Elektrik Güç Faz Dönüştürücülerinin Karşılaştırmalı Değerlendirilmesi

Abstract

Endüstride ve elektriğin kullanımında 'faz dönüştürücü' terimi genellikle tek fazdan üç fazlı gerilimler elde etmek olarak tanımlanır. Faz dönüştürücüler, genellikle üç fazlı sistemin kurulumunun pahalı olduğu uzak bölgelerde kullanılır. Çünkü böyle bir sistemi kurmak fazladan transformatör, iletim hattı, ölçü donanımları gibi elemanlar gerektirir. Endüstride ise makina verimliliği, güç katsayısı ve kuvvet salınımları açısından üç fazlı asenkron motoru tek fazlı asenkron motora göre daha çok yeğlenir. Bu yüzden üç fazlı asenkron motor sürücüleri tek fazlı asenkron sürücülerine göre daha çok kullanılır. Fakat üç fazlı asenkron motor beslemesi için tek fazı üç faza dönüştüren güç dönüştürücü sistemi gereklidir. Bu tez çalışmasında, elektromekanik ve elektronik faz dönüştürme işlemleri incelenmiştir. Elektromekanik ve elektronik faz dönüştürücülerinin PSIM yazılım modelinde benzetimleri yapılmıştır. Faz dönüştürücülerinin çıkışına yük olarak üç fazlı, sincap kafesli asenkron motor bağlanarak üç fazlı çıkış sinyalleri, sinyallerin PSIM yazılım modelinde hızlı Fourier dönüşümü ve toplam harmonik bozulmaları elde edilmiştir. Faz dönüştürücülerinin çıkışından elde edilen akım ve gerilim sinyalleri, MATLAB programlama diline aktarılmış ve bir MATLAB arayüzü olan Simulink benzetim ortamında dönüştürücü çıkış sinyallerinin anlık simetrili bileşen çözümlemesi yapılmıştır. Dönüştürücü çıkış sinyallerinin toplam harmonik bozulması, anlık simetrili bileşenler çözümlemesi kullanılarak elde edilen dengesizlik değerleri ve hızlı Fourier çözümlenmesinden elde edilen sonuçlar değerlendirilerek karşılaştırmaları yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Tek fazı üç faza dönüştürme, elektromekanik faz dönüştürücüleri, elektronik faz dönüştürücüleri, anlık simetrili bileşenler yöntemi, gerilim dengesizlik etkeni, akım dengesizlik etkeni, hızlı Fourier dönüşümü, toplam harmonik bozulması, üç fazlı asenkron motor

The term 'phase converter' in industrial and electrical applications is generally defined as obtaining three phase voltages from a single phase. Phase converters are often used in remote areas where installation of a three-phase system is expensive, because installing such a system requires additional transformers, transmission lines, and measuring equipment. On the other hand, the three-phase induction motor is preferred over the single-phase induction motor in terms of machine efficiency, power factor, and power oscillations. Therefore, three-phase induction motor drivers are used more than single-phase induction drivers. However, for a three-phase induction motor supply, a single-phase to three-phase power converter system is required. In this thesis, electromechanical and electronic phase transformation processes have been investigated. The electromechanical and electronic phase converters have been simulated employing the PSIM software model. By connecting the three-phase squirrel cage induction motor to the output of the phase converters, three-phase output signals, fast Fourier transforms and total harmonic distortion of the signals have been obtained in the PSIM software model. The current and voltage signals obtained from the output of the phase converters have been transferred to the MATLAB software and the instantaneous symmetrical component analysis of the converter output signals is performed in the Simulink environment as a MATLAB interface. The results of the total harmonic distortion of the converter output signals, the instantaneous symmetrical components giving the extent of unbalance and the fast Fourier analysis have been compared. An assesment has been made based on these comparisons. Key Words: Single phase three phase conversion, electromechanical phase converters, electronic phase converters, instantaneous symmetrical components method, voltage unbalance factor, current unbalance factor, fast fourier transform, total harmonic distortion, three phase induction motor