Power Factor Correction of Uninterrupted Power Supply Systems

Abstract

Ana güç hattının bir kesintiye uğramasını önlemek için kesintisiz bir güç kaynağı (UPS) kullanılır. Günümüzde en kritik yükler (Cihazlar) ana güç kaynağından gelen tüm sorunlardan kaçınmak için çevrimiçi bir UPS sistemine bağlanmaktadır. Genellikle, kesintisiz güç kaynağı sistemi elektrik sistemi için yedek güç olarak kabul edilir, çünkü kritik yük uygulamalarında, ana güç kaynağı koşullarında bir anormalleşme olduğunda sürekli gücü korumak için her zaman UPS sistemine güvenilir. Günümüzde hat akımı harmoniklerinin azaltılması veya güç faktörü düzeltmesi çok gereklidir ve bunu iyileştirmek için pasif güç faktörü düzeltmesi ve aktif güç faktörü düzeltmesi olmak üzere iki tür yöntem vardır. Çoğu ticari UPS sistemi, sistemin maliyetini düşürmek için hat LC filtreleri kullanarak pasif güç faktörü düzeltmesini kullanmıştır. Bu tezin amacı, iki PI Kontrolcüsü tarafından denetlenen Ortalama Akım Modu Kontrolcüsü (ACMC) ve Yükselten dönüştürücülü ile beslenen Tam Köprü doğrultucusunun kullanıldığı UPS sisteminde, Toplam Harmonik Bozulmalarını (THD) minimum seviyeye çekilmesi ve güç faktörününün iyileştirmesidir. Bu tezde yaklaşık 800 VA'lık birbirinden farklı UPS sistemlerinin (PFC'siz basit UPS, aktif PFC'li Off-line UPS ve aktif PFC'li On-line UPS) aktif güç faktörünün (PFC) düzeltmesi için önerilen yöntemler tasarlanmakta ve karşılaştırılmaktadır. Tasarım kolaylığı ve uygulanabilirliğinden dolayı tam köprü çift dönüşüm topolojisi seçildi ve benzetim çalışmaları Matlab-Simulink ortamında gerçekleştirildi. Sonuç olarak, Giriş ve çıkış tarafındaki güç faktöründe neredeyse bir uyum elde edilir ve toplam harmonik bozulmalar yaklaşık %4'e düşmektedir. Anahtar kelimeler: Off-Line, On-Line, PFC, PI Kontrolcü, THD, UPS.An Uninterruptible power supply (UPS) is used to avoid the main power line interrupting by supplying a load. Nowadays most critical loads (Devices) are connected to an on-line UPS system to avoid all problems coming from the main power supply. Usually, the uninterruptible power supply system is considered as backup power for the electrical system, because critical load applications always rely on the UPS system to uphold continuous power, when the main power source conditions are abnormal. Today reduction of line current harmonics or power factor correction is very necessary and in order to improve that, there are two types of power factor correction, passive PFC, and active PFC. Most commercial UPS systems used the passive power factor correction by using line LC filters to reduce the cost of the system. The objective of this thesis is to improve the minimum Total Harmonic Distortions (THD) and PF nearly unity, by using Full-Bridge rectifier with Boost converter as an APFC with Average Current mode Controller (ACMC) using two PI Controller. In this thesis, we design and compare APFC of a different kind of UPS system (simple UPS without PFC, Off-line UPS with active PFC, and On-line UPS with active PFC) in the input and output sides for an approximately 800 VA UPS system. A full-bridge double conversion topology was selected for its simplicity and the design topology was implemented by using the Matlab-Simulink software program to demonstrate a proof of concept for the UPS system. As a result, we get a power factor nearly unity in the Input and output side and the total harmonic distortions are reduced to around 4%. Key words: Off-Line, On-Line, PFC, PI Control, THD, UPS.