Dengesiz çalışma koşulları için seri aktif güç filtre tasarımı

Abstract

Tek-faz ve üç-fazlı sistemlerde sisteme bağlı olan doğrusal olmayan elemanlar sistemde harmonik oluşmasına neden olur. Harmonikler sistemlerin verimini düşürür, akım ve gerilimde dalgalanmalar meydana getirir. Harmoniklerin etkilerini azaltmak için ise harmonik filtreleme yöntemleri kullanılır. Filtreleme yöntemleri aktif ve pasif filtreleme olarak iki kategoriye ayrılır. Bu çalışmada aktif filtreleme yöntemlerinden biri olan seri aktif güç filtresinin (SAGF) dengesiz çalışma koşullarında tasarımı ve benzetimi sunulmuştur. 3-fazlı 3-telli sistemlerde SAGF tasarımı, kontrolü, kontrol yöntemleri, simülasyonları ve performansları irdelenmektedir. Filtreli ve filtresiz durumlar için gerilimde meydana gelen toplam bozulma değerleri incelenmektedir. Bu güç filtreleri gerilim harmoniklerini yok etmek için sisteme ters fazda ve eşit büyüklükte harmonik gerilimler verir. Harmonik gerilim kaynağı gibi davranan doğrusal olamayan yükler için seri aktif güç filtreleri çok daha etkilidir. SAGF üç farklı devre durumu için simüle edilmiştir. Birinci devrede dengeli gerilim durumu yani her faza aynı gerilim ve aynı yükün geldiği durum, ikinci devrede ise her faza ayrı kaynak gerilimi geldiği durum incelenmiştir. Üçüncü devrede ise her faza ayrı yük bağlandığı durum incelenmiştir. Böylece SAGF'nin hem gerilim harmoniklerini engellemek hem de gerilim dengesizliğini ortadan kaldırmak için kullanıldığı gösterilmiştir. SAGF tasarımında Akagi tarafından savunulan Anlık Güç Teoreminden yararlanılmıştır. Anlık Güç Teoremi ile zamanda bir gecikme olmadan harmormonikler yok edilmektedir. Anahtarlama elemanlarının denetimi için histerezis bant kontrol yöntemi kullanılmıştır. SAGF tasarımında Matlab simulink programı kullanılmış, ve ölçüm sonuçları Matlab üzerinden alınmıştır.

Nonlineer elements of single phase and three phase system cause harmonics. These harmonics effect the system, cause to fall performance of the system, makes increase and decrease at the current and voltage of the system. Harmonic filters used for decreasing the harmonics. Harmonic filters composes of two categories which are active filters and passive filters. At this study series active power filter (SAPF) design and simulation at the unbalanced conditions were explained as an active filter. Researching about the SAGF design,control, control methods, simulation and performance in 3-phase 3-wire systems. Analyse the total harmonic distortion of the voltage without harmonic filter and with the harmonic filter. These filters give voltage harmonics to the system in the opposite phase and equal value that the system produces to prevent harmonics. SAPF is more effective for the nonlineer loads behave as voltage harmonic sources. SAGF simulated for three condititions with there circuits. At first circuit balanced voltage and same load for each phases present, at the second circuit unbalanced voltage and same load for each phases present, and finally last circuit unbalanced load for each phases present. In this way SAPF filters voltage harmonics and make voltage regulation. In this study Akagi?s Instantaneous Power Theory used for design. Instantaneous power theory doesn?t cause any time delay while filtering harmonics. Hysteresis control method is used for control the switching elements. Matlab simulink program made the design of the SAPF and gave the results.