Modern AC/DC elektrik şebekelerinde güç elektroniği dönüştürücüleri, temel frekans davranışının yanında harmonik etkileşimler ve hızlı kontrol dinamikleri üretmektedir. EMT modelleri bu ayrıntıları yakalayabilir ancak büyük sistemlerde hesaplama maliyetleri yükselirken, klasik fazör ve ortalama-değer modelleri daha hızlı olmalarına karşın harmonik bağlaşımı yeterince temsil etmeyebilir. DQsym bu iki yaklaşım arasında dinamik fazör teorisini kullanan blok tabanlı bir MATLAB/Simulink ortamı sunmaktadır. Sinyallerin seçilen harmonik bileşenleri zamanla değişen Fourier katsayıları şeklinde temsil edilir; pozitif, negatif ve sıfır dizi bileşenleri DQ referans çerçevelerinde ortak bir sinyal formatına dönüştürülür. Kaynakların, matematiksel işlemlerin, durum-uzayı modellerinin, ölçüm bloklarının ve mevcut sürümde ortalamalı MMC dönüştürücüsünün aynı formatı kullanması sayesinde kullanıcı standart Simulink çalışma mantığıyla model kurabilir. Doğrulamada harmonik çarpım testi EMT sonuçlarıyla aynı 50 Hz temel büyüklüğü ve aynı %160,79 THD değerini üretmiş; tam kontrollü tek istasyonlu MMC örneğinde PCC gerilimi, şebeke akımı ve kol akımları EMT referansıyla yakın eşleşme göstermiştir. Modelin önemli sınırı, v1.0 sürümünde dönüştürücü kapsamının henüz sınırlı olması, jeneratör mekanik dinamiklerinin desteklenmemesi ve harmonik mertebesi yükseldikçe hesap yükünün artmasıdır.

MATLAB açısından çalışma, bir araştırma algoritmasının yalnız bir `.m` dosyasından ibaret olmadığını çok açık gösterir. DQsym’de MATLAB script’leri giriş parametrelerini ve çalışma ayarlarını belirler; Simulink blokları fiziksel/dinamik sistemi kurar; masked subsystem’ler karmaşık iç algoritmaları kullanıcıdan soyutlar; durum-uzayı blokları diferansiyel denklemleri çözer; ölçüm blokları DQsym sinyallerini tekrar zaman alanına dönüştürür ve MATLAB fonksiyonlarıyla FFT gibi sonradan analizler gerçekleştirilebilir. Böylece kullanıcı fiziksel model, sayısal çözücü, kontrol sistemi ve sonuç analizini tek bir MATLAB/Simulink ekosisteminde bir araya getirebilir.

Modern AC/DC güç sistemlerinde neden yeni bir simülasyon yaklaşımına ihtiyaç duyuluyor?

Temel sorun, güç sistemlerinin giderek daha fazla güç elektroniği dönüştürücüsü içermesidir. Voltage Source Converter (VSC) tabanlı sistemler klasik senkron makineli şebekelere kıyasla daha hızlı kontrol döngülerine ve daha karmaşık harmonik etkileşimlere sahip olabilir.

Bir model yalnız 50 Hz veya 60 Hz temel bileşeni temsil ederse bazı harmonik etkileşimleri kaçırabilir. Öte yandan güç elektroniğindeki her anahtarlama olayını elektromanyetik geçici rejim düzeyinde ayrıntılı olarak çözmek büyük şebekelerde hesaplama yükünü artırabilir.

Kaynak bu iki uç yaklaşımı şöyle konumlandırmaktadır:

DQsym üçüncü yaklaşımı MATLAB/Simulink içinde yerleşik bir blok kütüphanesine dönüştürmektedir.

Dinamik fazör nedir?

Dinamik fazör, yaklaşık periyodik bir sinyali yalnız tek bir sabit kompleks fazörle göstermek yerine, zamanla değişebilen Fourier katsayıları üzerinden temsil eder.

Kaynakta \(x(t)\) sinyalinin \(k\). mertebe dinamik fazörü:

\[ \langle x\rangle_k(t)= \frac{1}{T} \int_{t-T}^{t} x(\tau)e^{-jk\omega_c\tau},d\tau \]

olarak tanımlanmaktadır.

