Kesintisiz güç kaynaklarında çıkış harmoniklerinin bastırılması ve giriş güç katsayısının düzeltilmesi

Abstract

KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARINDA ÇIKIŞ HARMONİKLERİNİN BASTIRILMASI ve GİRİŞ GÜÇ KATSAYISININ DÜZELTİLMESİ Numan Sabit ÇETİN Anahtar Kelimeler: Kesintisiz güç kaynağı, çevirici, evirici, harmonik, harmonik analizi, Fourier analizi, darbe genişlik modülasyonu, toplam harmonik distorsiyonu, filtre, güç katsayısı, kompanzasyon, statik kompansatör, tristör kontrollü reaktör, tristör anahtarlamalı kondansatör, harmonik rezonans. Özet: Güç hattı parazitleri için kesintisiz güç kaynaklan (K.G.K.) hala en popüler çözümdür. K.G.K., hayati önem taşıyan sistemler ve gerçek zamanlı veri işleme donanımları gibi kritik yüklere güç sağlamak için fiili bir gereklilik olmaktadır. Bu çalışmada, önce K.G.K. ve bunlara ait çeviriciler teorik olarak incelenmiştir. İzleyen bölümlerde harmonik analizi için metotlar açıklanmıştır. MATLAB programı aracılığı ile farklı dalga şekillerinin Fourier analizleri, sentezleri ve spektrum analizleri grafiksel olarak gerçekleştirilmiştir. Çıkış dalga şeklinin temel bileşeni sinüs olmasına rağmen, temel frekansın katlarındaki harmonikleri de içermektedir. Ancak bu harmonikler, darbe genişlik modülasyonu (D.G.M.) gibi değişik anahtarlama metotlarıyla azaltılabilir. K.G.K. ' nın çıkışındaki harmoniklerin bastırılması amacıyla D.G.M. ele alınmıştır. Bir D.G.M.' lu sürücünün Pspice simulasyonu gerçekleştirildikten sonra, bir fazlı D.G.M.' lu köprü evirici simüle edilmiştir. Daha sonra bu simülasyonlara ait dalga şekilleri ve Fourier transformları verilmiştir. Bilindiği üzere bütün harmonikler evirici devresinde yok edilemez. Bu yüzden evirici çıkışında alçak geçiren filtre kullanılır. Filtre dizaynı ile ilgili teorik bilgiler aktarılarak Butterworth (3. Derece)alçak geçiren filtresi realize edilmiştir. Daha sonra bu filtre önceden simülasyonu yapılan D.G.M.' lu eviricinin çıkışma uygulanmıştır. Bu simülasyon da Pspice programı aracılığı ile gerekleştirilmiş ve tüm grafiksel sonuçlar gösterilmiştir. Son olarak, güç faktörü düzeltmeyle ilgili teorik bilgiler verilmiş ve D.G.M.'lu çeviriciler aracılığı ile güç faktörü kontrolü açıklanmıştır.

OUTPUT HARMONICS SUPPRESSION and INPUT POWER FACTOR CORRECTION IN THE UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLIES Numan Sabit ÇETİN Keywords: Uninterruptible power supply, converter, inverter, harmonic, harmonic analysis, Fourier analysis, Pulse width-modulation, total harmonic distortion, filter, power factor, compensation, static var compensation, thyristor-controlled reactor, thyristor-switched capacitor, harmonic resonance. Abstract: Uniterruptible power supplies (UPS's) are still the most popular solution for power line disturbance. UPS's are become a virtual necessity for powering critical loads, such as life safety systems and real-time data processing equipment. In this study, firstly UPS's and types of converters used in UPS's have been investigated theoretically. In the following sections the methods for harmonic analysis have been explained. With the help of MATLAB program, Fourier analysis, synthesis and spectrum analysis of different shapes of the waveforms have been realized graphically. Although the fundamental component of the output waveform is sinus, it also contains harmonic elements in multiples of fundamental frequency. However these harmonics can be reduced by different switching methods such as pulse width modulation (PWM). The PWM has been expressed in order to suppression of harmonics from the output of the UPS. After a Pspice simulation of the PWM driver had been achieved the PWM single-phase bridge inverter was simulated. Then the waveforms of these simulations and their Fourier transforms have been given. On the other hand all the harmonics can't be reduced on the inverter circuit. Therefore output of the inverter is also used low-pass filter. The theoretical informations about the filter design have been proposed and Butterworth low-pass (3rd order) filter has been realized. After that this filter has applied to output of the simulated PWM inverter. This simulation has been also realized with Pspice program and all the graphic results have been shown. Finally the theoretical informations about power factor correction have been given and power factor control via PWM converters have been expressed.