ISSN : 1308-7231 milhangarip@hotmail.com 2010 www.newwsa.com Ankara-Turkey



Benzer belgeler
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MULTIMETER BASED ON MICROCONTROLLER

GENERATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMA ŞARTLARINDAN FREKANS VE FAZ AÇISI EŞİTLİĞİNİN MİKRODENETLEYİCİ TABANLI OLARAK SAĞLANMASI

ALTERNATÖRLER İÇİN MİKRODENETLEYİCİ TABANLI FAZ SIRASI DOĞRULUĞU VE FAZ KOPUKLUĞU UYARI SİSTEMİ

ALTERNATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMA DENEY SETİNİN EĞİTİM AMAÇLI TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

PIC KULLANARAK GÜÇ KARSAYISI ÖLÇÜM DEVRESİ TASARIMI VE SİMÜLASYON

ELEKTRİK KOMPANZASYONUNUN KONUTLARDA KULLANIMI VE TASARRUF DEVRESİ TASARLANMASI

PIC TABANLI REAKTİF GÜÇ RÖLESİ VE KOMPANZASYON SİSTEMİNİN GERÇEKLENMESİ VE SİMÜLASYONU

MİKRO KONTROLÖR İLE SCR TETİKLEME DEVRESİ TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

SIEMENS LOGO KULLANIMI VE UYGULAMALAR

İSTANBUL MEDENİYET ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ(TÜRKÇE) 4 YILLIK DERS PLANI

ELEKTROLİZ YAPMAK İÇİN PI DENETİMLİ SENKRON DA-DA DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI

Mikrodenetleyici Tabanlı Fındık Ta ıma Bandı Tasarımı ve Uygulaması Design and Implementation of Nuts Conveyor Band Based on Microcontroller

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

SENKRON MOTORDA DEĞİŞİK ÇALIŞMA DURUMLARININ GÖZLENMESİ

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

DEVAM ETMEKTE OLAN ÖĞRENCİLERE UYGULANACAK PROGRAMLAR VE DERSLERİN İNTİBAKLARI

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Power Electronic Circuits (Güç Elektroniği Devreleri)

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ

PIC16F877 Mikrodenetleyicisi İle Uzay Vektör PWM İşaretlerinin Üretilmesi

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

Bulanık Mantık Tabanlı Uçak Modeli Tespiti

GÜÇ SİSTEMİ HARMONİKLERİNİN UZAKTAN İZLENEBİLMESİ İÇİN LabVIEW TABANLI GÖRÜNTÜLEME SİSTEMİ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

ANAHTARLI RELÜKTANS MOTORUN SAYISAL HIZ KONTROLÜ

İçİndekİler. 1. Bölüm - Mİkro Denetleyİcİ Nedİr? 2. Bölüm - MİkroDenetleyİcİlerİ Anlamak

L3 Otomasyon Laboratuvarı

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI RÜZGAR ENERJİSİ SİSTEMLERİ Eğitim Merkezi Projesi

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ MÜFREDAT REVİZYONU

ASENKRON MOTORLARA YOL VERME METODLARI

DEVAM ETMEKTE OLAN ÖĞRENCİLERE UYGULANACAK PROGRAMLAR VE DERSLERİN İNTİBAKLARI

İlhami ÇOLAK, Ramazan BAYINDIR

Electronic Letters on Science & Engineering 5(1) (2009) Available online at

DEVAM ETMEKTE OLAN ÖĞRENCİLERE UYGULANACAK PROGRAMLAR

EEM 419-Mikroişlemciler Güz 2017

BİR FAZ BEŞ SEVİYELİ İNVERTER TASARIMI VE UYGULAMASI

DC motorların sürülmesi ve sürücü devreleri

AKÜ ŞARJ REDRESÖRLERİ

DENEYLERDE KULLANILACAK LABORATUVAR EKİPMANLARI

Mikrodenetleyici Tabanlı DA Motor Kontrolü ve PC Üzerinden İzlenmesi

AA Motorlarında Yol Verme, Motor Seçimi Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi Journal of Research in Education and Teaching Mayıs 2017 Cilt: 6 Sayı: 2 Makale No: 33 ISSN:

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ AKADEMİK ÖZGEÇMİŞ FORMU

Labview Tabanlı Sayısal İşaret İşleme Sanal Laboratuvarı Labview Based Digital Signal Processing Virtual Laboratory