Burada:

• \(T\), temel periyottur.
• \(\omega_c=2\pi/T\), temel açısal frekanstır.
• \(k\), takip edilen harmonik mertebesidir.
• \(\langle x\rangle_k(t)\), ilgili harmonik bileşenin zamanla değişen genlik ve faz bilgisini taşır.

Bu tanımın en önemli tarafı şudur: klasik Fourier analizinde katsayılar çoğu zaman sabit bir kayıt için hesaplanırken, dinamik fazörde katsayının kendisi zamanın fonksiyonudur. Böylece sistem geçici rejim yaşarken harmonik bileşenler de dinamik olarak takip edilebilir.

Orijinal zaman sinyali nasıl geri oluşturuluyor?

Kaynak seçilen harmoniklerin toplamıyla sinyali yaklaşık olarak:

\[ x(t)\approx \sum_{k=-N}^{N} \langle x\rangle_k(t)e^{jk\omega_ct} \]

şeklinde yeniden kurmaktadır.

\(N\), modele dahil edilen en yüksek harmonik mertebesidir.

Bu denklem çok önemli bir modelleme değiş tokuşunu açıklar:

Daha büyük \(N\) → daha fazla harmonik ayrıntısı → daha fazla hesaplama.

Dolayısıyla dinamik fazör yaklaşımında kullanıcı, sistem için gerçekten önemli olan frekans bileşenlerini seçebilir.

DQsym adı nereden geliyor?

DQsym sinyalleri yalnız harmonik mertebesine göre değil, aynı zamanda üç fazlı sistemlerin:

• pozitif dizi,
• negatif dizi,
• sıfır dizi

bileşenleri üzerinden düzenlenmektedir.

ABC faz değişkenleri önce simetrik bileşenlere, ardından senkron dönen DQ referans çerçevesine dönüştürülür.

Kaynakta ortak sinyal yapısı:

\[ \begin{bmatrix} \langle x_{dq,p}\rangle_k\ \langle x_{dq,n}\rangle_k\ \langle x_{dq,z}\rangle_k \end{bmatrix} ============= \begin{bmatrix} x_d^p(k)+jx_q^p(k)\ x_d^n(k)+jx_q^n(k)\ x_d^z(k)+jx_q^z(k) \end{bmatrix} \]

şeklinde gösterilmektedir.

Buradaki:

• \(p\): positive sequence,
• \(n\): negative sequence,
• \(z\): zero sequence,
• \(d,q\): dönen referans çerçevesinin iki ekseni

anlamına gelir.

DQ dönüşümü okuyucu için neden önemlidir?

Üç fazlı sinüzoidal bir sistem ABC koordinatlarında sürekli salınır. Uygun hızla dönen DQ koordinat sistemine geçtiğimizde temel bileşenler daha yavaş değişen veya uygun koşullarda yaklaşık sabit büyüklükler hâline gelebilir.

Kontrol sistemlerinin önemli bir bölümünün DQ eksenlerinde tasarlanmasının nedenlerinden biri de budur. DQsym bunu daha ileri taşıyarak farklı harmoniklerin her biri için gerekli dönen referans çerçevelerini aynı model içinde organize etmektedir.

Sayfa 2’deki DQsym çalışma akışı bize ne gösteriyor?

Kaynağın sayfa 2’deki Şekil 1’i MATLAB/Simulink çalışma zincirini üç aşamada göstermektedir:

1. Model giriş verileri `.m` dosyalarında tanımlanır.
2. Şebeke DQsym Simulink bloklarıyla kurulur.
3. Sonuçlar referans modelle karşılaştırılarak doğrulanır.

Giriş verileri arasında şebeke, synchronous generator (SG), dönüştürücü parametreleri ve ağ durum-uzayı matrisleri bulunabilmektedir.

DQsym kütüphanesinin blok mimarisi nasıl kurulmuştur?

Kütüphanedeki bileşenler masked subsystem biçimindedir. Bu Simulink açısından çok önemli bir yazılım tasarım tekniğidir.

Masked subsystem, karmaşık alt modelin tamamını kullanıcının karşısına çıkarmadan belirli giriş alanları ve parametreler üzerinden yönetilmesini sağlar. Kullanıcı örneğin kaynak gerilimi veya harmonik mertebesini maskeye girer; alt blokların iç yapısını her kullanımda değiştirmek zorunda kalmaz.

