Üç fazlı kesintisiz güç kaynağı için distorsiyonlu yeni bir tip evirici
A New proposed low distortioned inverter for three phase uninterruptible power supply
- Tez No: 67702
- Danışmanlar: PROF. DR. ASIM KASAPOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1997
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
ÖZET Elektrik enerjisine olan ihtiyaç, teknolojinin hızla gelişmesi ve insanların da bu gelişmeye ayak uydurmak zorunda kalmasıyla gün geçtikçe artmaktadır. Tüketicilerin artan güç ihtiyacının üretici tarafından karşılanma zorunluluğu, elektrik enerjisinin elde edilme yöntemlerini de çeşitlendirmektedir, örneğin güneş pilleri yolu ile enerji elde edilmesi gün geçtikçe üzerinde durulan, çalışmalar yapılan ve uygulaması gittikçe yaygınlaşan bir alan haline gelmiştir. Bu yolla elde edilen doğru gerilimin şebekeye verilebilmesi için bir evirici sisteme ihtiyaç vardır. Eviriciler alternatif akım motorlarının beslenmesinde de oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Eviricilerin diğer bir kullanım alanı da kesintisiz güç kaynaklarıdır. Burada da diğerlerinde olduğu gibi hedef, doğru akımı düşük distorsiyonlu olarak alternatif akıma çevirmektir. Tezde eviriciler genel olarak tanıtılmış ve üç fazlı altı basamaklı eviriciler üzerinde durulmuştur. Burada teze getirilen ilk yenilik olarak çıkış gerilim ayarı için bu sistemlerde literatürde şimdiye kadar uygulanan her basamakta tek darbe oluşturmak yerine darbe sayısı arttırılmasının daha uygun olduğu harmonik analizi ve PSPICE sonuçları ile ortaya konmuştur. Bu düşünceden hareketle her basamak üç darbeden oluşturulmuş ve bu darbelerin süresi ayarlanarak elde edilen gerilim darbe şeklinin frekans spektrumu açısından daha uygun olduğu görülmüştür. Bu yolla toplam harmonik distorsiyonu daha da azalabilmektedir. Analiz sonuçlan grafiklerle de karşılaştırmalı olarak ortaya konmuştur. Örnek olarak boşluk açısı bir darbeli için üç derece seçilmiş ve bu yolla elde edilen çıkış gerilimi 0.6565 birim olduğu bulunmuştur. Bu darbe şekli için toplam harmonik distorsiyonu 0.4430 olmaktadır. Buna karşın çıkış geriliminin ayni birim değerini elde etmek için üç darbeli sistemde boşluk açısı 0.8867 derece seçilerek toplam harmonik distorsiyonu 0.4243 değerine düşürülmüştür. Ayrıca tezde şekil ( 4.9 ) ve ( 4.10 ) da harmonik spektrumunda görüldüğü gibi harmonikler daha yüksek frekanslara kaymıştır, böylelikle daha düşük güçteki filtrelerle bu harmonikler kolayca bastırılabilmektedir. Burada boşluk açısı sıfır dereceye yaklaştıkça toplam harmonik distorsiyonu azalmakta ve her iki sistem için sıfır derece için sadece 0.077 olmaktadır. Ayrıca her iki sistem için PSPICE analizi sonuçlan grafiklerle verilmiştir. Her basamakta darbe sayısını arttırmak yukarıda belirtilen faydaları getirmekle beraber bazı zorluklara yol açmaktadır. Her şeyden önce güç elemanları belli bir anahtarlama frekansının üstüne çıkamamaktadır ve frekans arttıkça anahtarlama kayıplarının artması sistem verimini düşürmektedir. Bütün bu unsurlar göz önüne alınıp teze getirilen ikinci bir yenilik olarak üç fazlı altı basamaklı eviricilerde gerilim ayarı için her basamakta süresi ayarlanabilen darbe oluşturmak yerine evirici doğru gerilim bara seviyesi mikrokontrolör denetimli bir doğru gerilim kıyıcı ile kontrol edilerek çıkış geriliminin istenilen değerde sabit tutulması yoluna gidilmiştir. Darbe genişliği değiştirilerek yapılan gerilim ayarında boşluk sürelerinin artmasıyle artış gösteren toplam harmonik distorsiyonu bu yolla minimumda tutulmuş ve sistem pratik olarak gerçeklenerek sonuçlar ortaya konmuştur. vıA NEW PROPOSED LOW DISTORTIONED INVERTER FOR THREE-PHASE UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY ABSTRACT The need of electrical energy increases day by day due to the rapid technological improvements and to the demand of human being to keep pace with it. The increasing power demand of consumers and the obligation of producers to fulfil it, leads to the various electrical power obtaining techniques. For instance the usage of solar cells has become more and more applicable as time goes by. Here we need an inverter system in order to connect dc power source with ac power network. Inverters are also widely used in ac motor speed control units. Another area of using inverters is uninterruptible power supplies, briefly called UPS. The aim here is like in other applications to invert dc power to ac with low distortion factor. In this thesis inverters are introduced generally and three-phase six step inverters are discussed in details. With the help of harmonic analyses and PSPICE results the conclusion has been made that instead like former method using only one pulse in a voltage step, it is more preferable to apply more pulses per step. By this conclusion each step is made of three pulses and with the help of width variation of these pulses it has been observed that the harmonic spectrum is more suitable. The analytical results are given and compared with each other. As an example the notch-width has been chosen three degrees for single pulse six step inverter and here the rms output voltage value has been calculated 0.6565 units. For this case the total harmonic distortion is 0.4430. On the other hand, to obtain the same rms value in the output voltage for the system containing three pulses in each step, the notch- width is calculated to be 0.8867 degree and so the total harmonic distortion has been reduced to 0.4243. As shown in this thesis by figure ( 4.9 ) and ( 4.10 ) it is obvious that the harmonic contents have moved to