Investigation of the effects of Bessel and Butterworth filters on power calculation and analysis in grid connected photovoltaic system

Abstract

Şebeke bağlantılı fotovoltaik (FV) sistemlerde doğru akım (DA) güç çıkışının şebekeye aktarılabilmesi için güç elektroniği dönüştürücülerine ihtiyaç duyulmakta ve DA-AA (alternatif akım) güç dönüşümü sırasında harmoniklerin oluşmasına neden olmaktadır. Toplam harmonik bozulmalar güç sistemlerine olumsuz yönde etkide bulunmakta ve güç kalitesinde istenmeyen sorunlara yol açmaktadır. Harmoniklerin etkilerini azaltmak için donanımsal ve yazılımsal çözümler bulunmaktadır. Şebeke bağlantılı FV sistemde güç kalitesinin iyileştirilmesi için dönüştürücü ve inverter devrelerinin kontrol yapıları olmak üzere, referans akım ve gerilim değerlerinin yüksek doğrulukta ölçülmesi gerekmektedir. Bu devrelerin kontrol yapılarının güç hesabının yüksek doğrulukta olması, FV sistemin aktif güç, reaktif güç ve faz açısı gibi elektriksel parametrelerinin hatasız olarak elde edilmesine neden olacaktır. Bu çalışmada, FV sistemlerde güç hesabının ve analizinin yüksek doğrulukta yapılabilmesi için literatürde kullanılan geleneksel güç analizi bloğu yerine, elektriksel sinyallerdeki bozulmaları en aza indirerek güç hesabına katkı sağlamak amacıyla Butterworth ve Bessel dijital filtreleri kullanılmıştır. LabVIEW ortamında yapılan simülasyon çalışmasında, gürültülü referans sinyali iki filtre türünde de güç hesabının yüksek doğrulukta yapılmasını sağlayarak gürültüyü başarılı bir şekilde azaltılmıştır. Bu sayede, Butterworth filtresinin toplam harmonik bozulma (THB) değerleri de iyileştirilmiştir. Çalışmada kullanılan Butterworth filtresi, güç hesabı ve THB konusunda Bessel filtresine göre daha başarılı olmuştur.