wth an Artfcal Neural Network Method, Internatonal Symposum on Industral Electroncs (ISIE'2006), Montreal, Canada, [3] Hekmoğlu B., Abut N., Adalne abanlı Referans Akım Çıkartım Yöntem le Paralel Aktf Güç Fltres Denetm, 3. Enerj Vermllğ ve Kaltes Sempozyumu, EVK 2009, Mayıs, pp , Kocael, [4] Hekmoğlu B., Abut N., Adalne abanlı Yapay Snr Ağlarına Dayalı Uyarlamalı Gürültü Gderc Yöntem le Paralel Aktf Güç Fltres Denetm, 5. Elektrk, Elektronk, Blgsayar Mühendslğ Sempozyumu, ELECO 2008, Vol. 1, Kasım 2008, pp , Bursa, [5] Hekmoğlu B., Abut N., Yapay Snr Ağları abanlı Harmonk Bleşen Çıkartım Yöntem le Paralel Aktf Güç Fltres Denetm, Çukurova Ünverstes Mühendslk-Mmarlık Fakültes 30. Yıl Sempozyumu, Ekm 2008, pp , Adana, [6] Hagan M.., Demuth B.H., Beale M., Neural Network Desgn, PWS Publshng, Boston, [7] Abdeslam D.O., Wra P., Merckle J., Fleller D., Chapus Y.A., A Unfed Artfcal Neural Network Archtecture for Actve Power Flters, IEEE ransactons On Industral Electroncs, Vol. 54, No. 1, pp , [8] Peng F.Z., Ott Jr. G.W., Adams D.J., Harmonc and Reactve Power Compensaton Based on the Generalzed Instantaneous Reactve Power heory for hree-phase Four-Wre Systems, IEEE ransactons On Power Electroncs, Vol. 13, No. 6, pp ,