ELEKTRİK GRUBU ELEKTRİK MAKİNELERİ EĞİTİM SETİ ELECTRICAL MACHINERY TRAINING SET

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

Analog Sayısal Dönüşüm

Orta Ölçekli Bir İşletmenin Enerji İzleme Sisteminin Tasarlanması Design of an Energy Monitoring System for a Medium-Scale Plant

KİTAP ADI KONU YAYINEVİ SAYFA SAYI DİLİ BASIM TARİH KİTAP TÜR ISBN KONFERANS ADI KONFERANS KONUSU ÜLKE KONFERANS TÜRÜ TARİH

MİKROİŞLEMCİ İLE A/D DÖNÜŞÜMÜ

1. DÖNEM Kodu Dersin Adı T U K. Matematik II Mathematics II (İng) Fizik I Bilgisayar Programlama I (Java) Computer Programming I (Java) (İng)

Haftanın Amacı: Asenkron motorun hız ayar ve frenleme tekniklerinin kavranmasıdır.

Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences

6. DİJİTAL / ANALOG VE ANALOG /DİJİTAL ÇEVİRİCİLER 1

1. YARIYIL / SEMESTER 1

Elektrikli Araçlar İçin Çift Çevrim Destekli DA Motor Kontrol Uygulaması

Laboratuvar Ekipmanları

DA-DA BUCK, BOOST VE BUCK-BOOST KONVERTER DENEY SETĐ TASARIMI VE UYGULAMASI

PHYSICAL/ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF HIERARCHICAL INTERFACES HİYERARŞİK SAYISAL ARAYÜZLERİN FİZİKSEL/ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ

5kW, Trafolu Tek Faz Kısa Devre Korumalı İnverter Tasarımı 5kW, Short Circuit Protected Single Phase Inverter Design With Transformer

22. ÜNİTE SENKRON MOTORLAR

Reaktif Güç Kompanzasyonu Uygulamalarının Eğitim Amaçlı Benzetimi Simulation of the Reactive Power Compensation Applications for Educational Purpose

1. Sayıcıların çalışma prensiplerini ve JK flip-floplarla nasıl gerçekleştirileceğini anlamak. 2. Asenkron ve senkron sayıcıları incelemek.

Yrd.Doç. Elektrik-ElektronikMüh. Böl. Mühendislik Fakültesi Bülent Ecevit Üniversitesi Oda No: 111 İncivezMah , Merkez/Zonguldak/Türkiye

MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORDA KAYMANIN BULUNMASI

ASENKRON MAKİNELER. Asenkron Motorlara Giriş

3 Fazlı Motorların Güçlerinin PLC ile Kontrolü. Doç. Dr. Ramazan BAYINDIR

SENKRON MAKİNA DENEYLERİ

BÖLÜM Mikrodenetleyicisine Giriş

Deney 10: Analog - Dijital Dönüştürücüler (Analog to Digital Converters - ADC) Giriş

Elektromekanik Kumanda Sistemleri / Ders Notları

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

UYGULAMA 1 24V START CPU V LO. Verilen PLC bağlantısına göre; START butonuna basıldığında Q0.0 çıkışını aktif yapan PLC programını yazınız.

BÖLÜM 1. ASENKRON MOTORLAR

300 W İNVERTER DEVRESİ TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ DESIGN AND IMPLEMENTATION OF 300 W INVERTER

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü ÖLÇME TEKNİĞİ 11. HAFTA

DENEY 3: Alternatörlerin Paralel Bağlanması

Elektrik. Alternatif Akım Motorlarının Kumanda Teknikleri Kumanda Elemanları

DHT11 SICAKLIK VE NEM SENSÖRÜ ĐLE BĐLGĐSAYAR DESTEKLĐ ÖLÇÜM VE KONTROL DEVRESĐNĐN ĐMALATI VE DENEYSEL OLARAK ĐNCELENMESĐ

T.C. ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DEVRE ANALİZİ LABORATUVARI I DENEY FÖYLERİ

Özgeçmi-CV BRAHM ALIKAN. Bülent Ecevit Üniversitesi Mühendislik Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Böl. Oda No: 111 ncivez Mah Merkez/Zonguldak

Fatih Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü EEM 316 Haberleşme I LAB SINAVI DARBE GENLİK MODÜLASYONU (PWM)

