Nonlinear industrial loads such as AC arc furnaces and induction melting furnaces with resonant converters exhibit highly distorted currents rich in harmonic and interharmonic frequency components. Detection of these harmonics and interharmonics is crucial for applying countermeasures to achieve power quality requirements defined by the regulations of the power system operator. Fast and accurate harmonic and interharmonic detection in a power system experiences some difficulties due to the fact that power system frequency varies in time while the harmonic and interharmonic content is also time-varying. Hence Fourier Analysis based methods are slow and inaccurate to be used with compensation systems such as active filters. The aim of this thesis is to develop methods both fast and robust under time-varying fundamental frequency and spectrum conditions as well as in cases of unbalanced currents drawn by nonlinear industrial loads. Therefore, in this thesis, a novel method which combines the multiple synchronous reference frame (MSRF) analysis with the Kalman filter is proposed in order to take the advantage of the prediction capability of the Kalman filter and the accurate performance of the MSRF analysis. This algorithm, which provides the positive- and negative-sequences of all harmonic and interharmonic components under consideration, is implemented on the NVIDIA Jetson TX1 graphics processing unit (GPU). Results proves that the decomposition of the harmonic and the interharmonic components is achieved accurately with a microsecond latency that allows the proposed algorithm to be used in a real-time operation.

AA ark ocakları ve rezonant dönüştürücülü endüksiyon ergitme ocakları gibi doğrusal olmayan endüstriyel yükler, harmonik ve araharmonik içerigi yüksek, oldukça bozuk akım üretirler. Bu harmonik ve araharmoniklerin algılanması, güç sistemi işletmeninin tanımladığı güç kalitesi isterlerini sağlayabilmek adına önlemler alınabilmesi için önemlidir. Bir güç sisteminde hızlı ve doğru harmonik ve araharmonik algılama, harmonik ve araharmonik içeriği zamanla değişirken, güç sistemi frekansının da zaman içinde değişmesi nedeniyle, bazı zorluklar içermektedir. Bu yüzden Fourier çözümleme tabanlı yöntemler, aktif filtre gibi kompanzasyon sistemleri için yavaş ve doğru olmayan sonuçlar üretir. Bu tezin amacı, zamanla değişen temel frekans ve spektrumların yanı sıra, doğrusal olmayan endüstriyel yüklerin çektiği dengesiz akımlar olduğu zaman, hızlı ve gürbüz çalışan yöntemler geliştirmektir. Bu nedenle bu tezde, çoklu senkron referans tabanlı (ÇSRT) analiz ile Kalman filtreyi birleştirilen, Kalman filtrenin tahmin yeteneğine sahip ve aynı zamanda ÇSRT analizinin doğru sonuç veren performansından faydalanılan özgün bir yöntem sunulmuştur. İlgilenilen bütün harmoniklerin ve araharmoniklerin pozitif ve negatif bileşenlerinin bulunmasını sağlayan bu algoritma, NVIDIA'nın Jetson TX1 kodlu grafik işleme ünitesinde uygulanmıştır. Sonuçlar gösteriyor ki, harmonik ve araharmonik bileşenlerine ayrıştırma işlemi sunulan bu yöntem ile mikro saniye mertebelerinde gecikmeyle doğru sonuçlar vermektedir. Bu da yöntemin gerçek zamanlı kullanıma uygun olduğunu göstermektedir.