باشد. هردو اینورتر12VSI وCSI13 می تواند در فیلتر موازی استفاده شود. اینورترPWM فیلتر اکتیو موازی باید رفتاری مانند منبع جریان غیر سینوسی داشته باشد.اینورترهای مذکور مشابه اینورتر های استفاده شده برای درایورهای موتورهای AC می باشند.
امروزه اغلب فیلتر های اکتیو موازی در مقیاس تجاری ازVSI استفاده می کنند. فیلتر اکتیو موازی به صورت حلقه بسته وبا اندازهگیری پیوسته جریان بار ومحاسبه لحظهای جریانهای جبران سازی مرجع برای مبدل PWM کار می کند.اگر سرعت سوئیچینگ مبدل PWM به اندازه کافی بالا باشد، جریان ic(جریان جبران سازی) شامل هارمونیکهای فرکانس بالا خواهد بود که به راحتی می توان با استفاده از یک فیلتر بالا گذر کوچک آنها را فیلترکرد.در حالت ایده آل، مبدل PWMبه صورت یک تقویت کننده توان خطی درنظرگرفته می شود، که در آن جریان جبران سازی دقیقاً جریان مرجع جبران سازی را دنبال میکند.
الگوریتم کنترلی به کار رفته در کنترل کننده فیلتر اکتیو موازی مشخصات جبران سازی راتعیین میکند.برای مثال،اگرجریانهای جبران سازی بر طبق روش جبران سازی تعریف شده در تئوری توان لحظهای محاسبه شود،فیلتر اکتیو موازی توان راکتیو بار راجبران خواهد کرد.در این مورد،فیلتر اکتیو موازی میتواند به صورت یک جبران ساز استاتیکی توان راکتیونامیده شود.از نظر تئوری، این جبران سازیها میتواند بدون عناصرذخیره کننده انرژی درفیلتر اکتیو موازی انجام شود.به طور معمول یک فیلتر اکتیو موازی،نوسانات توان حقیقی بار را نیز جبران میکند. برای این منظور عناصر ذخیره کننده انرژی لازم است[14].
3-2-2 -مدار های قدرت فیلتر اکتیو موازی
مدار قدرت فیلتر اکتیو موازی میتواند با استفاده از VSIویا CSI و کنترل جریان PWM طراحی شود. مدار قدرت فیلتر اکتیو موازی در شکل 3-2 نشان داده شده است.

قابل توجه آن است که در ساختار فیلتر اکتیو موازی منبع توان وجودندارد و تنها یک عنصر در لینک dc اینورتر موجود است (خازن برای VSIوسلف برای CSI). از این طریق فیلتر اکتیو موازی می تواند برای تأمین تلفات اینورتر PWM کنترل شود.جریان تولیدشده به وسیله اینورتر موازی به علت کلیدزنی تجهیزات نیمه هادی قدرت دارای برخی هارمونیک مرتبه بالا هستند. این هارمونیکها به راحتی میتوانند توسط یک فیلتر بالاگذر کوچک فیلتر شوند. درحالت ایده آل جریان جبران سازی دقیقا با جریان جبران سازی مرجع برابر است.[14]
با توجه به اهدافی که برای فیلتر اکتیو موازی در نظر گرفته می شود، می توان CSIرا به خاطر قدرت بیشتر و یا VSI رابه خاطر تلفات کمتر وهزینه اولیه کمترش انتخاب کرد.به طور معمول از VSI برای تحقق فیلتر موازی استفاده می شود وتقریبا همه فیلتر های اکتیو موازی در عملکرد تجاری از VSI ها ساخته شده اند[15].

3-2-3- استراتژی کنترلی فیلتر اکتیو موازی
استراتژی کنترلی متعددی برای فیلتر اکتیو موازی ارائه شده اند. در این قسمت دو روش معمول که در هر دو روش هارمونیک ها و نامتعادلی ناشی از مولفه های توالی منفی و صفر جبران می شوند مورد بررسی قرار می گیرند.
استراتژی توان لحظهای ثابت منبع: این روشتوان حقیقی ثابت را حتی در شرایط ولتاژ نامتعادل و دارای اعوجاج فراهم می کند.
استراتژی جریان سینوسی منبع: این روش جریان سینوسی منبع راحتی در شرایط ولتاژ نامتعادل و دارای اعوجاج فراهم می کند.
درهردواستراتژی جریان مولفه صفر جبران سازی می شود.اما اگرولتاژ نامتعادل یا معوج باشد فراهم کردن همزمان جریان سینوسی وتوان ثابت برای منبع غیر ممکن است.
3-2-4- شبیه سازی فیلتر اکتیو موازی
در این بخش فیلتر اکتیو موازی با استراتژی کنترلی جریان سینوسی منبع شبیه سازی شده است. بلوک دیاگرام کنترل کننده فیلتر اکتیو موازی در شکل 3-3 نشان داده شده است. ورودیهای سیستم ولتاژهای فاز و جریان های خط هستند. ولتاژهای فاز مشکل ناپایداری دارند و لذا نمی توانند مستقیما مورد استفاده قرار گیرند. برای تحقق این استراتژی یک آشکارساز توالی مثبت بکار گرفته شده است وزاویه فاز و فرکانس هارمونیک اصلی ولتاژ به طوردقیق تعیین می شود.واحد تنظیم ولتاژdc وظیفه ثابت نگه داشتن ولتاژ لینک dc را برعهده دارد. جریان های جبران سازی به وسیله تئوری توان لحظه ای محاسبه می شوند:

شکل 3-4 مدار قدرت فیلتر اکتیو موازی را نشان می دهد. در این مدار از یک منبع kv2/0 و50 هرتز استفاده شده است.

شکل 3-5 به ترتیب جریان بار، جریان تزریق شده توسط اینورتر و جریان منبع را نشان می دهد. همانطور که در شکل نشان داده شده است جریان کشیده شده از منبع کاملا سینوسی است.

3-3- فیلتر اکتیو سری14
به طور کلی فیلتراکتیو سری برای جبران سازی ولتاژبه کار می رود.شکل 3-6 ساختار کلی فیلتر اکتیو سری را برای جبران سازی ولتاژ نشان می دهد.در اینجا مبدلPWM با دو زیر سیستم الکتریکی متصل به خط قرار داده شده است. ترانسهای تکفاز برای این اتصالهای سری استفاده شده است. مبدل PWM مانند یک منبع ولتاژ کنترل شده غیر سینوسی عمل میکند. فیلتر اکتیو سری به صورت حلقه بسته کار میکند وبا اندازهگیری پیوسته ولتاژهای فازV، مقادیر لحظهای ولتاژهای مرجع Vc برای مبدل PWM محاسبه میکند.
در حالت ایده آل مبدل PWM میتواند به عنوان یک تقویتکننده توان خطی در نظر گرفته شود بطوریکه ولتاژهای جبرانسازی دقیقاً ولتاژهای م
رجع را دنبال میکنند.پس از جبرانسازی ولتاژV، ولتاژVs متعادل وبدون هارمونیک خواهد شد[13].

3-3-1- مدار قدرت فیلتر اکتیو سری
در شبکه های سه فاز بدون سیم نول،مولفه های توالی صفر برای جبران سازی وجود ندارد. اگر شبکه سه فاز چهار سیمه باشد، استفاده از توپولوژی خازنهای مجزا مناسب میباشد. شکل3-7 مدار قدرت فیلتر اکتیو سری را نشان میدهد.

3-3-2- استراتژی کنترلی فیلتراکتیوسری
هدف اصلی فیلتر اکتیو سری جبران سازی هارمونیک ها و نامتعادلی ولتاژ منبع تغذیه است. به عبارت دیگر،فیلتر اکتیو سری بایستی علاوه بر جبران سازی هارمونیکی، مولفههای توالی منفی و صفر را نیز جبران نماید. به علاوه استفاده از الگوریتم کنترلی موازی میتواند با تولید سیگنالهای کنترلی که پایداری کلی سیستم را افزایش می دهد مفید باشد.
شکل 3-8 بلوک دیاگرام کنترل کننده فیلتر اکتیو سری را نشان می دهد. در این شکلVα وVβ مولفه های α-β بدست آمده از آشکار ساز توالی مثبت هستند.

3-3-3- شبیه سازی فیلتر اکتیو سری
در شکل3-9 مدار قدرت فیلتر اکتیو سری شبیه سازی شده را نشان می دهد.
در مدار فیلتر اکتیو سری شبیه سازی شده از یک منبع 600 ولت، 50 هرتز استفاده شده است. ولتاژ منبع دارای %30 هارمونیک سوم می باشد. استراتژی ولتاژ بار سینوسی با استفاده از روش تئوری توان لحظه ای برای کنترل این جبران ساز استفاده شده است. شکل 3-10 به ترتیب ولتاژ منبع، ولتاژ تزریقی واحد سری و ولتاژ بار را نشان می دهد. همانطور که در شکل 3-10 نشان داده شده، فیلتر اکتیو سری با جبران سازی اغتشاش ولتاژ منبع، سبب سینوسی شدن ولتاژ تحویلی به بار شده است.