DQsym v1.0 şu temel blok gruplarını içerir:

Bir DQsym modelini değiştirmek neden görece kolaydır?

Bütün bloklar ortak giriş-çıkış formatını kullandığı için bir bileşen başka bir bileşenle değiştirilebilir veya yeni bir bileşen eklenebilir. Kullanıcının tüm ağ mimarisini yeniden yazması gerekmez.

Bu yaklaşım nesne yönelimli yazılım tasarımındaki standart arayüz fikrine benzer: iç hesap farklı olabilir fakat dış bağlantı biçimi değişmez.

State-space block ne işe yarıyor?

Durum-uzayı gösterimi genel olarak:

\[ \dot x=Ax+Bu ] [ y=Cx+Du \]

şeklinde yazılır.

Burada:

• \(x\): durum vektörü,
• \(u\): giriş vektörü,
• \(y\): çıkış vektörü,
• \(A\): sistem matrisi,
• \(B\): giriş matrisi,
• \(C\): çıkış matrisi,
• \(D\): doğrudan geçiş matrisi

olarak düşünülür.

DQsym bloklarında bu yaklaşım ayrık zaman biçiminde de kullanılabilmektedir:

\[ x[k+1]=A_dx[k]+B_du[k] ] [ y[k]=C_dx[k]+D_du[k]. \]

Bu form, MATLAB/Simulink’te kontrol sistemi ve kararlılık analizinin en temel matematiksel yapılarından biridir.

Algorithm 1 neden yalnız sıradan durum-uzayı integrasyonu değildir?

Güç elektroniği sistemlerinde anahtarlama veya çalışma konfigürasyonu değiştiğinde sistem matrisleri de değişebilir. Kaynakta Algorithm 1 bu durumu özel olarak ele almaktadır.

Temel işlem zinciri şöyledir:

Bu yaklaşımın amacı, anahtarlama olayının yalnız zaman adımının sonunda fark edilmesi nedeniyle oluşabilecek zamanlama hatasını azaltmaktır.

Harmonik sinyaller neden normal çarpım gibi davranmıyor?

İki sinyal çarpıldığında yalnız aynı frekanslar oluşmaz. Harmonik bileşenler birbirleriyle etkileşerek toplam ve fark frekansları oluşturabilir.

Örneğin kavramsal olarak:

\[ \cos(\omega_1t)\cos(\omega_2t) ============================== \frac{1}{2} \left[ \cos((\omega_1-\omega_2)t)+ \cos((\omega_1+\omega_2)t) \right]. \]

Dolayısıyla iki harmonik-zengin güç sistemi sinyalinin çarpımı yeni frekans bileşenleri üretir. DQsym’in matematik bloklarının önemli görevi bu çapraz harmonik etkileşimleri doğru indekslemektir.

Algorithm 2 — DQsym çarpım bloğu nasıl çalışıyor?

Çarpım işleminin kaynakta verilen yüksek seviyeli algoritması dört ana aşamadan oluşmaktadır:

1. DQsym sinyallerini ABC faz alanına dönüştür.
2. Her harmonik için sinüs ve kosinüs Fourier katsayılarını çıkar.
3. Katsayıları kompleks çarpım kurallarına göre birleştir.
4. Sonucu önce ABC’de yeniden kur, ardından tekrar DQsym formatına dönüştür.

Katsayı çarpımı:

\[ a_k^z=a_k^xa_k^y-b_k^xb_k^y ] [ b_k^z=a_k^xb_k^y+b_k^xa_k^y \]

şeklinde verilmektedir.

Bu ifadeler kompleks sayı çarpımının gerçek ve sanal bileşenleriyle aynı yapıya sahiptir.

Algorithm 3 ne yapıyor?

Algorithm 3, DQsym formatındaki çok harmonikli sinyali tekrar gerçek üç fazlı ABC sinyaline dönüştürmektedir:

\[ x_{abc}\leftarrow T_{pnz}^{-1} \left{ X_{dq}^{p,n,z} \right}. \]

Bu dönüşüm özellikle doğrulama ve görselleştirme için gereklidir. Çünkü kullanıcı güç sistemi mühendisliğinde çoğu zaman sonunda:

• \(v_a,v_b,v_c\),
• \(i_a,i_b,i_c\)

gibi fiziksel faz dalga biçimlerini görmek ister.