WEB TABANLI OTOMASYON SİSTEMİ TASARIMI VE YAPIMI DESIGN AND APPLICATION OF A WEB BASED AUTOMATION SYSTEM

SAYISAL TASARIM. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

EEM 419-Mikroişlemciler Güz 2016

İLERI MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

EET-202 DEVRE ANALİZİ-II DENEY FÖYÜ OSİLOSKOP İLE PERİYOT, FREKANS VE GERİLİM ÖLÇME

Alçaltıcı DA-DA Çevirici Analiz ve Tasarımı

Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucularda Farklı Yük Durumlarındaki Harmoniklerin İncelenmesi

TEST CİHAZLARI. GÜVENİLİR YENİLİKÇİ TEKNOLOJİ

LabVIEW ile Mikrodenetleyicili Bir Endüstriyel Otomatik Sıcaklık Kontrol Sistemi

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

2017 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI

ÖZGEÇMİŞ. Doktora Tezi: Nonlinear Dynamical State Feedback Design for Tracking and Chaotification. Görev Ünvanı Görev Yeri Yıl

Derece Alan Üniversite Fakülte/Enstitü Mez. Yılı Lisans Elektrik Müh. Yıldız Üniversitesi Kocaeli Mühendislik Fakültesi

IŞIK ĐZLEYEN ROBOT PROJESĐ FOLLOWĐNG ROBOT SĐNOP LIGHT PROJECT. Proje Yürütücüleri Bünyamin TANGAL, Sinop Ünv. Meslek Yüksekokulu Mekatronik Bölümü

LABİRENTTEN ÇIKIŞ YOLUNU BULAN ROBOT

YILDIZ TEKNIK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK - ELEKTRONİK FAKULTESİ ELEKLTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DENEY 3 DİYOT DOĞRULTUCU DEVRELERİ

Transkript:

ISSN:1306-3111 e-journal of New World Sciences Academy 2010, Volume: 5, Number: 2, Article Number: 1A0077 ENGINEERING SCIENCES Received: September 2009 İlhan Garip Accepted: March 2010 Turkey General Directorate of Series : 1A Radio and Television ISSN : 1308-7231 milhangarip@hotmail.com 2010 www.newwsa.com Ankara-Turkey GENERATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMASINDA FAZ SIRASININ MİKRODENETLEYİCİ TABANLI TESPİTİ VE OTOMATİK OLARAK DÜZELTİLMESİ ÖZET Bu çalışmada generatörlerin paralel bağlanması esnasında, faz sıralarının doğruluğunun ölçülmesi ve otomatik olarak düzeltilmesi mikrodenetleyici tabanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Kare dalgaya dönüştürülen bu sinyaller, PIC16F877 mikrodenetleyicisi içerisinde C programlama dilinde yazılmış olan program tarafından değerlendirilmiştir. Sinyaller arasındaki açı farkı 120 0 ise A rölesi, açı farkı 0 0 ise B rölesi devreye alınarak faz sıraları düzeltilmektedir. A ve B rölelerinin kontrol ettikleri A veya B kontaktörü üzerinden sistemin faz sıralarının doğruluğu sağlanmaktadır. Burada fazların A kontaktöründeki bağlantısı B kontaktöründe fazların ikisinin yeri değiştirilerek bağlanmıştır. Mikrodenetleyici yaptığı ölçüme göre devreye A veya B rölesini almaktadır. Deneysel sonuçlar gerçekleştirilen sistemin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Faz Sırası Doğruluğu, Paralel Bağlama, Faz Açısı Eşitliği, Mikrodenetleyici, Generatör MICROCONTROLLER BASED DETERMINATION AND AUTO-CORRECTION OF PHASE ORDER FOR PARALLEL CONNECTION OF GENERATORS ABSTRACT In this study, the measurements of the accuracy of phase sequence and automatic correction of it have been performed using a microcontroller during the parallel connection of the generators. The signals have been evaluated by a program written in C programming language which is inserted into the PIC16F877 Microcontroller. The phase lines are corrected by switching on relay A when the angle difference between the signals is 120 0 electrical, or by switching on relay B when the angle difference between the signals is 0 0 electrical. Using A or B contactors which are controlled by A and B relays, the accuracy of phase lines of the system is provided. Here, the places of the phase connections of A contactor are changed on B contactor. The microcontroller takes A or B relay into the circuit with respect to the measurement it made. The experiment results have demonstrated the accuracy and applicability of the system. Keywords: Equality of Phase Orders, Parallel Connection, Phase Angle Equation, Microcontroller, Generators

