Birleşik güç kalite düzenleyicisinin senkron referans yapı tabanlı uygulama tasarımı ve analizi
Syncronous reference frame based application design and analysis of unified power quality conditioner
Yazar: METİN KESLER
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN ÖZDEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Güç kalitesi = Power quality ; Harmonikler = Harmonics

Özet:
ünümüzde modern güç dağıtım sisteminin bileşenleri olan güç elektroniği temelli cihazlar hızlı bir şekilde artmaktadır. Bu cihazlar, güç işletmelerinde esnek denetim, düşük maliyet ve boyutlarının küçük olması gibi çok yönlü avantajlar sunmaktadır. Diğer yandan, bu cihazların işletilmesi, harmoniklerin oluşmasına ve reaktif güç bileşenleri gibi güç kalitesi problemlerinin üretilmesine sebep olmaktadır. Ayrıca, modern cihazlar kendilerine güç sağlayan gerilim kaynaklarına karşı oldukça duyarlı hale gelmektedirler. Bu yüzden, güç kalitesinin artırılması dağıtım sisteminin sağlıklı ve verimli çalışmasını sağlayarak güç kayıplarının azaltılmasına sebep olmakta ve böylece maliyetler açısından kazanç sağlamaktadır.Aktif güç filtreleri ve geleneksel pasif filtreler, bazı güç kalitesi problemlerini gidermek için oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Birçok güç kalitesi problemlerini eşzamanlı olarak düzelten çok yönlü çözüm üreten cihazlar son zamanların ilgi odağı haline gelmektedir. Birleşik güç kalite düzenleyicisi (BGKD), güç kalitesi problemlerini çok yönlü olarak düzelten önemli bir aktif güç filtre sistemidir. BGKD, ortak DA-bara hattına arka arkaya bağlı iki adet gerilim kaynaklı evirici içermektedir. Bu eviricilerden birincisi, ayarlı bir gerilim kaynağı olarak seri aktif güç filtresi (SAGF) ve diğer evirici ise ayarlı bir akım kaynağı olarak paralel aktif güç filtresi (PAGF) işlevinde çalıştırılmaktadır.Bu tez çalışmasında, farklı gerilim ve yük koşullarında BGKD sisteminin kompanzasyon kapasitesini artıran senkron referans yapı tabanlı yeni bir denetim yöntemi önerilmektedir. Geleneksel yöntemlere göre sistem parametrelerinin verimli kullanılması sonucunda, BGKD sistemi daha etkin ve performaslı işletilmekte ve kurulum maliyetlerini azaltmaktadır. Teorik analizler ve 10kW'lık deneysel test çalışmalar sonucunda önerilen BGKD denetim yönteminin uygulanabilirliği ve geçerliliği kanıtlanmaktadır. Önerilen BGKD denetim yöntemi doğrusal olmayan yük ve harmonikli kaynak gerilimi koşullarında performans değerlendirilmesi yapıldığında, kaynak gerilimi ve yük akımı harmonikleri etkili bir şekilde kompanze edilmektedir.

Abstract:
Power electronics based equipments are rapidly increasing as key components in the present modern power distribution system. Power processing utilizing these devices offer vast advantages such as flexible control, cost reduction, overall size optimization, etc. On the other hand, operations of these devices give rise to some of the serious power quality problems, such as, the reactive power requirement and generation of harmonics. Moreover, modern equipments are becoming highly sensitive to the voltage supplied to them. Hence, improving the quality of power can not only make the power distribution systems healthier and more efficient, but also results in reduced power losses, and thus saving in terms of costs.Active power filters and conventional passive filters are widely used to eliminate some of the important power quality problems. Recent trends are geared towards the realization of multitasking devices which can tackle several power quality problems simultaneously. The unified power quality conditioner (UPQC) is one of the most versatile active power filters that can compensate significant power quality issues. UPQC consists of two voltage source inverters connected back to back with each other sharing a common self-supporting DC link. One inverter is controlled as a variable voltage source in same manner as in the series active power filter (APF), and the other as a variable current source which is similar in operation as that of the shunt APF. The shunt APF is usually connected across the loads to compensate for all current-related problems such as the reactive power compensation, current harmonic compensation and load unbalance compensation. The series APF can compensate all voltage-related problems, such as voltage harmonics, voltage sag, voltage swell, flicker, voltage interruption, etc.The present Ph.D. thesis proposes a novel control concept based on SRF method in which improves the UPQC compensation capabilities under different load and mains voltage conditions. This eventually results in a better utilization of the system parameters, and ultimately in the reduction of the overall cost of UPQC. Experimental test results obtained from a laboratory model of 10 kVA, along with a theoretical analysis are shown to verify the viability and effectiveness of the proposed UPQC control method. The performance evaluation of the propsoed approach under distorted source voltage and the non-linear load, the UPQC with the proposed control method, effectively compensates the harmonics in source voltage and load current.