higher frequencies so that they can be filtered by lower kVA filters. As the notch-width approaches towards null degree, the total harmonic distortion diminishes and in both cases for null degree it remains only at 0.077. On the other hand some difficulties arise as to increase the pulse number in each step. First of all the switching elements are restricted up to a certain high frequency limit and as switching frequency increases the total efficiency of the system reduces due to the switching losses in power transistors or thyristors. In this thesis all these aspects are considered carefully and it has been decided that instead of arranging each voltage output step from pulses it is more convenient to implement a microcontroller controlled dc chopper to control dc level in order to have the desired voltage output ac level as an alternative concept in the literature. By the new proposed and realized system, total harmonic distortion that increases with the decrease of pulse-width as in the case of pulse- width modulation technique is prevented and kept at minimum level. /“?.'* N\ $ V '”'..;. X. = t il V'' \ '? K- ?-.- '' f **' «-Î '"f XV ?:'?/'??} Vll ?''.*/
Özet (Çeviri)
A NEW PROPOSED LOW DISTORTIONED INVERTER FOR THREE-PHASE UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY ABSTRACT The need of electrical energy increases day by day due to the rapid technological improvements and to the demand of human being to keep pace with it. The increasing power demand of consumers and the obligation of producers to fulfil it, leads to the various electrical power obtaining techniques. For instance the usage of solar cells has become more and more applicable as time goes by. Here we need an inverter system in order to connect dc power source with ac power network. Inverters are also widely used in ac motor speed control units. Another area of using inverters is uninterruptible power supplies, briefly called UPS. The aim here is like in other applications to invert dc power to ac with low distortion factor. In this thesis inverters are introduced generally and three-phase six step inverters are discussed in details. With the help of harmonic analyses and PSPICE results the conclusion has been made that instead like former method using only one pulse in a voltage step, it is more preferable to apply more pulses per step. By this conclusion each step is made of three pulses and with the help of width variation of these pulses it has been observed that the harmonic spectrum is more suitable. The analytical results are given and compared with each other. As an example the notch-width has been chosen three degrees for single pulse six step inverter and here the rms output voltage value has been calculated 0.6565 units. For this case the total harmonic distortion is 0.4430. On the other hand, to obtain the same rms value in the output voltage for the system containing three pulses in each step, the notch- width is calculated to be 0.8867 degree and so the total harmonic distortion has been reduced to 0.4243. As shown in this thesis by figure ( 4.9 ) and ( 4.10 ) it is obvious that the harmonic contents have moved to higher frequencies so that they can be filtered by lower kVA filters. As the notch-width approaches towards null degree, the total harmonic distortion diminishes and in both cases for null degree it remains only at 0.077. On the other hand some difficulties arise as to increase the pulse number in each step. First of all the switching elements are restricted up to a certain high frequency limit and as switching frequency increases the total efficiency of the system reduces due to the switching losses in power transistors or thyristors. In this thesis all these aspects are considered carefully and it has been decided that instead of arranging each voltage output step from pulses it is more convenient to implement a microcontroller controlled dc chopper to control dc level in order to have the desired voltage output ac level as an alternative concept in the literature. By the new proposed and realized system, total harmonic distortion that increases with the decrease of pulse-width as in the case of pulse- width modulation technique is prevented and kept at minimum level. /“?.'* N\ $ V '”'..;. X. = t il V'' \ '? K- ?-.- '' f **' «-Î '"f XV ?:'?/'??} Vll ?''.*/
Benzer Tezler
- Three phase four wire voltage source pwm rectifier with low input current harmonic
Üç faz dört iletkenli darbe genişlik modülasyonlu düşük akım harmonikli gerilim kaynağı tipi doğrultucu
İBRAHİM GÜNEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DENİZ YILDIRIM
- 12 darbeli üç faz çıkışlı kesintisiz güç kaynağı için kontrolör gerçeklemesi
Control applications for 12 pulse three phase uninterruptable power supply
ZEYNEL KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALMAN KURTULAN
- Kesintisiz güç kaynaklarında model öngörülü kontrol ve akıllı karar verici uygulamaları
Model predictive control and smart decision makers applications in uninterruptible power supplies
YAHYA DANAYİYEN
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ
- Tekfazdan beslenen kesintisiz üç fazlı asenkron motor kontrol devresi
Başlık çevirisi yok
ÖZCAN AKBABA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN TONYALI
- An optimal generation dispatch for a reliable and environment friendly microgrid using multi-objective optimization
Güvenilir ve çevre dostu bir mikro şebeke için çok amaçlı optimizasyon tabanlı optimum üretim dağıtımı
IKRAMUL HASAN SOHEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