1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Elektrik güç sistemlerinde kurulu generatörlerin, tüm alıcıların gereksinim duyduğu elektrik enerjisi ihtiyaçlarını sağlayabilmesi için birbirleri veya şebeke ile paralel bağlı çalışması gerekmektedir. Generatörlerin paralel bağlanabilmesi için gerilim, frekans, faz açısı ve faz sırası gibi temel kriterlerin sağlanması gerekmektedir. Generatörlerin paralel bağlanmasında temel kriterlerden birisi olan faz sıralarının doğruluğunun sağlanması döner alan yönlerinin aynı olması ile gerçekleşir [1]. Döner alan yönleri faklı sistemlerin paralel bağlanması sonucu sistemde gerilim dalgalanmaları ve akım darbeleri görülür. Bu istenilmeyen bir durumdur. Sistem, alıcılar ve paralel bağlanan generatör bundan büyük oranda zarar görürüler. Bu durumu önleyebilmek için paralel bağlanacak generatörlerin faz sırası doğruluğunun sağlanmasına dikkat edilmelidir. Paralel bağlanacak generatör fazları arasındaki açısal fark 0 0 derece olduğunda döner alan yönleri aynı, 120 0 derece olduğunda ise döner alan yönleri farklıdır [2]. Döner alan yönleri farklı sistemlerde paralel bağlanacak alternatörün iki fazının yeri değiştirilerek faz sırası doğruluğu (Döner alan yönleri eşitlenir) sağlanır. Kurulu güç sistemlerinde generatör dönüş yönü değiştirilemeyeceğinden paralel bağlanacak generatörün fazlarından ikisinin yeri bir defaya mahsus olmak üzere değiştirilir. Ancak eğitim çalışmalarında ve taşınabilir setlerde (jeneratör vs. gibi) bu ölçüm her defasında yapılmalıdır. Bu zaruretten dolayı çeşitli otomatik faz sırası düzeltme ve ölçme sistemleri geliştirilmiştir. Generatörler gerilim dalgalanması ve akım darbelerinden dolayı önemli zararlara uğrarlar. Büyük sistemlerde faz sırası doğruluğu ilk kurulum anında bir defa yapılarak sağlanır [3]. Konu ile ilgili yapılan literatür taramasında çeşitli çalışmalar gözlemlenmiştir. Bu çalışmaların birisinde şebeke geriliminde en küçük sapmalar bile generatörde aşırı gerilime neden olmasından dolayı, paralel bağlantı koruma devrelerine gereksinim duyulmuştur. Koruma devreleri tasarlanırken şebekenin durumu, generatörün büyüklüğü ve tipi (senkron veya asenkron olması), geri besleme hata düzeyi dikkate alınmıştır [4]. Diğer bir çalışmada ise generatör milinden alınan hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştürürken uyartım sargısı akımı ile de çıkış gerilim değeri ayarlanır. Generatör miline uygulanan hareket enerjisi ise elektriki frekansın değerini (kutup sargıları sabit olduğundan) belirler. Frekansta arzu edilen sapma değerinin paralel bağlanacağı sistemle tam uyuşabilmesi için yaklaşık olarak 0 0 (derece) olmalıdır [5]. Senkron generatörün sayısal sinyal işlemci (DSP), ile gerçek zamanlı ölçme, izleme ve ayarlama işlemlerinin yapıldığı çalışmada ise sistemde yük açısı, terminal gerilimi ve akımı, faz açısı, reaktif ve aktif güçler ölçülmektedir [6]. Güç laboratuarında motor generatör istasyonlarının ölçülmesi için düzenek adlı çalışmada üniversite öğrencilerine ait güç laboratuarında bağımsız olarak motor-generatör istasyonlarını ölçebilmeleri için bir sistem geliştirilmiştir. Kullanılan metotla çeşitli elektriksel ve mekaniksel değerler öğrencilerin deneyleri süresince ölçülerek ve ekranda gösterilerek tanımlanmıştır [7]. Başka bir çalışmada ise paralel bağlanacak generatörlerin döner alan yönlerinin analog ölçülmesi ve yapılan ölçümlerin mikrodenetleyici ile karşılaştırılması sonucu faz sırası doğruluğunun kontrol edilen röleler vasıtasıyla otomatik olarak sağlanmıştır [8 ve 13]. Çalışmada mikrodenetleyici tabanlı otomatik faz sırası düzeltme sistemi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan mikrodenetleyicinin kontrol parametreleri C programlama dilinde yazılmış program ile sağlanmıştır. 205

