Dalgacık dönüşümü tabanlı dinamik gerilim düzenleyici tasarımı

Abstract

DALGACIK DÖNÜŞÜMÜ TABANLI DİNAMİK GERİLİM DÜZENLEYİCİTASARIMIÖmer Özgür GENCERAnahtar Kelimeler: Güç Kalitesi, Gerilim Düşmesi, Dinamik Gerilim Düzenleyici, DalgacıkDönüşümü, AC/AC Dönüştürücü, Dspic Mikrokontrolör.Özet: Gerilim düşmesinin önlenmesi için geliştirilen birçok yöntem vardır. Bu konudayapılan çalışmalar sonucunda yeni bir gerilim düşümü kompanzasyon sistemi olan DinamikGerilim Düzenleyiciler (D.G.D) geliştirilmiştir. Güç sisteminde oluşan bir arıza sonucugerilimde bir düşme oluştuğunda D.G hassas yüklerin gerilim düşmesinden etkilenmemesinisağlar.Gerilim düşmesinin etkilerinin önlenmesinde ilk adım, belirlenen noktada gerilim düşmesininoluşma sıklığının, hangi sürede oluştuğunun ve hangi genlikte oluştuğunun belirlenmesidir.Gerilim düşmesinin başlangıç, bitiş anları, düşme miktarı, düşme süresi ve faz atlamasınınbelirlenmesinde kullanılan bazı yöntemler mevcuttur. Bu yöntemlerin çoğu sinyal işlemetekniklerine dayanmaktadır.Bu çalışmada yeni bir D.G.D tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla önce D.G.D ile genelbilgiler verilmiş, mevcut tasarımların özellikleri ve geliştirilebilecek yönleri ele alınmıştır. İlkolarak dışarıdan bir DC kaynak içeren D.G.D modeli MATLAB/Simulink programı ile tekfazlı ve üç fazlı olarak tasarlanmış, kurulan modelde farklı gerilim kompanzasyon yöntemlerikarşılaştırılmıştır. Daha sonra dışarıdan bir gerilim kaynağı içermeyen özel bir D.G.D tasarımısunulmuştur. Bu tasarımda gerilim düşmesinin başlangıç, bitiş noktaları ile gerilim düşmemiktarının belirlenmesi için bir algoritma geliştirilmiştir. Farklı frekans aralıklarındakidalgacık sinyallerinin zamana bağlı değişimin veren Ayrık Dalgacık Yöntemi, geliştirilenalgoritmanın temelini oluşturmaktadır. Geliştirilen algoritmanın performansının denenmesiamacıyla mikroişlemci tabanlı bir sinyal işleme deney düzeneği hazırlanmıştır. Genliği vesüresi ayarlanabilen gerilim sinyali programlanabilir AC güç kaynağından elde edilmiştir.Farklı miktar ve sürelerde oluşturulan gerilim düşmelerinde geliştirilen algoritma denenmiş vesonuçlar kaydedilmiştir. Dışarıdan bir gerilim kaynağına gerek duymayan AC/ACdönüştürücü devresi ile yük geriliminin düşme anında sabit kalması sağlanmıştır. AC/ACdönüştürücü devresinin tasarımı ile en az sayıda yarıiletken eleman ve basit bir kontroldevresi gerçeklenmiştir.ÖRNEK:TÜRKÇE ÖZET 2DALGACIK DÖNÜŞÜMÜ TABANLI DİNAMİK GERİLİM DÜZENLEYİCİTASARIMIÖmer Özgür GENCERAnahtar Kelimeler:Özet: (250 kelimeyi geçmeyen Türkçe özet) Gerilim düşmesinin önlenmesi için geliştirilenbirçok yöntem vardır. Bu konuda yapılan çalışmalar sonucunda yeni bir gerilim düşümükompanzasyon sistemi olan Dinamik Gerilim Düzenleyiciler (D.G.D) geliştirilmiştir. Güçelektroniği tabanlı bu kompanzatör hassas yükler ve şebeke arasına bağlanır. Güç sistemindeoluşan bir arıza sonucu gerilimde bir düşme oluştuğunda D.G.D aktif ve reaktif güçkompanzasyonu yaparak hassas yüklerin gerilim düşmesinden etkilenmemesini sağlar.D.G.D'nin boyutlandırılması kompanze edilecek yükün büyüklüğüne, gerilim düşmeninsüresi ve genliğine bağlıdır. Gerilim düşmesinin etkilerinin önlenmesinde ilk adım, belirlenennoktada gerilim düşmesinin oluşma sıklığının, hangi sürede oluştuğunun ve hangi genlikteoluştuğunun belirlenmesidir. Gerilim düşmesinin başlangıç, bitiş anları, düşme miktarı, düşmesüresi ve faz atlamasının belirlenmesinde kullanılan bazı yöntemler mevcuttur. Buyöntemlerin çoğu sinyal işleme tekniklerine dayanmaktadır.Bu çalışmada D.G.D ile genel bilgiler verilmiş, mevcut tasarımların özellikleri vegeliştirilebilecek yönleri ele alınmıştır. Harici bir DC kaynak içeren D.G.D modeligeliştirilmiş, kurulan modelde farklı gerilim kompanzasyon yöntemleri yapılan simülasyonlarile karşılaştırılmıştır. Geliştirilen özel bir D.G.D tasarımı sunulmuştur. Bu tasarımda gerilimdüşmesinin başlangıç, bitiş noktaları ile gerilim düşme miktarının belirlenmesi için biralgoritma geliştirilmiştir. Farklı frekans aralıklarındaki dalgacık sinyallerinin zamana bağlıdeğişimin veren Ayrık Dalgacık Yöntemi, geliştirilen algoritmanın temelini oluşturmaktadır.Geliştirilen algoritmanın performansının denenmesi amacıyla mikroişlemci tabanlı bir sinyalişleme deney düzeneği hazırlanmıştır. Genliği ve süresi ayarlanabilen gerilim sinyaliprogramlanabilir AC güç kaynağından elde edilmiştir. Farklı miktar ve sürelerde oluşturulangerilim düşmesinde geliştirilen algoritma denenmiş ve sonuçlar kaydedilmiştir. Harici birgerilim kaynağına gerek duymayan AC/AC dönüştürücü devresi ile yük geriliminin düşmeanında sabit kalması sağlanmıştır. AC/AC dönüştürücü devresinin tasarımını en az sayıdayarıiletken eleman ve basit bir kontrol devresi gerektirmektedir.Anabilim Dalı : Elektrik Mühendisliği BölümüTezin Türü : DoktoraTez Danışmanı : Prof. Dr. Semra ÖZTÜRKJüri Üyeleri :Tezin Enstitüye Verildiği Tarih :Tezin Savunulduğu Tarih :

