ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU"

Murat Sançar
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU Mehmet SUCU (Teknik Öğretmen, BSc.) YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ ANABİLİM DALI ELEKTRİK EĞİTİMİ PROGRAMI DANIŞMAN Doç.Dr. Koray TUNÇALP İSTANBUL 2003

2 İÇİNDEKİLER SAYFA NO ÖZET...VI ABSTRACT...VII YENİLİK BEYANI (CLAIM FOR ORIGINALITY)...VIII SEMBOL LİSTESİ...IX KISALTMALAR...XIV ŞEKİL LİSTESİ...XV TABLO LİSTESİ...XIX BÖLÜM I. GİRİŞ VE AMAÇ...1 I.1. GİRİŞ...2 I.2. AMAÇ...3 BÖLÜM II. HARMONİK VE HARMONİK ÜRETEN KAYNAKLAR...4 II.1. GİRİŞ...4 II.2. HARMONİK...6 II.3. HARMONİK ÜRETEN BAŞLICA KAYNAKLAR...8 II.3.1. Transformatörler...8 II.3.2. Döner Makineler...9 II Senkron Generatörler...9 II Asenkron motorlar...10 II.3.3. Güç Elektroniği Elemanları...12

3 II.3.4. Doğru Akım İle Enerji Nakli (HVDC)...14 II.3.5. Statik VAR Generatörleri...15 II.3.6. Ark Fırınları...15 II.3.7. Kesintisiz Güç Kaynakları...16 II.3.8. Gaz Deşarjlı Aydınlatma...16 II.3.9. Elektronik Balastlar...17 II Fotovoltaik Sistemler...17 BÖLÜM III. HARMONİKLERİN MATEMATİKSEL ANALİZİ.18 III.1. GİRİŞ...18 III.2. FOURIER ANALİZİ...18 III.3. FOURIER ANALİZİNDE SİMETRİ...22 III.3.1. Çift Fonksiyon Simetrisi...23 III.3.2. Tek Fonksiyon Simetrisi...23 III.3.3. Yarım Dalga Simetrisi...24 III.3.4. Sabit Terim...25 III.4. FOURIER KATSAYILARININ BULUNMASI...25 III.4.1. Analitik Yöntemle Fourier Katsayılarının Bulunması...26 III.4.2. Grafik Yöntemiyle Fourier Katsayılarının Bulunması...27 III Grafik Yöntemiyle Fourier Katsayılarının Bulunmasına Bir Örnek...29 III.4.3. Ölçme Yöntemiyle Fourier Katsayılarının Bulunması...36 III.5. NONSİNÜSOİDAL BÜYÜKLÜKLER İÇEREN DEVRELERİN İNCELENMESİ...36 III.5.1. Sinüsoidal Gerilim Beslemeli Nonlineer Devreler...37 III.5.2. Nonsinüsoidal Gerilim Beslemeli Lineer Devreler...38 III.5.3. Nonsinüsoidal Gerilim Beslemeli Nonlineer Devreler...41 III.6. HARMONİKLİ AKIM VEYA GERİLİM BARINDIRAN SİSTEMLERE AİT MATEMATİKSEL TANIMLAMALAR...44 III.6.1. Distorsiyon Gücü (D)...44 III.6.2. Toplam Harmonik Distorsiyonu (THD)...45 III.6.3. Tekil Harmonik Distorsiyonu (HD)...46 III.6.4. Toplam Talep Distorsiyonu (TDD)...46 III.6.5. Şekil (Form) Faktörü...47 III.6.6. Tepe (Crest) Faktörü...47 III.6.7. Telefon Etkileşim Faktörü (TEF)...47 III.7. HARMONİK STANDARTLARI...48 BÖLÜM IV. HARMONİKLERİN ETKİLERİ VE SİSTEM ELEMANLARININ HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...51 IV.1. GİRİŞ...51