Hazırlanan bu yazılım ve tasarlanan sistemin, PROTEUS programı ile simülasyon çalışmaları yapılmıştır[9]. Simülasyon çalışmaları başarı ile tamamlanan sistemin daha sonra tasarım ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Sistem temel olarak ölçme ve yapılan ölçüm sonucunda A veya B rölesi yardımı ile paralel bağlanacak sistem fazlarının yerlerini değiştirme esasına göre çalışmaktadır. Geliştirilen bu sistemin çalışma prensibi bağlanacak sistemlerin fazlarını karşılıklı olarak ölçer ve ölçüm sonucuna göre devreye alınacak röleyi seçme esasına dayalıdır.burada kullanılan sistem hem endüstriyel boyutta, hem de mühendislik eğitiminde kullanılabilecektir. 2. ÇALIŞMANIN ÖNEMİ (SIGNIFICANCE OF RESEARH) Çok fazlı sistemlerden elektrik enerjisi sağlayan alıcıların ve elektrik üretiminde kullanılan generatörlerin birbirleri ve sistemle paralel bağlanması esnasında faz sıralarının düzeltilmesi ve sürekli olarak aynı kalması (R 1 -R 2, S 1 -S 2, T 1 -T 2 ) mikrodenetleyici tabanlı olarak bir sistem gerçekleştirilmiştir. Paralel bağlanan sistemlerin karşılıklı ikişer fazına ait (generatör-generatör, generatör-şebeke) gerilim sinyalleri tasarlanan bir ölçüme devresi yardımıyla sıfır geçiş algılama devrelerinin girişlerine uygun düzeye dönüştürülmüştür. Sıfır geçiş algılama devrelerinin girişlerine uygulanan sinüsoidal gerilim sinyalleri kare dalgaya dönüştürülerek mikrodenetleyicinin sayısal giriş kanallarına uygulanmıştır. Mikrodenetleyicide C programlama dilinde hazırlanan yazılım yardımıyla paralel bağlanan sistemlere ait faz açısı bilgileri hesaplanmakta ve mikrodenetleyiciye bağlı A veya B rölesi devreye alınarak faz sırası düzeltildikten sonra paralel bağlanma gerçekleştirilmektedir. Tasarlanan faz sırası düzeltme devresinde paralel bağlanacak generatöre ait fazlar A kontaktörüne R-S-T olarak B kontaktörüne ise R-T-S olarak girilmekte ve mikrodenetleyici faz farkını 120 0 ölçüyorsa A, 0 0 derece ölçüyorsa B kontaktörünü devreye alarak faz sırasının doğruluğunu sağlamaktadır. Gerçekleştirilen mikrodenetleyici tabanlı faz sırası düzeltme devresi her durumda paralel bağlanma esnasında hatalı fazların bağlanmasını engellemektedir. Sistem güvenliğini otomatik olarak sağlamaktadır. 3. GERÇEKLEŞTİRİLEN SİSTEM (SYSTEM IMPLEMENTATION) Bu çalışmada, faz sırası doğruluğu mikrodenetleyici tabanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Sisteme ait blok diyagram Şekil 1 de verilmiştir. Bu blok diyagram; gerilim sinyallerini uygun düzeye dönüştüren bir gerilim algılama devresi, sıfır geçiş algılama devresi ve mikrodenetleyici devresinden oluşmaktadır. Tasarlanarak, uygulamaları gerçekleştirilen bu devrelere ait bilgiler ve devre şekilleri aşağıdaki alt başlıklarda detaylı olarak verilmiştir. 206

Şekil 1. Gerçekleştirilen sistemin blok diyagramı (Figure 1. Block diagram of the system implemented) 3.1. Gerilim Algılama Devresi (Voltage Sensing Circuit) Paralel bağlanacak sistemlerin (generatör-generatör, Şebekegeneratör) gerilimlerini sıfır geçiş algılama devresinin girişine uygun seviyeye sinüs sinyali olarak dönüştürmek amacıyla gerilim algılama devresi tasarlanmıştır. Tasarlanan gerilim algılama devresi Şekil 2 de görülmektedir. Şekil 2. Gerilim algılama devresi blok diyagram (Figure 2. Block diagram of voltage sensing circuit) 207

