Çok seviyeli evirici tabanlı aktif güç filtresi tasarımı ve uygulaması
Design and application of multilevel inverter based active power filter
Yazar: KORHAN KARAARSLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BİROL ARİFOĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Aktif güç filtreleri = Active power filters

Özet:
Bu tez çalışmasında öncelikle literatürde var olan aktif güç filtresi uygulamaları hakkında yapılan çalışmalar incelenmiştir. İncelemeler neticesinde birçok avantajlarından dolayı ön plana çıkan çok seviyeli eviricilerin aktif güç filtresi uygulamalarında tercih edildiği görülmüştür. Bu noktadan yola çıkarak, çok seviyeli kaskat bağlı yarım H-köprü evirici yapısı harmonik filtreleme amacıyla aktif güç filtresi uygulamasında ilk defa kullanılmıştır. Bu evirici yapısı, anahtarlama elemanı sayısı bakımından literatürde aktif güç filtresi uygulamalarında kullanılan diğer çok seviyeli eviriciler ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda avantajları ortaya koyulan evirici için simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Farklı harmonik bozunuma sahip yük durumları için yapılan simülasyonlarda seri ve paralel aktif güç filtresi uygulamaları ile akım ve gerilim harmonikleri filtrelenmiştir. Evirici çıkış gerilimi seviye sayısının farklı olduğu durumlar için simülasyonlar tekrarlanmıştır. Simülasyonlardan sonra, bir aktif güç filtresi evirici birimi prototipi imal edilmiştir. Karşılaştırma yapabilmek amacıyla simülasyonu gerçekleştirilen tüm durumlar pratik olarak tekrarlanmıştır. 
Çok seviyeli kaskat bağlı yarım H-köprü evirici yapısına ait anahtarlama sinyallerini elde etmek amacıyla yeni bir anahtarlama stratejisi geliştirilmiştir. Bu strateji geliştirilen formüller yardımıyla matematiksel olarak ifade edilmiştir. 
Çok seviyeli kaskat bağlı yarım H-köprü evirici tabanlı aktif güç filtresi uygulamaları için yapılan simülasyon ve deneysel çalışmalarda toplam harmonik bozunum değerinin seviye modülü sayısına bağlı olarak azaldığı görülmüştür. Ayrıca, anahtarlama elemanı sayısı, anahtarlama frekansı, verim, kontrol kolaylığı ve çıkış filtresi gereksinimi gibi konular dikkate alındığında önerilen aktif güç filtresinin avantajlarının olduğu yapılan simülasyon ve deneysel çalışmalar ile ispatlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, existing studies about active power filtering in the literature are examined. It is observed that multilevel inverters, which come to foreground due to their many advantages are often preferred in active power filter applications. In this thesis, half-bridge cascaded multilevel inverter topology is used for the first time in active power filtering for harmonic compensation. This inverter topology is compared with other multilevel inverters used in active power filter applications in the literature in terms of the number of switching elements. Simulation studies are carried out for the inverter, which is advantageous in comparison. Current and voltage harmonics are filtered through series and parallel active power filter applications in simulations for loading conditions with different harmonic distortion. Simulations are repeated in cases where the number of inverter output voltages is different. After the simulations, an active power filter inverter unit is realized. In order to make comparisons, all simulated cases are practically repeated.
A new switching strategy is developed to obtain switching signals for the half-bridge cascaded multilevel inverter. This strategy is expressed mathematically thorough developed formulas.
It is observed that the total harmonic distortion decreases with the number of level modules in simulations and experimental studies for the half-bridge cascaded multilevel inverter based active power filter applications. Furthermore, it is proven by simulations and experimental studies that the proposed active power filter has advantages in terms of the number of switching elements, switching frequency, efficiency, ease of control and output filter requirement.