DESIGN OF WAVELET TRANSFORM BASED DYNAMIC VOLTAGE RESTORERÖmer Özgür GENCERKeywords: Power Quality, Voltage Sag, Dynamic Voltage Restorer, Wavelet Transform,AC/AC Converter, Dspic Microcontroller.Abstract: Voltage sags are the most severe type of power quality disturbances. The financialconsequences of disturbances can be extremely high if they result in plant trips andconsequent failure of a continuous process. There are several mitigation solutions available toreduce the severity of voltage sags. Since the demand for more efficient mitigation solutionsis rising a new device called the Dynamic Voltage Restorer (DVR) has been developed. It is apower electronic based converter installed at the interface of the customer equipment and thepoint of electricity supply.This thesis presents a general description and the operating principles of the DVR, followedby a new design of this custom power device. An innovative modeling technique useful forthe design of a dynamic voltage restorer with an external DC power source for distributionsystems is presented. A new algorithm to detect the starting, end points and the magnitude ofvoltage sags is proposed. The Discrete Wavelet Transform is used to detect fast changes in thevoltage signals, which allows time localization of differences frequency components of asignal with different frequency wavelets. A digital signal microprocessor-based hardwaresystem is used to test proposed algorithm in real-time with dsPIC. The algorithm isdemonstrated via case studies. The injected voltage is applied to critical load over an AC/ACconverter without an external power supply. The output voltage can be varied in a continuousmanner. The designed system has a cost benefit in the reduction of number of switches andthe control logic.