MATLAB ile DQsym nasıl kuruluyor?

Kaynağa göre kurulum kütüphane klasöründeki:

addlib.m

MATLAB script’inin çalıştırılmasıyla yapılmaktadır.

Bu script iki temel işi gerçekleştirir:

• DQsym klasörlerini MATLAB path’e ekler.
• Kütüphaneyi Simulink Library Browser’a kaydeder.

Bundan sonra DQsym sıradan bir Simulink kütüphanesi gibi Library Browser içinden kullanılabilir.

Bir kullanıcı modeli nasıl oluşturuyor?

Kaynak çalışmada kullanıcının DQsym bloklarının iç algoritmasını değiştirmesi gerekmemektedir. Normal Simulink çalışma düzeni kullanılır:

1. Yeni Simulink modeli oluşturulur.
2. DQsym Library Browser’dan gerekli bloklar sürüklenir.
3. Blok parametreleri maskelerden girilir.
4. Bloklar elektriksel ve kontrol sinyalleriyle bağlanır.
5. Simülasyon ayarları belirlenir.
6. Standart Simulink solver çalıştırılır.
7. Sonuçlar loglanır.
8. Gerekirse ABC alanına dönüştürülür.
9. MATLAB fonksiyonlarıyla post-processing gerçekleştirilir.

FFT analizi burada neden kullanılmıştır?

Zaman alanındaki iki dalga biçimi gözle çok benzer görünse bile harmonik içerikleri farklı olabilir. Bu nedenle çalışmada yalnız dalga biçimleri üst üste bindirilmemiş, sonuçların frekans spektrumları da FFT ile karşılaştırılmıştır.

Bu, MATLAB öğrenenler açısından önemli bir doğrulama dersidir:

Zaman alanı doğrulaması + frekans alanı doğrulaması birlikte yapılmalıdır.

Sayfa 5’teki ilk doğrulama deneyi nasıl kurulmuştur?

Sayfa 5’teki Şekil 2 ve Şekil 3, DQsym’in harmonik matematik bloklarını doğrulayan minimum test örneğini göstermektedir.

İki giriş sinyali beşinci harmonik mertebesine kadar bileşenler taşımaktadır. Buna ek olarak bağımsız bir onuncu mertebe bileşeni de hesaba katılmaktadır.

Çalışmada işlem:

\[ Z_{DQsym} ========= X_{DQsym}\times Y_{DQsym} + 2Y_{2DQsym} \]

şeklinde kurulmuştur.

DQsym sonucu aynı işlemin klasik EMT/Simulink referansı ile karşılaştırılmıştır.

İlk testin en önemli sonucu nedir?

İki yöntem zaman alanında yakın biçimde üst üste gelmiş ve FFT sonuçlarında ölçülen bütün frekans bileşenleri için uyum görülmüştür.

THD’nin %160,79 olması bir hata mı?

Hayır. Bu özel doğrulama sinyali baştan itibaren yoğun harmonik bileşenler içerecek şekilde oluşturulmuştur. THD’nin %100’ün üzerinde olması, harmonik bileşenlerin RMS katkısının temel bileşenden daha büyük olabildiğini gösterir.

Bu değer normal bir güç şebekesinin hedef THD değeri olarak yorumlanmamalıdır. Buradaki amaç DQsym matematik bloğunun harmonik-zengin bir sentetik işlemi doğru hesaplayıp hesaplamadığını test etmektir.

MMC nedir?

Modular Multilevel Converter (MMC), özellikle yüksek gerilim doğru akım (HVDC) sistemlerinde kullanılan çok seviyeli bir güç elektroniği dönüştürücü mimarisidir.

Çok sayıda alt modülün seri bağlanmasıyla yüksek gerilimli ve daha düşük harmonik içerikli AC dalga biçimleri üretilebilir. Ancak MMC’nin:

• kol akımları,
• kapasitör gerilimleri,
• circulating current,
• aktif ve reaktif güç kontrolü

gibi çok sayıda iç dinamiği vardır.

Bu nedenle MMC, DQsym’in gerçek bir güç elektroniği sistemi üzerinde sınanması için uygun bir test örneğidir.

MMC kapasitör dinamiği nasıl modellenmiştir?

