Düşük güçlü uygulamalar için aktif harmonik filtre tasarımı
Designing of active harmonic filter for low power applications
Yazar: EMRE ÖZER
Danışman: PROF. DR. BEKİR SIDDIK BİNBOĞA YARMAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif güç filtreleri = Active power filters

Özet:
Elektrik enerjisine olan talebin her geçen gün artması beraberinde güç kalitesi kavramını da getirmiştir. Güç kalitesi parametrelerinden biri olan sinüzoidal dalga şekli, güç dağıtım sisteminin ve sisteme bağlı yüklerin arızasız ve güvenli bir şekilde çalışabilmesi için gerekli şartlardan biridir. Ancak sisteme bağlanan bazı elemanların doğrusal olmayan gerilim-akım karakteristikleri sistemde harmoniklerin doğmasına neden olur.
Güç sisteminin ve sistemdeki yüklerin zarar görmesini engellemek için harmoniklerin standartlarla belirlenen sınır değerlerin altında tutulması gerekmektedir. Harmoniklerin bastırılması için kullanılan en güncel yöntem aktif harmonik filtrelerdir. Aktif harmonik filtreler; şebekedeki harmoniklerin elde edilmesi ve şebekeye aynı genlikte fakat zıt fazda enjekte edilmesi esasına dayanır. Aktif harmonik filtrelerin performansı, evirici özelliklerine, akım kontrol stratejisine ve referans işaretlerin doğruluğuna bağlıdır. Hızlı ve hassas harmonik algılama aktif harmonik filtre tasarımı için önemli faktörlerden biridir. 
Bu çalışmada aktif harmonik filtreler için bir harmonik algılama yöntemi önerilmiştir. Yöntemde harmonik bileşenler, temel bileşeninin bir çentik filtre ile bastırılması ile elde edilmiştir. Çentik filtre bir band geçiren filtre ve bir toplayıcı kullanılarak tasarlanmıştır. Band geçiren filtre ile elde edilen temel bileşen harmonikli işaretten çıkarılarak harmonik bileşenler elde edilmiştir. Band geçiren filtre, merkez frekansının kontrol edilmesine olanak sağlayan anahtarlamalı kapasitör filtre ile tasarlanmıştır. Yapılan deneylerde, temel bileşenin ve harmonik bileşenlerin birbirinden ayrılmaları başarılmıştır.

Abstract:
The development of the power quality concept has been brought by the ever-increasing demand for electricity. One of the required conditions for safely operating electric power system and connected loads is sinusoidal waveform. However, nonlinear characteristic of loads causes harmonics.
Harmonics must be kept below the limit values specified by the standards to prevent damage to the power distribution system and loads. The active harmonic filters are current method for reducing the harmonics. Active harmonic filters basically work by detecting the harmonics and injecting these harmonics with the same magnitude but opposite phase into the power system. The performance of an active harmonic filters depends on the inverter characteristics, current control strategy and the accuracy of the reference signal. Fast and precise harmonic detection is one of the key factors in designing active harmonic filters. 
A harmonic detection method for active harmonic filters has been proposed in this study. Harmonic components are achieved by suppressing fundamental component of a distorted wave by a notch filter. The notch filter is designed by a band pass filter and an adder. Fundamental component of distorted wave has been filtered by fourth order band pass. Then harmonic components are obtained by removing fundamental component from the distorted wave. The band pass filter is designed with a switched capacitor filter that allows controlling the center frequency. The separation of the fundamental component and harmonic components from each other has been achieved during the experimental studies.