THREE DIMENSIONAL REPRESENTATION OF HARMONIC ANALYSIS RESULTS WITH SURFACE FITTING IN POWER ELECTRONICS APPLICATIONS

Year 2006, Issue: 010, 61 - 75, 15.05.2006

A. Altıntaş

Abstract

Power semiconductor devices constitute the base of modern power electronics apparatus. They are used in power electronics converters in the form of a matrix of on-off switches, and help to convert power from ac-to-dc (rectifier), dc-to-dc (chopper), dc-to-ac (inverter), and ac-to-ac (ac controller, cycloconverter, matrix converter). The switching mode power conversion gives high efficiency; but the disadvantage is that harmonics are generated at both the supply and load sides due to the nonlinearty of switches. The harmonic currents generated by the power electronics related-equipment flow through the utility system and cause various power quality problems. Most of the power switches have different operating conditions; thus, they generate different order and different amplitude harmonics. Harmonics can be determined by harmonic analysis. Harmonic analysis result conventionally shows all harmonics’ features just for one operating condition. If harmonic analysis results at different operating conditions are displayed in same graphic, some confusion may occur. In this study, to prevent this confusion, a new method to represent harmonic analysis results is introduced. The proposed method shows harmonics in 3D space.

Keywords

Harmonic analysis, Power electronics, Surface fitting

GÜÇ ELEKTRONİĞİ UYGULAMALARINDA HARMONİK ANALİZ SONUÇLARININ YÜZEY UYDURMA İLE ÜÇ BOYUTLU GÖSTERİMİ

Abstract

Yarı iletken malzemeler modern güç elektroniği cihazların temelini oluşturmaktadır. Bunlar, açık-kapalı anahtarların matrissel bir formundaki güç elektroniği konvertörlerinde kullanılır, ve ac’den dc’ye (doğrultucu), dc’den dc’ye (kıyıcı), dc’den ac’ye (inverter) ve ac’den ac’ye (ac kontrolcü, siklokonverter, matris konverter) enerji dönüşümüne yardım ederler. Anahtarlama modlu enerji dönüşümü yüksek bir verimlilik sağlamaktadır, fakat anahtarların non-lineer bir özelliğe sahip olmalarından dolayı yük ve kaynak tarafında harmonik üretmeleri onların bir dezavantajıdır. Güç anahtarlama elemanlı cihazlar tarafında üretilen harmonikler şehir elektrik şebekesine doğru akarlar ve ciddi enerji kalite problemlerine sebep olurlar. Güç anahtarlarının çoğu farklı çalışma karakteristiklerine sahiptir; bu yüzden onlar farklı mertebe ve farklı genlikli harmonikler üretirler. Harmonikler, harmonik analizi yardımıyla tespit edilebilir. Harmonik analiz sonuçları geleneksel olarak sadece bir çalışma durumundaki harmoniklerin özelliklerini gösterir. Eğer, farklı çalışma durumundaki harmonik analiz sonuçları aynı grafik alanında gösterilecek olursa, bazı karışıklıklar oluşabilir. Bu çalışmada, oluşan karışıklığı engellemek için, harmonik analiz sonuçlarını göstermek amacıyla yeni bir yöntem tanıtılmıştır. Sunulan bu yöntem, harmonikleri 3B ortamda göstermektedir.

Keywords

Harmonik analizi, Güç elektroniği, Yüzey uydurma

References

• [1] Bose, B. K., “Modern Power Electronics and AC Drives”, Prentice-Hall, Inc., 2002.
• [2] Kazmierkowski, M. P., Krishnan, R., Blaabjerc, F., “Control in Power Electronics”, Academic-Press, Inc., 2002.
• [3] Williams, B. W., “Power Electronics Devices, Drivers, Applications and Passive Components 2nd ed.”, McGraw-Hill, Inc., 1992.
• [4] Howard, A., “Data Acquisition Techniques Using Personal Computers”, Academic- Press, Inc., 1991.
• [5] Arrilaga, J., Bradley, D. A., and Bodger, P. S., “Power Systems Harmonics”, John- Wiley and Sons, Inc., 1985.
• [6] Biran, A., Breiner, M., “MATLAB for Engineers”, Addison-Wesley Publishing Company, 1995.
• [7] MATLAB® for Microsoft Windows, MathSoft Inc., (1999).
• [8] Ingle, V.K., Proakis, J.G., “Digital Signal Processing Using Matlab”, Bookware Companion Series, 2000.
• [9] İ. Yüksel, “Matlab ile Mühendislik Sistemlerinin Analizi ve Çözümü”, Vipaş A.Ş, Uludağ Üniversitesi, Bursa, 2000.
• [10] D. F. Rogers, J. A. Adams, “Mathematical Elements for Computer Graphics”, McGraw-Hill Publication Company, 1990.
• [11] Altıntaş, A., “Tristör ve Triyak harmoniklerinin 3 Boyutlu Gösterimi ve Toplam Harmonik Bozunuma Eğri Uydurma”, Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10 cilt 3, Denizli, 2004.
• [12] Springob, L., “Power Electronics and Drive Technology”, Leybold Didactic GMBH.