Paralel aktif güç filtresi kullanarak harmonik ve reaktif güç kompanzasyonu yapılması
Compensation of harmonics and reactive power using shunt active power filter
Yazar: FERHAT UÇAR
Danışman: DOÇ. DR. BEŞİR DANDIL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif güç filtreleri = Active power filters ; Güç kalitesi = Power quality ; Harmonikler = Harmonics ; Histerezis akım kontrolü = Hysteresis current control ; Reaktif güç kompanzasyonu = Reactive power compensation

Özet:
Günümüzde doğrusal olmayan yüklerin kullanımının yaygınlaşması, elektrik güç kalitesi problemlerinin de artmasına neden olmuştur. Bu problemlerin başında harmonik kirlilik ve reaktif güç çekilmesi gelmektedir. Geleneksel olarak, harmonik kompanzasyonu pasif filtreler ile gerçekleştirilmektedir ancak bu tür filtreler soruna tek boyutlu bir çözüm getirmektedir. Pasif filtreler sabit kompanzasyon karakteristikleri ve büyük güçlerde karşılaşılan boyut olumsuzlukları gibi dezavantajlara sahiptirler. Tüm bu bahsedilen nedenlerden dolayı pasif filtreler harmoniklerin bastırılmasında yetersiz kalmaktadır. Gelişen mikro işlemci ve güç elektroniği teknolojileri, harmonik ve reaktif güç kompanzasyonunu aynı anda gerçekleştirebilen aktif güç filtrelerinin kullanılmasına olanak tanımıştır.Bu tez çalışmasında, harmonik ve reaktif güç kompanzasyonu işlemlerini aynı anda yapabilen iki seviyeli evirici tabanlı bir Paralel Aktif Güç Filtresinin (PAGF) benzetim modeli Matlab/Simulink paket programı kullanılarak oluşturulmuştur. Oluşturulan benzetim modeli; dengeli üç fazlı şebeke, iki seviyeli evirici, eviriciyi şebekeye bağlamak için bir bağlantı endüktansı, bir denetim birimi ve doğrusal olmayan yüklerden oluşmaktadır.PAGF denetim birimi şebeke gerilim ve akım dalgalarını ölçerek, reaktif güç ve harmonik kompanzasyonu için gerekli olan referans işaretleri belirler. Bu çalışmada referans işaret çıkarma yöntemlerinden frekans alanında Fourier yöntemi ve zaman alanında ise anlık reaktif güç teoremi (ARGT) ve senkron referans çatı yöntemi (SRÇY) kullanılmıştır. Evirici çıkışında referans işaretlerin üretilebilmesi için evirici akım denetimi gerçekleştirilmelidir. Bu çalışmada akım denetim yöntemi olarak iki seviyeli histerisiz bant akım denetleyici (HBAD) kullanılmıştır. HBAD kolay uygulanması ve dayanıklı yapısı ile sık kullanılan bir denetim algoritmasıdır. Bunun yanında sabit ve bilinen bir anahtarlama frekansına sahip olmaması en önemli dezavantajıdır. Benzetim modeli üzerinde her üç referans işaret çıkarma yöntemine ait algoritmalar çalıştırılmış ve PAGF dinamik performansı farklı zamanlarda devreye giren iki doğrusal olmayan yük kullanılarak gösterilmiştir. Elde edilen grafiksel sonuçlar sunulmuştur.

Abstract:
Today, expansive using of non-linear loads increases existing of troubles in power quality. Harmonic pollution and drawing reactive power lead those troubles. Conventionally, harmonic compensation is carried out by using of passive filters. On the other hand those filters solve problems limitedly. Passive filters have some drawbacks like fixed compensation characteristic and large sizes. Because of whole reasons mentioned, passive filters are inadequate at suppressing harmonics. Advancement on power electronics and micro-processor technologies made active power filters which can simultaneously compensate reactive power and harmonics, used more popularly.In this thesis, a simulation model of two-level inverter based shunt active power filter is built in Matlab/Simulink software to compensate harmonic and reactive power simultaneously. Designed simulation model consists of a balanced grid, two-level inverter, a coupling inductance between grid and inverter, control unit and non-linear loads.Control unit of shunt active power filter extracts required reference signals for compensating reactive power and harmonics by sensing grid voltage and current waves. In this study, fast Fourier method in frequency domain and instantaneous reactive power theory and synchronous reference frame method in time domain are used for reference extracting process. Control of inverter output current is necessary to generate reference signals. In this study, two-level hysteresis band current controller is used as current modulator. Hysteresis band current controller is mostly preferred because of its easy implementation and robust structure. Besides, including undefined and floating switching frequency is the most known disadvantage of it. Each reference extracting method is executed through simulation model and dynamic performance of shunt active power filter is shown by cooperation of two non-linear loads operated at different times. Graphical results are obtained and presented.