Esnek alternatif akım iletim sistemleri ve özel güç cihazlarında kullanılan evirici yapıların incelenmesi
Investigation of inverter structures used in flexible alternative current transmission systems and custom power devices
Yazar: MELEK DİCLE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ M.MUSTAFA ERTAY
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde her alanda ve insan faaliyetlerinin olduğu her yerde enerji gereklidir. Maliyet ve çevre sorunları hem enerji santrallerinin hem de yeni iletim hatlarının yapımını geciktirmiş, ancak elektrik enerjisine olan talep hızla artmaya devam etmiştir. Enerjiye olan ihtiyacın her geçen gün artması ve güç gereklilikleri, elektrik güç sistemlerinin alternatif çözüm olarak kullanılmasına neden olmuştur. Elektrik güç sistemlerinin güvenilir ve güvenli çalışması için de güç elektroniği teknolojileri kullanılmıştır. Güç elektroniği teknolojilerindeki gelişmeler, güç elektroniği esaslı kontrol cihazı olan FACTS (Esnek Alternatif Akım İletim Sistemi) cihazları ve özel güç cihazlarının güvenilirliğini ve işlevselliğini arttırmış ve tercih edilmesine neden olmuştur.  FACTS ve özel güç cihazları, iletim şebekesinin güç iletim kapasitesini en üst düzeye çıkarmada, dağıtım sisteminin ortak bağlantı noktasında yüksek güç kalitesi sağlamada ve harmoniklerin azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisi sektöründe kabul görmüş ve  yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir FACTS cihazı türü olan STATCOM (Statik Senkron Kompanzatör), iletim hattında kullanılmaktadır. Dağıtım hattında ise DSTATCOM (Dağıtım Statik Senkron Kompanzatör) adıyla özel güç cihazı olarak kullanılmaktadır. STATCOM ve DSTATCOM'un en önemli birimi eviricilerdir. Literatürde birçok evirici yapısı tavsiye edilmiş ve çoğu uygulamalarda kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında FACTS ve özel güç cihazlarında kullanılan iki seviyeli ve çok seviyeli evirici yapıları incelenmiş ve bu evirici yapılarından iki seviyeli evirici, diyot kenetlemeli evirici, kaskat evirici, kapasitör kenetlemeli evirici yapıları kullanılmıştır. Daha sonra bu evirici yapıları modellenerek MATLAB/Simulink ortamında simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Simülasyonların analizi iki kısımdan oluşmuştur. Birinci aşamada eviricilerin yüksüz olarak SPWM (Sinüzoidal Darbe Genişlik Modülasyonu) ile anahtarlaması yapılarak simülasyonu gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada bu evirici yapılarıyla yüklü bir sistemin analizi yapılmıştır. Yük olarak motor yükü kullanılmış ve simülasyon buna göre incelenmiştir. Bu simülasyonlarda, modülasyon indeksi değeri değiştirilen eviricilerin THD (Toplam Harmonik Bozunum)'leri MATLAB FFT analizi kullanılarak yapılmıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda  evirici yapılarının hem avantaj hemde dezavantajları anlatılmıştır. Ayrıca literatürde yer alan örnek uygulamalar sunulmaktadır.

Abstract:
Nowadays energy is essential in every field and every place where the human activity is existed. Energy cost and environmental issues has delayed not only construction of the new power plants but also delayed the new  transmission lines, but the demand for energy increases day by day and  power requirements has been caused  to use the electric power systems  as an alternative solution. In order to run the electric power systems reliable and safe power electronics technologies were used. Improvements in power electronics technology, increase the reliability and funtionality of the caused the power electronics based control device FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems) and custom power devices and make them to be preferred. FACTS and custom power devices is performing an important role to raise the power transmission capacity of the network to the utmost level, providing the high power quality at the common connection port of the distribution system and decreasing the harmonic waves. Therefore it is commonly used and accepted in the electric energy sector. STATCOM (Static Synchronous Compensator), is used in the transmission lines as a kind of  FACTS device. In the distribution line special power device is used known as DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator). The most important unit of the STATCOM and DSTATCOM are inverters. In the literature numerous inverter structure are advised and used in many implementations. In this thesis study two level and multi-level inverter structures were examined where used in the FACTS devices and two level inverter, diode clamping inverter, cascade inverter, capacitor clamped inverter structures were used. Then these inverter structures were modeled and simulations were performed on MATLAB/Simulink environment. Simulations were analyzed in three phases. In the first stage simulation has been performed by swithcing the inverters with SPWM (Sine Pulse Width Modulation) neutrally. In the second stage a motor load system was analyzed by these inverter structures. Motor load has been used as a load and simulation was analyzed according to it. In these simulations Total Harmonic Distortion (THD) of inverters which modulation index value was changed, and analysis were made by using MATLAB FFT tool. In line with these results, both advantages and disadvantages of inverter structures are explained. In addition, examples applications in the literature are presented.