Pasif Filtre Kullanılarak Elektronik Balastlı Floresan Lambanın Harmoniklerinin Azaltılması ve Simülasyonu

Öz

Elektrik tesislerinde elektrik enerjisine olan ihtiyaç kadar enerjinin kalitesi de büyük önem taşımaktadır. Güç kalitesini etkileyen en önemli unsurlardan biri, sistemdeki lineer olmayan yüklerden kaynaklanan harmoniklerdir. Son yıllarda güç elektroniğinin gelişimiyle artan lineer olmayan yükler, elektrik tesislerinde dalga şekillerinin bozulmasına ve harmoniklerin oluşmasına neden olmaktadır. Sistemdeki harmonikler ekonomik ve teknik zararlara neden olmaktadır. Bir tesisin tasarımı aşamasında alınacak bazı önlemler dışında, harmoniklerin azaltılması için en önemli yöntem harmonik filtrelerin kullanılmasıdır. Bu çalışmada, elektronik balastlı bir floresan lambanın çalışma durumlarına ilişkin harmonik ölçümleri alınmıştır. Daha sonra, ölçülen harmonikleri azaltmak amacıyla pasif filtreler tasarlanarak etkileri ve Toplam harmonik bozunum (THB) değerlerindeki azalmalar gözlemlenmiştir. Filtre tasarımında tek ayarlı ve çift ayarlı modeller kullanılmıştır. Aynı sistem, Matlab/Simulink ortamında modellenerek, ölçüm ile teorik sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Filtre,güç kalitesi,harmonik,THB

Simulation and Harmonics Reduction of Electronic Ballast Fluorescent Lamp by Using Passive Filter

Öz

The quality of energy is great importance as much as the electricity is required in power systems. One of the most important factors affecting the power quality is the harmonics resulting from non-linear loads in the system. In recent years, the development of the power electronics causes non-linear loads to increase. Correspondingly, it causes waveform distortions and harmonics in power systems. Harmonics cause technical and economical losses in the system. Except for some precaution to take in the design phase of a power system, the most important method for reducing harmonics is the use of harmonic filters. In this study, harmonic measurements of fluorescent lamp with electronic ballast are taken. Thereafter, passive filters are designed to reduce harmonics, their effects and decreases in Total Harmonics Distortion (THD) values are observed. Single-tuned and double-tuned models are used in filter design. The same system is modeled in Matlab/Simulink, the theoretical results are compared with measurement results.

Anahtar Kelimeler

• Filter,power quality,harmonics,THD

Kaynakça

1. [1] Zhang J., Wen H., Tang L., Teng Z., Chen Z., “Frequency Shifting and Filtering Algorithm for Power System Harmonic Estimation”, IEEE Int.Workshop on Applied Measurements for Power Systems (AMPS), UK, 1-6, (2017).
2. [2] Lee T.L., Hu S.H., “An Active Filter with Resonant Current Control to Suppress Harmonics Resonance in a Distribution Power System”, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 4(1): 198-209, (2016).
3. [3] Markovska M., Taskovski D., “Polyphase Representation of QMF Filter Bank for Power System Harmonics Analysis”, IEEE Int. Conf. on Computer as a Tool (EUROCON), Spain, 1-6, (2015).
4. [4] Chen C., Chen Y.C., “Discussion on Covariance Matrix of Kalman Filter for Power System Harmonic Analysis”, Int. Symp. on Computer, Consumer and Control, Taiwan, 589-592, (2014).
5. [5] Kocatepe C., Uzunoğlu M., Yumurtacı R., ‘’Elektrik Tesislerinde Harmonikler’’, Birsen Yayınevi, İstanbul, (2003).
6. [6] Efe S.B., ‘’Güç Sistemlerinde Harmonikler ve Harmoniklerin Analizi’’, Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Malatya, (2006).
7. [7] Parthasarathy S., Kanakavel S.C., Karthickkumar S.A., “A harmonic distortion analysis of power distribution systems with hybrid power filter”, Int. Conf. on Circuit, Power and Computing Technologies (ICCPCT), India, 1-11, 82016).
8. [8] Rani R.S., Rao C.S., Kumar M.V., “Analysis of Active Power Filter for Harmonic Mitigation in Distribution System, Int. Conf.on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques, (ICEEOT), India, 1338-1446, (2016).

9. [9] Shen H., et al., “Analysis Power Filter Equivalent to an Infinite Feeder for Harmonic Suppresion in Radial Distribution Systems” IET Power Electronics, 9(7): 1331-1340, (2016).
10. [10] Su C.L., Hong C.J., “Design of Passive Harmonic Filters to Enhance Power Quality and Energy Efficiency in Ship Power Systems, 49th IEEE/ IAS Industrial & Commercial Power Systems Technical Conference, USA, 1-8, (2013).
11. [11] Taskovski D., Koleva L., “Measurement of Harmonics in Power Systems Using near Perfect Reconstruction Filter Banks”, IEEE Transactions on Power Delivery, 27(2): 1025-1026, (2012).
12. [12] Rüstemli S., Okuducu E., Efe S.B., ‘’Elektrik Tesislerinde Harmoniklerin Pasif Filtre Kullanılarak Azaltılması ve Simülasyonu’’, EMO Enerji Verimliliği ve Kalitesi Semp., (2011).
13. [13] Alboyacı B., Gencer Ö.Ö., ‘’Elektronik Balastlı Flouresan Lamba Harmoniklerinin Ölçümü, Yokedilmesi ve Simülasyonu İçin Yeni Bir Yöntem’’, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 4: 57-66, (2003).
14. [14] Moulahoum S., Houassine H., Kabache N., “Parallel active filter to eliminate harmonics generated by compact fluorescent lamps”, 21st Mediterranean Conference on Control and Automation, Greece, 143-148, (2013).
15. [15] Nassif A.B., Acharya J.,” An investigation on the harmonic attenuation effect of modern compact fluorescent lamps”; 13th International Conference on Harmonic and Quality Power, Australia, 1-6, (2008).
16. [16] Colin A.J., Djokic S.Z., Cresswell C.E., “Cancellation of harmonics between groups of modern compact fluorescent lamps”, International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, Italy, 1190-1194, (2014).
17. [17] Molina J., Sainz L., “Compact fluorescent lamp modelling for large-scale harmonic penetration studies”, IEEE Transactions on Power Delivery, 30(3): 1523-1531, (2015).
18. [18] Gencer Ö.Ö., Yörükeren N., Alboyacı B., İnan E., ‘’Dağıtım Sistemlerinde Kullanılan Aydınlatma Aygıtlarındaki Harmoniğin Ölçümü, Yok edilmesi ve Simule Edilmesiyle İlgili Yeni Bir Algoritma’’, Türk Aydınlatma Milli Komitesi, (2002).
19. [19] Yıldız A.B., ‘’Elektrik Devreleri Teori ve Çözümlü Örnekler Kısım 2’’, Volga Yayınları, Kocaeli, (2006).
20. [20] Keçecioğlu Ö.F., Açıkgöz H., Şekelli M., ‘’Harmonik Bozunum Kompanzasyonu için Melez ve Çift Ayarlı Pasif Güç Filtresi Tasarımı ve Performans Analizi’’, Eleco Elektrik-Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Bursa, (2014).