Tasarlanan bu devrede, ölçüm yapılacak sistemin gerilim sinyalleri, gerilim transformatörleri yardımıyla uygun seviyeye düşürülmektedir. Bu amaçla 250/13.5 Volt gerilim transformatörleri kullanılmıştır. Uygun seviyeye düşürülen gerilim sinyalleri yükseltme devrelerinin girişlerine uygulanarak gerekli kazançlar elde edildikten sonra girişte yaşanabilecek herhangi bir yükselmeyi sınırlamak için sinyal koşullama devrelerinin girişlerine uygulanmaktadır. Güç sistemlerinde yaşanabilecek ani salınımlara karşı giriş değerleri bu devre üzerinde sınırlanmaktadır. Bu devre sistemin kararlılığını sağladığı gibi kısa süreli ani değişimlere hızlı tepki vermesini engellemek amacına yönelik olarak ta kullanılmıştır. Gerilim algılama devresinin çıkışından alınan sinüsoidal gerilim sinyalleri sıfır geçiş algılama devresine uygulanmaktadır [10 ve 14]. 3.2. Sıfır Geçiş Algılama Devresi (Zero Crossing Detection Circuits) Gerilim algılama devresinden alınan sinüsoidal gerilim sinyallerinin sıfırdan geçtiği anları tespit edebilmek amacıyla bir sıfır geçiş algılama devresi tasarlanmıştır. Sıfır geçiş algılama devresinin görevi gerilim sinyallerinin sıfırdan geçtiği anda lojik 1 sinyali vermesidir. Şekil 3 te bir faz için sıfır geçiş algılama devresi görülmektedir. Bu devre çıkışından elde edilen sinyal mikrodenetleyicinin sayısal kanalına uygulanarak frekans ve faz açısı bilgileri elde edilmektedir [11 ve 15]. Şekil 3. Sıfır geçiş algılama devresi (Figure 3. Zero crossing detection circuit) 3.3. Mikrodenetleyici Devresi (Microcontroller Circuit) Sıfır geçiş algılama devresinden alınan generatör ve şebeke fazlarına ait R 1 -R 2,S 1 -S 2 sinyalleri mikrodenetleyicinin 19, 20, 21 ve 22 nolu sayısal girişlerine uygulanır. Fazlar arasındaki açısal fark tespit edilir. Fazlar arasında açısal fark 120 0 ise 28 nolu çıkıştan B, 0 0 ise 27 nolu çıkıştan A röleleri devreye alınarak faz sıraları düzeltilir. İşlemler gerçekleştirilirken sisteme ait bilgiler LCD ekrana yazdırılır. Şekil 4 te şeması verilen mikrodenetleyici devresinde PIC 16F877 [13 ve 16] mikrodenetleyicisi, 2 adet röle ve LCD kullanılmıştır. PIC 16F877 mikrodenetleyicisi 40 pinlidir. Bunlardan 33 pin giriş/çıkış, diğer 7 pin mikrodenetleyicinin çalıştırılması için kullanılmaktadır. PIC 16F877 üzerinde 368 byte lık RAM ve 256 byte EEPROM veri belleği vardır. 3 adet 208

zamanlayıcı/sayıcı, 2 adet algılama/karşılaştırma/dgm, 1 adet seri iletişim portu ve 8 adet 8/10 bitlik A/D konvertör modülüne sahiptir. Tasarlanan sistemde mikrodenetleyici kullanılmasıyla çevresel arabirimler, bir tümleşik aygıt içinde birleştirildiğinden sistem hızı ve güvenilirliği artmış, maliyet azalmıştır. Aynı zamanda kullanım kolaylığı sağlanmış ve karmaşık yapı ortadan kaldırılmıştır. Şekil 4. Mikrodenetleyici devresi (Figure 4. Microcontroller circuit) 4. SİSTEMİN ÇALIŞMASI (OPERATION OF THE SYSTEM) C programlama [12] dilinde hazırlanan mikrodenetleyici yazılımının akış diyagramı Şekil 5 te verilmiştir. Yazılımda başlangıç olarak; mikrodenetleyicinin kullanılacak pinleri, kullanılacak sayıcı, vs. tanımlamaları yapılmıştır. Bir sonraki aşamada sıfır geçiş algılama devresinden elde edilen sinyaller kullanılarak faz açısı bilgilerinin elde edilmesi için gerekli işlemler gerçekleştirilmiştir. 209

Şekil 5. Mikrodenetleyici yazılımının akış diyagramı (Figure 5. Flow chart of microcontroller s software) Sıfır geçiş algılama devresinden alınan şebeke ve generatör fazlarına ait dört adet kare dalga sinyal mikrodenetleyicinin dijital girişine uygulanmıştır. Şebeke ve generatör arasındaki faz açısını ölçmek için PIC 16F877 içerisinde bulunan TIMER1 zamanlayıcısı kullanılmıştır. 210