Kaynak üst ve alt kol toplam kapasitör gerilimlerinin dinamiğini:

\[ \frac{du_{cp}^{\Sigma}}{dt} =========================== \left( i_c+\frac{i_g}{2} \right) \frac{m_p}{C_{arm}} ] [ \frac{du_{cn}^{\Sigma}}{dt} =========================== \left( i_c-\frac{i_g}{2} \right) \frac{m_n}{C_{arm}} \]

şeklinde vermektedir.

Burada:

• \(i_c\): circulating current,
• \(i_g\): grid current,
• \(m_p,m_n\): üst/alt kol modülasyon sinyalleri,
• \(C_{arm}\): eşdeğer kol kapasitansı

ile ilişkilidir.

MMC kontrol sistemi hangi fonksiyonları içeriyor?

Kaynakta tam kontrollü istasyon modeli:

• aktif güç regülasyonu,
• reaktif güç regülasyonu,
• circulating current suppression

işlevlerini içermektedir.

Kontrol sinyalleri de doğrudan DQsym alanında işlenmektedir.

MMC doğrulamasında kullanılan temel parametreler nelerdir?

Sayfa 6’daki grafikler ne gösteriyor?

Sayfa 6’daki Şekil 4, EMT ve DQsym modellerinin PCC gerilimi, şebeke akımı, üst kol akımı ve alt kol akımı zaman cevaplarını üst üste göstermektedir.

Aktif güçteki basamak değişiminden sonra iki model benzer geçici rejim sergilemekte ve kısa sürede aynı kararlı duruma yaklaşmaktadır.

Şekilde ayrıca DQsym ile EMT arasındaki hata eğrileri ayrı eksenlerde gösterilmiştir. Böylece yalnız iki çizginin “gözle benzemesi” değil, aralarındaki mutlak fark da izlenmektedir.

MMC zaman alanı doğruluğu ne seviyededir?

Bu değerler DQsym’in referans modelin zaman alanı dinamiklerini yakın biçimde takip ettiğini göstermektedir.

Frekans alanı doğrulamasında ne oldu?

Sayfa 6’daki Şekil 5 EMT ve DQsym harmonik spektrumlarını karşılaştırmaktadır.

Grafikte her iki yaklaşım için temel bileşen büyüklüğü:

[ 0.2705 ]

olarak aynıdır.

Buna karşılık THD değerleri:

şeklindedir.

Kaynak, bu THD farkını DQsym örneğinde harmonik temsilin beşinci mertebede kesilmesine bağlamaktadır. Yani yüksek harmoniklerin modele dahil edilmemesi bilinçli bir modelleme seçimidir; yazarlar bunu DQsym teorisinin doğal ve değiştirilemez bir sınırı olarak değerlendirmemektedir.

Neden harmonik truncation yapılır?

Bütün frekans bileşenlerini tutmak, dinamik fazör modelini giderek büyütür. Her harmonik için yeni durumların ve çapraz frekans bağlantılarının hesaba katılması gerekir.

Bu nedenle kullanıcı uygulamasına göre:

Hangi harmoniklerin fiziksel olarak önemli olduğu?

sorusuna cevap vererek \(N\) değerini seçmelidir.

Bu seçim bir optimizasyon problemine benzer:

Daha fazla harmonik → daha yüksek spektral doğruluk → daha büyük hesap yükü.

DQsym neden klasik Simulink’ten farklıdır?

Klasik Simulink’te dinamik fazör modeli el ile de kurulabilir. Ancak o durumda araştırmacının:

• her harmonik için yeni durumlar tanımlaması,
• pozitif/negatif/sıfır dizileri yönetmesi,
• harmonik çapraz bağlaşım işlemlerini yazması,
• ABC ↔ DQ dönüşümlerini sürekli tekrar kurması

gerekebilir.

DQsym’in asıl katkısı bu hesaplamaları tekrar kullanılabilir bloklara dönüştürmesidir.

Kütüphanede hazır hangi örnekler bulunuyor?

Kaynak v1.0 deposunda gösterim ve doğrulama için şu sistemlerin bulunduğunu belirtmektedir:

• basit RLC sistemi,
• point-to-point HVDC sistemi,
• point-to-point HVDC bağlantısıyla genişletilmiş IEEE 9-bus hibrit AC/DC ağı.

