Elektrik enerji sistemlerinde oluşan harmoniklerin filtrelenmesinin bilgisayar destekli modellenmesi ve simülasyonu

Abstract

ÖZET ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU Elektrik enerjisine duyulan talebin her geçen gün artması ve gün geçtikçe ilerleyen teknoloji ile sistemdeki yükler çeşitlilik kazanmıştır. Sistemdeki bu yüklenmenin her zaman lineer olması istenir. Ancak son yirmi beş yılda ilerleyen yarı iletken teknolojisinin büyük etkisi ile sistemdeki nonlineer yüklerde artma görülmüştür. Nonlineer yükler, akım ve gerilim karakteristiği doğrusal olmayan yüklerdir. Sistemdeki bu nonlineer yükler sistemde harmonik akımları ve harmonik gerilimleri meydana getirirler. Oluşan harmonikli akım ve gerilimlerde sistemde bulunan lineer yüklerde bile lineerliğin bozulmasına sebep olabilir. Harmonik oluşumuna sebep olan başlıca yükler; güç elektroniği elemanları, transformatörler, döner makineler, kesintisiz güç kaynaklan (UPS) dır. Harmonikler, sistemdeki elemanlarda; ek enerji kayıplarına, ısınmalara, yalıtımlarının zorlanmasına, bazı durumlarda zarar görmelerine ve devre dışı kalmalarına yol açarlar. Harmoniklerin, sistem üzerinde meydana getirdikleri bu önemli etkilerden dolayı oluşmadan veya oluştuktan sonra giderilmesi gerekmektedir. Harmonik oluşturan kaynaklar üretilirken harmonik oluşumunun engellenmesi en önemli giderilme yöntemlerinden birisidir. Diğer bir önemli yöntem ise harmonik filtreler yoluyla harmoniklerin süzülmesidir. Bu çalışmada; öncelikle harmoniklerin tanımı yapılarak, nasıl ve neden oluştukları, elektrik enerji sistemi üzerindeki etkileri, filtreleme yöntemleri matematiksel analizleri yapılarak incelenmiştir. Daha sonra örnek olarak alınan bir elektrik enerji tesisinin modeli MATLAB programında oluşturularak simülasyonu yapılmıştır. Bu simülasyon devresi üzerine aktif ve pasif filtre ayrı ayrı uygulanarak sistemin bu filtrelere verdiği cevaplar incelenerek yorumlanmıştır. Temmuz, 2003 Mehmet SUCU VI

ABSTRACT COMPUTER AIDED MODELING AND SIMULATION OF OCCURED HARMONICS FILTERING IN ELECTRIC ENERGY SYSTEMS Electrical loads at the energy systems have been variated with the increasing demand and improvement of the technology. The load linearization is always wanted in these systems. But the increament has been shown in nonlinear loads for the system with the in fluence of solid-state technology during last twenty five years. Nonlinear loads are the loads which current and voltage characteristics are nonlinear. These nonlinear loads in the system create current and voltage harmonics. Current and voltage harmonics cause of distruption in linear loads of the system. The loads which cause the harmonics are power electronic elements, transformers, rotating machines, and uninterrupted power supplies (UPS). Harmonics cause several problems at the system elements like additional energy losses, warming ups, forcements of isolation and damages in any cases. Because of these important harmonic effects on the system, these have to removed before or after their occurence. One of the another important method is preventing of harmonic production in the sources. The other important one is filtration of harmonics with using harmonic filters. In this study, first of all harmonics are defined and explained why and how they are occured in the energy systems. Their effects on the energy systems were examined and mathematical analyses of Alteration methods were done. After that the sample electric energy system model was simulated using MATLAB programme. In this simulation circuit, active and passive filters were applied one by one and system answer were examined. July, 2003 Mehmet SUCU VII