TIMER1 zamanlayıcısı PIC 16F877 içerisinde bulunan 16 bitlik bir zamanlayıcıdır. Bu zamanlayıcı birimi kullanarak ölçme işlemi hassaslaştırılmıştır. Şebeke gerilim bilgisi lojik 1 olduğu anda TIMER1 zamanlayıcısı çalıştırılmaya başlanmıştır, generatör gerilim bilgisi lojik 1 olduğunda ise TIMER1 zamanlayıcısı durdurulmuştur. TIMER1 zamanlayıcısının çalışmaya başladığı andan durduğu ana kadar geçen zaman faz açısı bilgisi olarak bir değişkende saklanmıştır. Elde edilen faz açısı bilgileri arasında fark var ve bu değer 120 0 ise A rölesi devreye alınmakta bu fark 0 0 ise B rölesi mikrodenetleyici tarafından devreye alınmaktadır. Paralel bağlanma esnasında faz sırası doğruluğunun kontaktörler aracılığı ile düzeltilmesi için A kontaktörüne göre B kontaktörünün bağlantısında iki fazın yeri değiştirilmiştir. 5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR (EXPERIMENTAL STUDIES) Gerçekleştirilen mikrodenetleyici tabanlı faz sırası düzeltme devresi laboratuvar ortamında kurulan bir şebeke-generatör paralel bağlanma ünitesi yardımıyla test edilmiştir. Generatörün şebekeye paralel bağlanabilmesi için mikrodenetleyici tabanlı olarak geliştirilen bir otomatik paralel bağlanma ünitesinden faydalanılmıştır. Hazırlanan deney düzeneğine ait görünüm Şekil 6 da verilmiştir. Gerçekleştirilen mikrodenetleyici tabanlı faz sırası düzeltme devresi bu deney düzeneğine bağlanarak sistem çalıştırılmıştır. Şekil 6. Deney setine ait fotoğraf (Figure 6. Photograph of experimental setup) Generatör ve şebekenin aynı adlı ikişer fazlarına ait sinyaller gerilim algılama devresinin girişlerine uygulanarak gerçekleştirilen sistemin tepkisi incelenmiş ve LCD görüntüleri ile birlikte osiloskop görüntüleri Şekil 7 ve Şekil 8 de verilmiştir. Şekil 7 de ise açısal farkın 120 0 elektriki olduğu andaki LCD bilgisi ve osiloskop görüntüsü elde edilmiştir. Şekil 8 de şebeke ve generatör gerilim sinyallerinin açısal farkının 0 0 elektriki olduğu andaki LCD bilgisi ve osiloskop görüntüsü verilmiştir. Bu anlarda şebeke ve generatör gerilim sinyalleri 211

paralel bağlanma için gerekli olan tüm şartlar sağlamıştır Açısal fark 0 0 ise A, 120 0 ise B Paralel bağlanma rolesinin enerjilenmesi ile birlikte generatör ve şebekenin bir birine paralel bağlanması gerçekleştirilmiştir. Şekil 7. Açısal fark 120 0 iken LCD bilgisi ve osiloskop görüntüsü (Figure 7. Screenshot of oscilloscope and information of LCD with 120 0 electrical phase angle) Şekil 8. Açısal fark 0 0 iken LCD bilgisi ve osiloskop görüntüsü (Figure 8. Screenshot of oscilloscope and information of LCD with 0 0 electrical phase angle) 5. SONUÇ (CONCLUSION) Bu çalışmada bir generatörün şebekeye paralel bağlanması esnasında gerekli olan faz sırası doğruluğunun tespit edilmesi mikrodenetleyici tabanlı olarak gerçekleştirilen devre yardımı ile sağlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, generatör ve şebekeye ait gerilim sinyalleri sıfır geçiş algılama devresi yardımı ile kare dalgaya dönüştürülmüş ve aralarındaki 212

