Pasif devre elemanları (bobin, kondansatör, direnç) kullanarak, paralel kol olarak tasarlanan pasif

Transkript

1

2 Pasif devre elemanları (bobin, kondansatör, direnç) kullanarak, paralel kol olarak tasarlanan pasif filtre düzeneği, tasarlandığı harmoniğin frekans değerinde seri rezonans oluşturarak harmonik akımını sisteme zarar vermeden toprağa aktarır.

3 Sadece belirli harmonikler için (3. harmonik filtresi, 5. harmonik filtresi vb. veya harmonik filtresi, harmonik filtresi vb.) tasarlanabilir. Bu filtreler yine belirli yük seviyelerine göre tasarlanmıştır, yani yük seviyesi değiştikce filtrenin etkinliği de değişmektedir. Kullanıldığı sistemde kaynak empedansından etkilenerek kontrolsüz bir rezonans oluşması tehlikesi vardır. Boyutları büyük, maliyetleri yüksektir.

4

5 Gerilim veya akımdaki harmonik bileşenleri ortadan kaldıran, aynı zamanda reaktif güç kompanzasyonu da yapabilen statik güç dönüştürücüleridir.

6 Güç devresine göre aktif güç filtrelerinin sınıflandırılması

7 Doğrusal olmayan yük ile şebekenin birbirinden yalıtılması prensibine dayanır. Bu, arayüz transformatörü üzerinden harmonik gerilimlerin enjekte edilmesi ile sağlanır. Böylece enjekte edilen harmonik gerilimler kaynak gerilimine eklenmesi/çıkarılması ile yük uçlarında saf sinüsoidal bir gerilim üretilmesi amaçlanmaktadır. Bu filtreler akımın temel bileşenine sıfır direnç gösterirken harmonik bileşenlere yüksek empedans göstererek yükten kaynağa doğru herhangi bir harmonik akım bileşenin akmasının önüne geçmektedir.

8 Seri aktif güç filtreleri yüksek akım kapasiteli olma zorunlulukları nedeniyle paralel aktif güç filtreleri kadar yaygın kullanılmamaktadır. Ancak gerilimin filtre edilmesi için ideal bir yapıya sahiptir. Akım harmoniklerinin filtre edilmesi için pasif filtreler ile oluşturulan hibrid yapılarda kullanılmaktadırlar. Seri aktif güç filtresi ve paralel pasif filtreden oluşan hibrid güç filtresi

9 Aktif filtreleme işlemlerinde en yaygın kullanılan devrelerdir. Paralel aktif güç filtresi (PAF) denetimli bir akım veya gerilim kaynağı olarak çalıştırılan bir statik güç dönüştürücüsü olarak düşünülebilir.

10 Paralel aktif güç filtrelerinde güç katı olarak akım (CSI) veya gerilim denetimli eviriciler (VSI) kullanılabilse de VSI kullanımı daha yaygındır.

11 Paralel aktif güç filtresi uygulamalarında çok seviyeli eviricilerde kullanılabilmektedir.

12 Yukarıda görüldüğü gibi PAF sistemi bir evirici katı (yukarıda VSI), DA kondansatörü, şok bobininden oluşmaktadır.

13 PAF lar doğrusal olmayan yükler tarafından üretilen harmonik akımları filtrelemek için kullanılırlar. Bu amaçla doğrusal olmayan yüke paralel bağlanan ve yükün ihtiyaç duyduğu (şebekeden çekmek istediği) harmonik bileşenleri üreten akım kaynakları gibi çalışırlar. Bu durumda şebeke sadece yük tarafından talep edilen temel akım bileşenini sağlamak tadır. Bu işlem filtre akımı (i f ) nin VSI tarafından şekillendirilmesi ile elde edilir. Filtre akımının (filtre referans akımının)dalga şekli yük akımının (i L ) ölçülmesi ve bundan sinüsoidal yük akımın (i s ) çıkarılması yolu ile bulunur: i s =i L -i f

14

15 Şebeke gerilimi ve doğrusal olmayan yük akımlarının durağan refearns düzlemine (αβ) Clarke dönüşümü ile dönüştürülür.

16 Üç fazlı sistemler için gerçek gücün ani değeri geleneksel olarak aynı eksendeki akım ve gerilim çarpımlarının toplamı şeklinde hesap edilir: Reaktif güç ise aynı eksende olmayan akım ve gerilimlerinin çarpımlarının toplamıdır.

17 Doğrusal olmayan yük durumunda her iki akım bileşeni de bir ortalama (DA) bileşen (- ile gösterilen) ve bir osilasyon bileşeninden (~ ile gösterilen) oluşmaktadır. DA bileşen temel gücü gösterirken osilasyon bileşeni harmonik gücü ifade etmektedir. Doğrusal olmayan yük için Aktif gücün ve reaktif (imajinel) gücün ani değerleri matris formunda aşağıda verilmiştir:

18 Birim güç faktöründe sinüsoidal bir akım elde edilebilmesi için p nin osilasyon bileşeni ile q nun tüm bileşenleri yok edilmelidir. Bu gerçekleştirildiğinde şebeke akımında yük akımında bulunmayan harmonikler ortaya çıkmaktadır. Bunun önlenmesi içinaktif ve reaktif güçleri filtre etmekte kullanılan yüksek geçiren filtrenin kazançları aynı olmalıdır.

19 αβ formunda kompanzasyon akımları aşağıda verilmiştir: Ters Clarke dönüşümü yapılarak üç faz referans akımları bulunabilir:

20 Ani Reaktif Güç Methodu Blok Diyagramı