10kVA gücünde DSP (digital signal processor) tabanlı gerilim kaynaklı aktif güç filtresi gerçekleştirilmesi

Abstract

Son yıllarda güç elektroniği alanında yaşanan gelişmeler, anahtarlamalı güç kaynakları, ark ve pota ocakları, motor sürücüleri, AA/DA dönüştürücüler ve diğer güç elektroniği çevirgeçleri gibi doğrusal olmayan yüklerin kullanımını artırmıştır. Bu yüklerin kullanımındaki artış, başta akım ve gerilim harmonikleri olmak üzere çeşitli güç kalitesi problemlerine sebep olmaktadır. Doğrusal olmayan yüklerin harmonik akım ve gerilimlerinin filtrelenmesi ve reaktif güç kompanzasyonu bir arada düşünüldüğünde; ortaya çıkan problemin çözümünde şimdiye kadar kullanılagelmiş pasif filtreler, performanslarının sistem parametrelerine bağlı olması, sabit kompanzasyon yapmaları ve paralel rezonans riski yaratmaları nedeniyle yerlerini giderek aktif güç filtrelerine (AGF) bırakacaktır. Bu tezde, paralel bağlı gerilim kaynaklı AGF'nin değişik denetim yöntemleri kullanılarak, benzetim çalışmaları yapılmış ve sayısal işaret işleyici tabanlı uygulaması 10kVA gücünde bir prototip üzerinde gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, AGF'nin başarımı laboratuvar prototipi üzerinde başarıyla sınanmıştır. Bir sonraki aşamada, AGF'nin mevcut yarı iletken anahtarlarla orta gerilim (OG) seviyesine doğrudan (transformatör kullanmadan) bağlanabilmesine olanak sağlayacak melez AGF filtre yapısı incelenmiş, benzetim çalışmaları yapılmış ve kurulan laboratuvar prototipi üzerinde melez AGF'nin başarımı da test edilmiştir.

In recent years with the development in Power Electronics, nonlinear loads like switching power supplies, arc and laddle furnaces, motor drives, rectifiers and other power electronics converters are increasingly utilized in industrial applications. These type of loads lead to various power quality problems, mainly current and voltage harmonics. Filtering of current and voltage harmonics of nonlinear loads together with their reactive power compensation, when solved by passive filters, cause a performance dependancy on system parameters, constant reactive power compensation capability and, parallel resonance risks. To cope with these problems passive filters are increasingly being replaced by Active Power Filters (APF). In this thesis, the performance of a parallel connected voltage source pure APF has been simulated using various control techniques, and then a Digital Signal Processor (DSP) based implementation has been realized on a 10kVA prototype. Pure APF performance has been tested and evaluated successfully using this prototype. Finally, a hybrid APF structure, which can be directly connected to a medium voltage level, with common semiconductor switches, and eliminating the need for a transformer has been analyzed, simulated and the tested on a laboratory prototype.