پایان نامه مدل سازی و بررسی رفتار دینامیکی IDVR با بردارهای فضایی
فهرست محتوا
فهرست مطالب
- مقدمه. 2
- فصل اول : کیفیت توان
- 1-1 مقدمه 4
- 1-2 کیفیت توان 5
- 1-2-1 مسائل کیفیت توان – ولتاژ 6
- 1-2-1-1 کمبود و بیشبود ولتاژ ( Voltage Swell و Voltage Sage ) 6
- 1-2-1-2 نوسانات ولتاژ 7
- 1-2-1-3 وقفه ولتاژ 7
- 1-2-1-4 اعوجاج هارمونیکی 7
- 1-2-1-5 اغتشاشات گذرا 8
- 1-2-1-6 تغییرات فرکانسی 8
- 1-2-2 مسائل کیفیت توان – جریان 8
- 1-3 منابع تولید کننده مسائل کیفیت توان 8
- 1-3-1 عوامل ایجاد پدیده کمبود ولتاژ 8
- 1-4 راه حل برای از بین بردن مسائل کیفیت توان (جبران سازها) 9
- 1-4-1 روش هایی برای کاهش کمبود ولتاژ 9
- 1-4-2 جبرانسازنوسانات (فلیکر) ولتاژ 10
- 1-4-3 جبران ساز های هارمونیک یا فیلترها 10
- 1-4-3-1 فیلترهای پسیو 10
- 1-4-3-2 فیلترهای اکتیو 10
- 1-4-3-3 فیلترهای هیبرید 11
- 1-4-4 جبران سازهای استاتیکی از نوع ادوات Custom Power 11
- 1-4-4-1 عملکردجبران سازاستاتیکی توزیع شده (DSTATCOM) 12
- 1-4-4-2 عملکرد باز گردان ولتاژ دینامیکی (DVR) 12
- 1-4-4-3 عملکرد کنترل کننده یکپارچه کیفیت توان (UPQC) 13
- 1-5 نتیجه گیری 14
- فصل دوم: معرفی DVR
- 2-1 مقدمه 16
- 2-2 جبرانساز دینامیکی ولتاژ (DVR) 17
- 2-2-1 تاریخچهDVR 18
- 2-2-2 عملکرد و ساختار اجزای تشکیل دهنده DVR 18
- 2-2-2-1 اینورتر منبع ولتاژ (VSI) 20
- 2-2-2-2 وسیله تولید پالس برای مبدل SPWM 20
- 2-2-2-3 مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی (SVPWM ( 21
- 2-2-2-3-1 حالتهای کلیدزنی.. 24
- 2-2-2-4 منبع انرژی 25
- 2-2-2-5 فیلتر 26
- 2-2-2-6 کلید های بای پس 27
- 2-2-2-7 ترانسفورماتور تزریق 28
- 2-2-2-8 قسمت کنترلی 28
- 2-3 حالت های راه اندازی 31
- 2-4 مدل دینامیکی DVR 32
- 2-5 انواع روشهای جبران سازی در DVR 36
- 2-5-1 تحلیل و بررسی به روش قبل از اختلال (Pre-Sag) 36
- 2-5-2 تحلیل و بررسی روش هم فاز (In-Phase) 38
- 2-5-3 تحلیل روش کنترلی حداقل انرژی 42
- 2-6- نتیجهگیری 43
- فصل سوم: بهبود کیفیت توان با طرح نوینIDVR
- 3-1 مقدمه : 45
- 3-2 حالت ماندگار DVR 46
- 3-3 حالت ماندگار IDVR 49
- 3-4 بررسی عملکرد DVR در برابر اختلالات ولتاژ 51
- 3-5 عملکردIDVR در برابر اختلالات ولتاژ 55
- 3-6 شدیدترین کمبود ولتاژ قابل جبران در ساختار IDVR 57
- 3-7 نتیجه گیری 61
- فصل چهارم: نتایج شبیه سازی IDVR مبتنی بر SVPWM-FUZZY
- 4-1 مقدمه 63
- 4-2 شبکه نمونه شبیه سازی شده شامل IDVR و مشخصات 64
- 4-3 کنترل کننده PI تطبیقی با استفاده از منطق فازی 65
- 4-4 روش محاسبه ولتاژ مرجع 66
- 4-5 کنترل کننده PI مرسوم 67
- 4-6 کنترل کننده PI فازی تطبیقی 68
- 4-7 شبیه سازی Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) دو سطحه : 73
- 4-7-1 تعیینVd و Vq، ref V و زاویه α 73
- 4-7-2 تعیین دوره زمانی T1 ،T2 و T0 74
- 4-7-2-1 محاسبه زمان سوئیچ زنی در سکتور 1 74
- 4-7-2-2 محاسبه زمان سوئیچ زنی در هر سکتور 75
- 4-7-2-3 تعیین زمان سوئیچ زنی هر کلید (S1 تا6 S ) : 76
- 4-8 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه تک فاز به زمین در خط 2 78
- 4-9 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه دو فاز به زمین در خط 2 81
