Yeni bir denetim algoritmalı paralel aktif güç filtresi ile akım harmoniklerinin azaltılması
Decreasing of current harmonics via parallel active power filter using a new control algorithm
Yazar: ÖMER ALİ KARAMAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET CEBECİ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Adaptif filtreler = Adaptive filters ; Aktif güç filtreleri = Active power filters ; Güç kalitesi = Power quality ; Harmonik distorsiyon = Harmonic distortion

Özet:
Bu tezde, doğrusal olmayan yüklerin neden olduğu harmonikleri gidererek kaynak tarafına yansımasını önlemek ve aynı zamanda reaktif güç kompanzasyonu yapmak için yeni bir kontrol algoritması önerilmiştir. Bu yapı, Adaptif Harmonik Enjekte (AHE) algoritmasını kullanan üç fazlı Paralel Aktif Güç Filtresi kontrol mekanizmasıdır.  Önerilen AHE algoritması zaman alanında yeni uyarlanabilir referans akım çıkartma metodudur. AHE algoritması referans akımı belirlemek için kullanılan normalleştirilmiş en küçük kareler yöntemine dayanmaktadır. Sunulan Paralel Aktif Güç Filtresi mekanizması iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşama, harmonikli akımları belirlemek için referans akımın çıkarılmasıdır. AHE algoritması referans akımı çıkartmak için harmoniklerin uygun genliklerini ve fazlarını çevrimiçi ve anlık olarak doğru bir şekilde tahmin etmektedir. Tahmin edilen faz ve genlik bilgileri sinüs ve kosinüs değerleri ile çarpılarak istenilen genlik ve fazda bir harmonik değeri elde edilmektedir. İkinci aşamada elde edilen harmonikli akımların sisteme ters fazda enjekte edilmesi için evirici anahtarlama sinyalleri üretilir. Bu amaçla evirici anahtarlama sinyallerinin üretilmesi için gereken kapı işaretleri, akım denetleme yöntemleri yardımıyla elde edilir. Bu çalışmada eviricinin anahtarları için kapı işaretleri, Histerisiz Bant Akım Denetleyici kullanılarak elde edilmiştir. Ele alınan sistemin hem AHE yöntemiyle hem de Senkron Referans Çatı Denetim, Anlık Reaktif Güç Teorisi Denetim ve Hızlı Fourier Dönüşüm Yöntemleri ile benzetim çalışmaları yapılmıştır. Özellikle beş farklı yükün ele alındığı örnek sistemde; yükler önce sırayla ve daha sonra da toplam yükün %50 ve %90'ı devreye alınarak, dört yöntemin dinamik cevabı incelenmiştir. AHE yönteminde THB, sırasıyla %1,2, %1 ve %0,83'e düşmüştür. Diğer üç yöntemde ise THB, IEEE-519 standartlarında önerilen %5 değerinin üstünde kalmıştır. Gerçekleştirilen çalışmalar, bu tezde önerilen AHE yönteminin, harmonik giderme ve reaktif güç kompanzasyonu yapma konusunda oldukça başarılı bir yöntem olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
In this thesis, a Parallel Active Power Filter (PAPF) control mechanism via a novel Adaptive Harmonic Injection (AHI) algorithm is proposed in order to filter out harmonics generated by non-linear loads and carry out reactive power compensation. This is a three-phase Parallel Active Power Filter control mechanism that uses the AHI algorithm. The proposed AHI algorithm is a novel adaptive reference current extraction method that operates in the time domain. The AHI algorithm is based on the normalized least mean square method that is used to determine the reference current. The presented PAPF mechanism is composed of two stages. The first stage is the extraction of reference current to determine currents with harmonics. The AHI algorithm accurately estimates the proper amplitudes and phases of the harmonics online in order to extract the reference current. By accurately multiplying the estimated phase and amplitude information with sine and cosine values, a harmonic value is obtained in the desired amplitude and phase. In the second stage, the inverter switching signals are generated to  inject the obtained harmonic currents to system in reverse phase. The gate signals required to trigger the inverter switches are obtained by means of current controller methods. In this study, gate signals for the inverter's switches were obtained using a hysteresis band current controller (HBAD). The system adressed was simulated by both AHI method and other Synchronous Reference Frame, Instantaneous Reactive Power Theory and Fast Fourier Transformation methods. 
In the example system where five different loads were handled; the loads were analyzed in order, and then 50% and 90% of the total load were taken into account. In the AHI method, THB decreased to 1.2%, 1% and 0.83%, respectively. In the other three methods, THB remained above the recommended value of 5% in IEEE-519 standards. Studies have shown that the AHI method proposed in this thesis is a very successful method for harmonic removal and reactive power compensation.