4 IV.2. ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDEKİ LİNEER YÜKLERİN MODELLENMESİ...52 IV.3. ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDEKİ NONLİNEER YÜKLERİN MODELLENMESİ...52 IV.4. HARMONİKLERİN DİRENÇ ÜZERİNE ETKİSİ VE DİRENÇ ELEMANININ HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...53 IV.5. HARMONİKLERİN ENDÜKTİF REAKTANS ÜZERİNE ETKİSİ VE ENDÜKTİF REAKTANSIN HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...55 IV.6. HARMONİKLERİN KAPASİTİF REAKTANS ÜZERİNE ETKİSİ VE KAPASİTİF REAKTANSIN HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...56 IV.7. HARMONİKLERİN YOL AÇTIĞI REZONANS OLAYLARI...57 IV.7.1. Seri Rezonans...60 IV.7.2. Paralel Rezonans...63 IV.8. HARMONİKLERİN TRANSFORMATÖR ÜZERİNE ETKİLERİ VE TRANSFORMATÖRÜN HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...66 IV.9. HARMONİKLERİN İLETİM SİSTEMLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ VE İLETİM SİSTEMLERİNİN HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...69 IV.10.HARMONİKLERİN ASENKRON MAKİNELER ÜZERİNE ETKİLERİ VE ASENKRON MAKİNELERİN HARMONİK BAĞIMLI MODELLENMESİ...71 IV.11.HARMONİKLERİN KOMPANZASYON SİSTEMİ ÜZERİNE ETKİLERİ...72 IV.12. HARMONİKLERİN KAYIPLAR ÜZERİNE ETKİLERİ...75 IV.13. HARMONİKLERİN GÜÇ ELEKTRONİĞİ ELEMANLARI ÜZERİNE ETKİLERİ...78 IV.14. HARMONİKLERİN ÖLÇME AYGITLARI ÜZERİNE ETKİLERİ...78 IV.15. HARMONİKLERİN KORUYUCU SİSTEMLER ÜZERİNE ETKİLERİ...79

5 IV.16. HARMONİKLERİN KÜÇÜK GÜÇLÜ ELEKTRİK TÜKETİCİLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ...80 BÖLÜM V. HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİ...81 V.1. GİRİŞ...81 V.2. TASARIM SIRASINDA ALINABİLECEK ÖNLEMLER...82 V.3. HARMONİK FİLTRELERİ...82 V.4. PASİF FİLTRELER...82 V.4.1. Seri Pasif Filtreler...83 V.4.2. Paralel (Şönt) Pasif Filtreler...83 V Tek Ayarlı (Bant Geçiren) Filtreler...85 V Çift Ayarlı Filtreler...88 V Otomatik Ayarlı Filtreler...90 V Yüksek Geçiren Sönümlü Filtreler...90 V.4.3. Kompanzasyon Sistemine Seri Endüktans Bağlamak...92 V.5. AKTİF GÜÇ FİLTRELERİ...94 V.5.1. Aktif Filtre İle Pasif Filtrenin Karşılaştırılması...95 V.5.2. Aktif Filtre Türleri...95 V Paralel Aktif Filtre...95 V Seri Aktif Filtre...97 V.5.3. Aktif Güç Filtresinin Yapısı...97 V Dönüştürücü (PWM Generatörü) Bloğu...98 V Akım Kontrol Devresi V Harmonik Belirleme Ünitesi V Paralel Aktif Güç Filtresinin Çıkışına Bağlanan Endüktans BÖLÜM VI. HARMONİK FİLTRE SİMÜLASYONLARI VI.1. GİRİŞ VI.2. ÖRNEK SİSTEM VI.3. ÖRNEK SİSTEME TEK AYARLI FİLTRENİN UYGULANMASI VI.4. ÖRNEK SİSTEMDE KOMPANZASYON SİSTEMİNE SERİ ENDÜKTANS BAĞLAMAK VI.5. ÖRNEK SİSTEME AKTİF FİLTRENİN UYGULANMASI BÖLÜM VII. DEĞERLENDİRME VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ...155

Benzer belgeler

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU Mehmet SUCU (Teknik Öğretmen, BSc.)