Makalede ayrıntılı olarak gösterilen iki doğrulama ise harmonik sinyal çarpımı ve tek istasyonlu tam kontrollü MMC’dir.

MATLAB’da sonuçlar nasıl saklanıyor?

Simülasyon sırasında seçili sinyaller loglanabilir. Ardından sonuçlar ABC alanına dönüştürülerek structured MATLAB variables biçiminde saklanabilir.

Bu yapı özellikle büyük bir araştırma projesinde önemlidir. Örneğin her çalışma için:

• parametreler,
• simülasyon çıktıları,
• harmonik spektrumlar,
• kontrol değişkenleri

düzenli veri yapıları altında tutulabilir.

DQsym kararlılık analizi açısından neden önemli?

Çalışmanın en stratejik iddialarından biri, aynı durum-uzayı modelinin gelecekte hem zaman alanı simülasyonu hem de frekans alanı kararlılık analizi için kullanılabilmesidir.

Bir model yalnız doğrudan zaman alanı bloklarından oluşuyorsa lineer sistem/özdeğer analizi için modelin yeniden türetilmesi gerekebilir. DQsym durum-uzayı yapısını baştan koruyarak bu yeniden modelleme ihtiyacını azaltmayı hedeflemektedir.

DQsym EMT’den daha hızlı mı?

Çalışma bunu temel iddia olarak ileri sürmemektedir.

Kaynak açık biçimde DQsym’in ana amacının EMT’ye göre simülasyon süresini azaltmak olmadığını belirtmektedir. Hatta basitleştirilmiş modellerle karşılaştırıldığında birden çok harmoniğin korunması hesap yükünü artırabilir.

Temel amaç:

• harmonik doğruluk,
• sistem seviyesinde modelleme,
• durum-uzayı gösterimi,
• kontrol tasarımıyla entegrasyon,
• gelecekte kararlılık analizi

arasında tek bir model yapısı oluşturmaktır.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

Kaynak çalışma, DQsym’in MATLAB/Simulink içinde çalışan gerçek ve açık kaynak bir dinamik fazör kütüphanesi olduğunu; çok harmonikli sinyalleri ortak DQsym formatında işleyebildiğini; harmonik çarpım işlemlerinde EMT referansıyla aynı temel ve THD sonuçlarını üretebildiğini; tek istasyonlu MMC’nin zaman alanı gerilim ve akım davranışlarını düşük hata seviyeleriyle yeniden üretebildiğini; blok tabanlı yapının MATLAB/Simulink kontrol iş akışına doğrudan bağlanabildiğini ve durum-uzayı formülasyonunu koruduğunu desteklemektedir.

Çalışmanın desteklemediği veya test etmediği sonuçlar

Çalışma DQsym’in her EMT yazılımından daha hızlı olduğunu göstermemektedir; bütün güç elektroniği dönüştürücü tiplerini desteklememektedir; v1.0’da ortalamalı MMC dışındaki ayrıntılı converter modelleri ek geliştirme gerektirir; jeneratörlerin mekanik dinamikleri mevcut sürümde desteklenmemektedir; Linux ve macOS üzerinde kapsamlı doğrulama yapılmamıştır; tüm harmonik mertebelerinin sınırsız hesaplama maliyeti olmadan temsil edilebildiğini göstermemektedir ve sunulan doğrulamalar gerçek fiziksel HVDC tesisinden alınmış saha ölçümleri değil, MATLAB/Simulink tabanlı referans modellerle yapılan sayısal karşılaştırmalardır.

Türkiye açısından nerede anlamlı olabilir?

Çalışma Türkiye’ye özgü bir elektrik şebekesi üzerinde yürütülmemiştir. Bununla birlikte yöntemin hedeflediği problem — HVDC bağlantıları, güç elektroniği dönüştürücüleri, yenilenebilir enerji bağlantıları ve harmonik etkileşimler — modern iletim ve dağıtım şebekelerinin genel problemleridir.

Türkiye’de uygulanmak istenirse yerel şebekenin:

• gerilim seviyeleri,
• kablo ve hat parametreleri,
• trafo modelleri,
• converter topolojileri,
• kontrol parametreleri,
• harmonik kaynakları

DQsym modeline ayrıca tanımlanmalı ve yerel ölçümler veya güvenilir EMT referanslarıyla doğrulanmalıdır.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Yazılım geliştirme ortamı

Yöntem 1: dinamik fazör temsilinin kurulması

Her yaklaşık periyodik sinyal, seçilen harmonik mertebeleri için zamanla değişen Fourier katsayılarına ayrılır. Ardından üç fazlı ABC sinyali simetrik bileşenler ve dönen DQ koordinatları üzerinden DQsym sinyal yapısına dönüştürülür.