3-4- جبران ساز یکپارچه کیفیت توان
جبران ساز یکپارچه کیفیت توان از ترکیب فیلتراکتیو سری وموازی تشکیل شده وبرای جبران سازی همزمان ولتاژوجریان به کار می رود.این تجهیز در شبکه های توزیع توان،و در مجاورت بارهای حساس و هارمونیک زا قرار می گیرد. جبران ساز یکپارچه کیفیت توان ( UPQC15) نه تنها می تواند هارمونیک های جریان ونامتعادلی بارهای غیر خطی را جبران کند بلکهمی تواند هارمونیک های ولتاژ ونامتعادلی منبع تغذیه را نیز جبران کرده و کیفیت توان را افزایش دهد. بنابراین UPQC از قوانین مربوط به جبران سازی جریان و ولتاژ به طور همزمان استفاده میکند[16].
در پیاده سازی واقعیUPQC میتواند با استفاده از دو مبدل PWM با لینک dc مشترک و یک مدار کنترلی مجتمع برای تولید جریان ها وولتاژهای مرجع محقق شود.
3-4-1- توصیف کلی جبران ساز یکپارچه کیفیت توان
جبران ساز یکپارچه کیفیت توان از دو بخش مجزا تشکیل شده است:
1)مدارقدرت(مبدل های سری وموازی)
2)کنترل کننده UPQC(کنترل کننده ترکیبی فیلتر اکتیو سری وموازی)
شکل 3-11 ساختار کلی یک UPQC را نشان می دهد.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   مقاله رایگان دربارهنقش برجسته

مبدل PWMسری همانند یک منبع ولتاژ کنترل شده و مبدل PWM موازی به صورت یک منبع جریان کنترل شده عمل می کند.یک خازن ارتباط دهنده کوچک در لینک dc مشترک وجوددارد.کنترل کنندهUPQCاز یک الگوریتم لحظه ای برای تهیه ولتاژهاو جریانهای مرجع استفاده می کند.وظایف فیلتر اکتیو سری و موازی عبارت است از:
فیلتر اکتیو سری: جبرانسازی هامونیکهای ولتاژمنبع شامل توالیهای صفرومنفی در فرکانس اصلی،مسدود کردن جریانهای هارمونیکی منبع(ایزولاسیون هارمونیکی)وبهبود پایداری سیستم.
فیلتر اکتیو موازی: جبران سازی هامونیک های جریان بار شامل توالی های منفی وصفردرفرکانس اصلی،جبران سازی توان راکتیو باروتنظیم ولتاژخازن لینک dc.
UPQCمیتواند نامتعادلی، مولفه های توالی های غیر مثبت ولتاژ وجریان وتوان راکتیو را جبران کند.اگر ولتاژوجریان متعادل باشند هارمونیک نخواهیم داشت،وفیلتر اکتیوموازی ولتاژلینک dcرا به وسیله جذب انرژی از منبع وجبران تلفات مبدل PWMتنظیم میکند.
3-4-2- مدارقدرتجبران ساز یکپارچه کیفیت توان
ساختار جبران ساز یکپارچه کیفیت توان از ترکیب فیلتر اکتیو موازی و سری تشکیل شده است. در شکل3-12 مدار قدرت UPQC نشان داده شده است.

فیلتراکتیو موازیطوری کنرل می شود که جریانی در سیم خنثی شبکه جاری نشود.فیلتر اکتیو سری ولتاژهای منبع شامل مولفههای توالی صفررا جبرانسازی میکند.
3-4-3- استراتژی کنترلیجبران ساز یکپارچه کیفیت توان
مدارهای کنترلی که درقسمت های قبل برای فیلتر اکتیو موازی وسری به کار برده شده بود، برای کنترلUPQC بایکدیگر ترکیب می شوند.جریان های خط ( ia,ib,icوisa,isb,isc) و ولتاژهای (va,vb,vc) ورودی های کنترل کننده UPQC هستند.ولتاژهای Vc1 وVc2 برای تنظیم ولتاژ لینک dc استفادهمیشود و مقادیر واقعی ولتاژهای جبران سازی (Vfa,Vfb,Vfc)و جریانهای جبران سازی(ifa,ifb,ifc)ازطریق حلقه کنترلی به کنترل PWM باز میگردند.
اگر استراتژی کنترلی جریان سینوسی منبع در نظر گرفته شود تغییرات در مدار کنترلی فیلتر اکتیو موازی ضروری نیست.نحوهی عملکرد کنترل کنندهUPQC در شکل 3-13 نشان داده شده است.

3-4-4- شبیه سازی جبران ساز یکپارچه کیفیت توان
شکل 3-12 مدار قدرت جبران ساز یکپارچه کیفیت توان شبیه سازی شده را نشان می دهد. یک منبع 380 ولت، 50 هرتز که شامل30% هارمونیک سوم می باشد مدار را تغذیه می کند.