fark ölçümlenerek mikrodenetleyici tarafında A veya B rölesi devreye alınarak senkronizasyon anında paralel bağlanma doğru faz sırası ile gerçekleştirilmiştir. Bu işlemler C programlama dilinde hazırlanan yazılım ile yapılmıştır. Sistemin tasarımı ve uygulaması yapılmadan önce PROTEUS programı ile kullanılacak devrelerin simülasyon çalışmaları tamamlanmıştır. Simülasyonları gerçekleştirilen devreler daha sonra uygulamalı olarak yapılmış ve hazır bulunan bir deney seti üzerinde cihazın çalışması görülmüştür. Devrede kullanılan donanım yapısının kolay elde edilebilir olması nedeniyle, endüstriyel amaçlı benzer tekniklerin kullanıldığı sistemler için bir alternatif oluşturmuştur. Ayrıca geliştirilen bu sistem mühendislik eğitimi için iyi bir araç olacaktır. KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Sefa, İ., Demirtaş, M., ve Çolak, İ., (2008). Alternatörlerin Paralel Bağlanma Deney Setinin Eğitim Amaçlı Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi. Gazi Ünv. Müh. Mim. Fak. Dergisi. 23(3), 729-739. 2. Çolak, İ., (2003). Senkron Makineler. Seçkin Yayıncılık, Ankara. 3. Eberly, W.T. and Schaefer C.R., (2002). Voltage Versus Var/Power- Factor Regulation on Synchronous Generators. IEEE Transaction on Industry Applications. 38(6), 1682-1687. 4. Mozina J.C., (2000). Interconnection Protection of IPP Generators at Commercial Industrial Facilities Manager Application Engineering, Protection & Protection Systems IEE 2000, e-mail: marketing@beckwithelectric.com 5. Montero, L.R.R., Mota, W.S., and Gemerts, M.W., (1999). Monitoring and Control System Based On Microcomputer For Synchronous Generator, IEEE Transaction on Energy Conversion, Vol. 14, No: 4, 1424-1429. 6. Working Group on Generator Synchronizing, Generator Synchronizing Industry Survey Results IEEE Power system Relaying Committee Report, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.11, No. 1, January 1996 Walsh P.J., 7. Lin H.C., (2004). Remote Power System Harmonics Measurement and Monitor via the Internet, Conference on Cybernetics and Intelligent Systems, Department of Automation Engineering, Chien Kuo Technology University, Taiwan Singapore, 475-479. 8. Bayındır, R., Çolak, İ., ve Bayhan, S., (2009). Alternatörler İçin Mikrodenetleyici Tabanlı Faz Sırası Doğruluğu ve Faz Kopukluğu Uyarı Sistemi. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisi. 24(1), 105-117. 9. Bayhan, S. ve Demirbaş, Ş., (2009). Mikrodenetleyici Tabanlı Multimetre Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi. 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, 471-475. 10. Kobayashi, T. and Yokoyama, A., (1996). An adaptive neuro-control system of synchronous generator for powersystem stabilization, IEEE Transaction on. 11(3), 621-630. 11. Liu, W., Ding, R., and Wang, Z., (1993). Integrated Optimal Control of Speed, Excitation and Load Sharing of Paralel Operating Diesel Generator Sets. IEEE 2nd International Conference on Advances in Power System Control. 142-146. 12. Demirbaş, Ş., Irmak, E., Bayhan, S. ve Çolak, İ., (2008). Mikrodenetleyici İle Rotoru Sargılı Asenkron Motor Rotor Direncinin 213

Değiştirilerek Tork ve hız Kontrolü. Gazi.Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisi. 23(4), 801-809. 13. Teng, J.H., Chan, S.Y., and Lee, J.C., (2000). A labview based virtual instrument for power analyzers. International conference on power system technology. 1(5), 179-184. 14. Godhwani, A. ve Basler, M.J., (1996). A digital excitation control system for use on brushless excited synchronous generators., IEEE Transaction on Energy Conversion.11(3), 616-620. 15. Wenhua, L., Ding, R., Zhonghong, W., (1993). Integrated Optimal Control of Speed, Excitation and Load Sharing of Parallel Operating Diesel Generator Sets, IEE 2nd International Conference on Advances in Power System Control, Operation and Management. 1(5), 142-146. 16. LaMeres, B.J., Nehrir, M.H., (2004). Design And Implementation Of A Fuzzy Logic-Based Voltage Controller For Voltage Regulation Of A Synchronous Generator. IEEE Computer Applications in Power, 19 (4)2117-2118. 17. Wenhua, L., Ding,R., Zhonghong, W., (1993). Integrated Optimal Control of Speed, Excitation and Load Sharing of Parallel Operating Diesel Generator Sets. IEE 2nd International Conference on Advances in Power System Control, Operation and Management. 1(5),142-146. 18. El Fadıl, H. and Giri, F., (2006) Robuts Control of Motor Velocity Through DC-DC Buck Power Converter. IEEE Industrial Electronics. 3(10), 1563-1568. 19. Tasi-Fu, W. and Yu-Kai, C., (1998). Modeling PWM DC/DC converters out of basic converter units. IEEE Transactions on Power Electronics. 13(5), 870-881. 214