Modelde korunan harmonik sayısı \(N\) ile kontrol edilir. \(N\)’nin yükselmesi daha fazla frekans bileşeni sağlayabilir ancak durum boyutunu büyütür.

Yöntem 2: durum-uzayı tabanlı blok modeli

Dinamik bileşenler ayrık zaman durum-uzayı matrisleriyle yürütülmektedir. State-space blok, gerektiğinde sürekli matrisleri ayrık forma dönüştürür ve zaman adımları boyunca durum vektörünü ilerletir.

Anahtarlama olayı zaman adımı içinde gerçekleşirse sistem matrisleri değiştirilir ve half-step correction yeniden uygulanır.

Yöntem 3: harmonik çarpım doğrulaması

İki harmonik-zengin giriş sinyali beşinci mertebeye kadar harmonikler içerir ve bağımsız onuncu mertebe bileşeni eklenir.

DQsym sonuçları klasik EMT Simulink referansı ile hem:

• zaman alanında,
• FFT/frekans alanında

karşılaştırılmıştır.

Bu test, DQsym çarpım ve ölçüm bloklarının nonlinear harmonic interaction olarak ifade edilen çapraz harmonik bileşenleri doğru indekslediğini desteklemektedir.

Yöntem 4: tek istasyonlu MMC doğrulaması

İkinci doğrulamada DQsym ile 1000 MVA temel güç, 640 kV DC anma gerilimi ve 400 kV PCC gerilimi taşıyan bir MMC istasyonu modellenmiştir.

Model:

• kapasitör gerilim dinamiklerini,
• grid current’ı,
• circulating current’ı,
• aktif güç kontrolünü,
• reaktif güç kontrolünü,
• circulating current suppression kontrolünü

aynı DQsym durum-uzayı yapısında temsil etmektedir.

MMC zaman alanı sonucu

MMC frekans alanı sonucu

Temel bileşen birebir aynı görünürken THD farkı vardır. Çalışma bunu DQsym örneğinin beşinci mertebede kesilmiş harmonik temsiline bağlamaktadır.

Kaynakta neden doğrudan işlem süresi karşılaştırması yok?

Çünkü çalışmanın araştırma sorusu “DQsym EMT’den kaç kat hızlıdır?” değildir. Yazarlar DQsym’in ana hedefinin hesap süresi azaltımı olmadığını açıkça ifade etmektedir.

Dolayısıyla kaynakta bulunmayan:

• “2× hızlı”,
• “10× hızlı”,
• “%50 daha az RAM”

gibi performans rakamları Verianla tarafından üretilmemiştir.

Yazılımın mevcut sınırları

Bu çalışma MATLAB öğrenmek isteyen biri için neden önemli?

DQsym makalesi, MATLAB öğreniminin yalnız sözdizimi öğrenmek olmadığını gösterir. Gerçek mühendislik yazılımı geliştirilirken şu katmanların tamamı bir arada çalışmaktadır:

1. Matematiksel teoriyi oluşturmak.
2. Diferansiyel denklemleri durum-uzayı biçimine çevirmek.
3. Uygun koordinat dönüşümlerini belirlemek.
4. Sinyal veri formatını standardize etmek.
5. Tekrar kullanılabilir Simulink blokları oluşturmak.
6. Masked subsystem ile kullanıcı arayüzünü sadeleştirmek.
7. MATLAB script’leriyle parametre yönetimini yapmak.
8. Anahtarlama olaylarını sayısal çözücü içinde doğru yönetmek.
9. Sonuçları structured variables olarak saklamak.
10. Zaman alanında doğrulama yapmak.
11. FFT ile frekans alanında ikinci doğrulama yapmak.
12. Referans modelle sayısal hata miktarını ölçmek.