شکل های 3-13 و 3-14 توانایی جبران ساز یکپارچه کیفیت توا
ن را در جبران سازی ولتاژ و جریان نمایش می دهد.

جبران سازی جریان توسط واحد موازی

جبران سازی ولتاژ توسط واحد سری

3-5- جبران ساز یکپارچه کیفیت توان چند مبدله[17]
این تجهیز برگرفته شده از ایده جبران ساز یکپارچه کیفیت توان است، که توانایی جبرانسازی ولتاژ وجریان را در سیستم های دارای چند باس/چند فیدر را دارد.در این ساختاریک مبدل منبع ولتاژ(VSC) موازی و دو یا چند مبدل منبع ولتاژ سری وجود دارد. این سیستم می تواند عیوب جریان بار و ولتاژ منبع در فیدرهای مجاور فیدر اصلی و عیوب ولتاژ منبع را در دیگر فیدرها به طور کامل جبران سازی کند. در این ساختار همه مبدل ها به صورت پشت به پشت و در سمت dc متصل هستند ویک خازن مشترک در لینک dc دارند. لذا توان می تواند برای جبران سازی کمبود، بیشبود وقطعی از یک فیدر به فیدر های مجاور انتقال یابد.
شکل3-15 ساختارMC-UPQC16 را نشان می دهد.

این ساختاراز سه VSC تشکیل شده که توسط خازن لینک dc به هم متصل می شوند.
در این ساختار VSC1 به صورت سری با باس1وVSC2 به صورت موازی با بار1 و در انتهای
فیدر اول متصل شده اند. VSC3 نیز به صورت سری با باس 2 وانتهای فیدر دوم متصل شده است.
اهداف ساختار شکل 2 را می توان به سه دسته تقسیم بندی کرد:
تنظیم ولتاژ بار(uL1) در برابر کمبود، بیشبود واغتشاشات سیستم به منظور حفاظت از بار حساس و غیر خطی L1
تنظیم ولتاژ بار(uL2) در برابر کمبود، بیشبود، قطعی واغتشاشات سیستم به منظور حفاظت از بار حساس و L2
جبران سازی مولفه های هارمونیکی و راکتیو جریان بار غیر خطی
3-5-1- استراتژی کنترل
همانطور که در شکل 3-15 نشان داده است MC-UPQCاز دو مبدل VSC سری ویک مبدل VSC موازی که به صورت مستقل کنترل می شوند تشکیل شده است. استراتژی کنترل کلیدزنی برای کنترل ولتاژ SPWM و کنترل جریان هیسترزیس انتخاب شده است.
الف) توابع کنترل واحد موازی:
جبران سازی مولفه راکتیو جریان بار L1
جبران ساز مولفه های هارمونیکی جریان بار L1
تنظیم ولتاژ خازن لینک dc
شکل 3-16 بلوک دیاگرام کنترل کننده واحد موازی را نشان می دهد.

ب) توابع کنترل مبدل سری:
حذف کمبود وبیشبود ولتاژ
جبران سازی اغتشاشات ولتاژ نظیر هارمونیک ها
جبران سازی قطعی ها ( فقط در فیدر2)
شکل 3-17 بلوک دیاگرامکنترل کنندهواحد سری را نشان می دهد:

3-6- نتیجه گیری
در این فصل تعدادی از ادوات جبران ساز اغتشاشات کیفیت توان ونحوه عملکرد آن ها مورد بررسی قرار گرفته شد. نکته مهم در ارتباط با این جبران ساز ها هزینه های ناشی از بکارگیری آن ها برای جبران سازی است. این هزینه ها اولا باید از نظر اقتصادی توجیه داشته باشد و ثانیاً به صورت عادلانه تقسیم شوند.
بنابراین و با توجه به مطالبی که در فصل قبل در ارتباط با لزوم ارتقاء کیفیت توان در شبکههای تجدید ساختاریافته وتقسیم عادلانه هزینه های آن بین تولیدکنندگان، توزیعکنندگان و مشتریان مختلف بیان شد، در فصل بعد بهمعرفی کامل جبران ساز یکپارچه کیفیت توان مجزا شده پرداخته خواهد شد. چرا که با استفاده از این تجهیز ضمن بهبود کیفیت توان، هزینههای ناشی از آن به طور عادلانه بین بخش های مختلف تقسیم خواهد شد.
در فصل بعد علاوه بر بررسی دقیق ساختار وعملکرد این جبران ساز در حالت های کاری مختلف، روشی جدید برای کنترل این تجهیز پیشنهاد شده است که علاوه برسرعت بالاتر در جبران سازی، از دقت بیشتری


دیدگاهتان را بنویسید