Sabit kondansatörlü tristör kontrollü reaktör ile güç katsayısının düzeltilmesi
Power factor correction with fixed capacitor thyristor controlled reactor
Yazar: ALİ KÖSE
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN BAYINDIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Reaktif güç kompanzasyonu = Reactive power compensation ; Statik kompanzasyon = Static compensation

Özet:
Bu çalışmada reaktif güç isteği anlık olarak değişen endüstriyel yükler için gerçek zamanlı bir enerji izleme sistemi ve reaktif güç kompanzasyonu gerçekleştirilmiştir. Reaktif güç kompanzasyonu yapılacak sistemin elektriksel parametreleri ölçme kartları yardımıyla okunmakta ve çok sayıda kanaldan eş zamanlı örnekleme alma özelliğine sahip olan bir veri toplama kartı aracılığıyla bilgisayara aktarılmaktadır. Bilgisayara aktarılan bu verilerin analizi MATLAB programında hazırlanan yazılım yardımıyla gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmektedir. Visual Studio C# programında hazırlanan görsel kullanıcı arayüzü üzerinden yüklerin ve kompanzasyon sisteminin kontrol işlemleri gerçekleştirilirken ölçüm yapılan güç sistemine ait akım, gerilim, güç katsayısı ve güç değerleri sayısal ve grafiksel olarak izlenebilmektedir. Ayrıca güç sisteminde meydana gelen akım harmoniklerinin dağılımı grafiksel olarak kullanıcıya sunulmaktadır. Elde edilen veriler çok kısa aralıklarla veritabanına kaydedilerek geçmişe dönük sorgulama da yapılabilmektedir. Sistemin kompanzasyon işlemi bir mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen sabit kondansatörlü tristör kontrollü reaktör tipi kompanzatör ile gerçekleştirilmektedir. Öncelikle kompanzatörün iyi bir şekilde tasarlanması için Simulink benzetimleri yapılarak sistemin değişimlere gösterdiği tepkileri incelenmiştir. Önemli sonuçlar elde edildikten sonra sistem, gerçek zamanlı olarak uygulanmıştır. Uygulamada, güç katsayısı sıfır geçiş detektörleri tarafından tespit edilmektedir. Güç katsayısını iyileştirmek ve istenilen sınırlar içerisinde tutabilmek için tristörlerin uygun açılarda sürekli tetiklenmesi sağlanmaktadır. Laboratuvar şartlarında değişik çalışma koşullarında test edilen sistemin hızlı ve hassas bir kompanzasyon gerçekleştirdiği görülmüştür. Sonuç olarak tasarlanan çalışma ile özgün, güncellenebilir ve kolay kullanılabilir bir enerji izleme ve kompanzasyon sistemi elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, a real-time energy monitoring and reactive power compensation system is realized for the industrial loads, reactive power demand of which varies momentarily. Electrical parameters of the system to be compensated is acquired by the measurement cards designed and then transferred to the computer via a data acquisition card which is capable of receiving simultaneous sampling from multiple channels. Analysis of the data is carried out in real time via using the prepared software in MATLAB program. During the control operation of the load and the compensation process, current, voltage, power factor and power values of the power system can also be observed numerically and graphically through a visual user interface which is prepared in Visual Studio C# program. Furthermore, harmonics of the power system are presented graphically on the interface screen. The obtained data is saved into database in very short time intervals and recent data can also be monitored by running simple queries on the database. Compensation operation of the system is performed by a microcontroller based fixed capacitor-thyristor controlled reactor type compensator. In order to decide the best design for compensator, some simulations of the system have been examined in Simulink at first. Once the considerable results have been obtained, the system has been applied in real time conditions. In real time study, the power factor has been detected by zero-crossing detectors. To improve and fix the power factor within desired limits, switching angles of the thyristors have been controlled continuously. The system has been tested in laboratory conditions under several types of operational conditions and it has been observed from the experimental tests that the system achieves the compensation process quickly and considerable accurately as well. In conclusion, an original, updatable and user friendly energy monitoring and compensation system has been obtained as a result of this study.