Dolayısıyla bu çalışma MATLAB/Simulink’in yalnız hazır blokları birbirine bağlamaktan ibaret olmadığını; matematik, güç sistemleri, kontrol teorisi ve yazılım mimarisinin aynı projede birlikte yürütülebileceğini göstermektedir.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: 𝐷𝑄𝑠𝑦𝑚: A MATLAB/Simulink library for dynamic phasor simulation of AC/DC power systems

Yazarlar: Saif Alsarayreh; Robert Dimitrovski; Aleksandra Lekić.

Yazar sırası: Kaynaktaki sıra aynen korunmuştur.

Eş katkı/eş birinci yazar: Kaynakta eş katkı veya eş birinci yazarlık beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Saif Alsarayreh.

Kurum 1: Faculty of Electrical Engineering, Mathematics, and Computer Science, TU Delft, Mekelweg 4, 2618 CD, Delft, Netherlands.

Kurum 2: TenneT TSO GmbH, Bernecker Str. 70, 95448 Bayreuth, Germany. Robert Dimitrovski bu kurumla da ilişkilidir.

Dergi: SoftwareX.

Cilt: 34.

Makale numarası: 102719.

Yayın yılı: 2026.

DOI: 10.1016/j.softx.2026.102719.

Alınma tarihi: 23 Şubat 2026.

Revize sürüm: 28 Nisan 2026.

Kabul tarihi: 11 Mayıs 2026.

Çevrimiçi yayın: 26 Mayıs 2026.

Kaynak türü: Hakemli bilimsel yazılım ve hesaplamalı güç sistemleri makalesi.

Hakemlik durumu: Hakem değerlendirmesinden geçmiş ve SoftwareX dergisinde yayımlanmış nihai makaledir.

Makale lisansı: Creative Commons Attribution, CC BY 4.0.

Yazılım sürümü: DQsym v1.0.

Yazılım lisansı: MIT License.

Yazılım dili/ortamı: MATLAB ve Simulink.

Test edilen MATLAB sürümü: MATLAB R2024a.

Temel bağımlılıklar: Simulink, Simscape ve Simscape Electrical.

Opsiyonel bağımlılıklar: Belirli örnekler ve post-processing işlemleri için Signal Processing Toolbox ve DSP System Toolbox.

Test edilen işletim sistemi: Windows 11. Kaynak Linux ve macOS uyumluluğunu beklemektedir ancak bu platformların kapsamlı biçimde doğrulanmadığını belirtmektedir.

Kod deposu: Kaynak makalede `https://github.com/control-protection-grids-tudelft/DP` adresi verilmiştir.

Dokümantasyon: Kaynak depo içindeki `DP_v1.0/Documentation` klasörünü geliştirici dokümantasyonu olarak göstermektedir.

Finansman: CRESYM project Harmony.

Çıkar çatışması: Yazarlar, çalışmayı etkileyebilecek bilinen rakip finansal çıkar veya kişisel ilişki bulunmadığını beyan etmektedir.

CRediT — Saif Alsarayreh: Writing – review & editing; Writing – original draft; Visualization; Validation; Software; Project administration; Methodology; Investigation; Formal analysis; Data curation; Conceptualization.

CRediT — Robert Dimitrovski: Writing – review & editing; Supervision; Software; Resources; Project administration; Methodology; Funding acquisition; Conceptualization.

CRediT — Aleksandra Lekić: Writing – review & editing; Supervision; Resources; Project administration; Funding acquisition; Conceptualization.

Bilimsel içerik kaynağı: Bu Verianla makalesindeki dinamik fazör tanımları, DQsym mimarisi, durum-uzayı algoritmaları, MATLAB/Simulink çalışma yöntemi, MMC parametreleri, doğrulama değerleri, FFT sonuçları ve sınırlılıklar yüklenen 7 sayfalık bilimsel çalışmaya dayanmaktadır. Bibliyografik dış kontrol yalnız yayın kimliği ve nihai yayın durumunun doğrulanması amacıyla yapılmış; dış kaynaklardan yeni bilimsel bulgu eklenmemiştir.

Temel yöntemsel sınır: Doğrulamalar MATLAB/Simulink tabanlı referans modellerle yapılan simülasyon karşılaştırmalarıdır. Çalışma gerçek bir HVDC tesisinden alınmış yeni saha ölçümleriyle doğrulama sunmamaktadır. v1.0’ın dönüştürücü kapsamı sınırlıdır ve mekanik jeneratör dinamikleri mevcut sürümde desteklenmemektedir.