- 4-10 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع بیشبود ولتاژ در خط 2 84
- 4-11 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه سه فاز به زمین در خط 1 85
- 4-12 نتیجه گیری 89
- مراجع. 90
1 چکیده:
باز یابنده دینامیکی ولتاژ DVR یکی از ادوات CUSTOM POWER میباشد که برای جبران کمبود و بیشبود ولتاژ در بارهای حساس به کار میرود. در مواقع کمبود شدید و بلند مدت ولتاژ تأمین توان اکتیو مورد نیاز برای عملکرد DVR ضروری و در عین حال پر هزینه است. در شرایط تغذیه بارهای صنعتی از چندین فیدر مجزا و در صورت استفاده از DVR ها در این فیدر ها با به اشتراک گذاشتن بأس DC این تجهیزات، ساختار جدیدی به نام IDVR (Inter Line Dynami Voltage Restorer) ایجاد میشود [1]. در صورت استفاده از این ساختار امکان تأمین توان اکتیو بلند مدت مورد نیاز DVR فیدر معیوب از طریق بأس DC و فیدر سالم به وجود می اید. دراین پایان نامه روش کنترل فازی با مدولاسیون بردار فضایی پیشنهاد شده است. روش مذکور دارای مزایایی نظیر کاهش ضریب کلی هارمونیکها، افزایش ولتاژ تزریقی وکاهش تلفات کلید زنی نسبت به روشهای مرسوم دارد. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار Matlab/Simulink انجام شده است. نتایج نشان میدهد که این ساختار میتواند کیفیت توان و قابلیت اطمینان را در بارهای حساس افزایش دهد.
کلمات کلیدی: کمبود ولتاژ (Voltage sag)، بیشبود ولتاژ (Voltage swell)، کیفیت توان، DVR، IDVR، Custom power، Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM)
مقدمه:
کمبود ولتاژ کوتاه مدت یکی از پدیدههای کیفیت توان است که علل مختلفی از قبیل بروزخطا در سیستم و یا وصل بارهای سنگین میتواند داشته باشد [1]. با رشد روز افزون مبدلهای الکترونیک قدرت، کاربرد ادوات مبتنی بر این مبدلها در سیستمهای توزیع با نام Custom Power به عنوان راهکاری برای بهبود مسائل کیفیت توان پیشنهاد شدهاند [2]. یکی از این ادوات که برای مقابله با کمبود ولتاژهای کوتاه مدت بکار میرود بازگردان دینامیکی ولتاژ یا DVR میباشد [3]. DVR بوسیله تزریق ولتاژ سری به ولتاژ بارحساس موجب حفاظت آن در برابر تغییرات ولتاژ میشود. DVR بطور معمول و بدون عناصر بزرگ ذخیره کننده انرژی میتواند کمبود ولتاژهای مشخص را در زمان محدود جبران نماید ولی هنگامی که هدف جبران کمبود ولتاژهای شدید و طولانی باشد استفاده از منابع تولید کننده انرژی برای تأمین توان اکتیو مورد نیاز DVR غیر قابل اجتناب است. در مورد منابع ذخیره کننده انرژی بهمراه نگهداری وشارژ انها هزینه DVR را به مراتب بیشتر میکند در برخی از محیطهای صنعتی مانند پارکهای صنعتی بدلیل افزایش قابلیت اطمینان تغذیه بارها از دو یا چند فیدر متصل به پستهای متفاوت صورت میگیرد. لذا تغییرات ولتاژدر یک فیدر معمولاً اثر ناچیزی بر روی فیدر دیگر داشته و در نتیجه میتوان مدار معادل فیدرهایی که از پستهای متفاوت تغذیه میشوند را بصورت مستقل در نظر گرفت بر همین اساس [4] ساختاری بنام IDVR پیشنهاد شده است که در آن DVR های موجود در فیدر های مختلف تغذیه شده از پستهای متفاوت از طریق لینک DC بهم وصل میشوند. لذا زمان وقوع کمبود ولتاژ در یکی از فیدر ها لینک DC توسط DVR های واقع در فیدر های سالم شارژ شده و توان اکتیو مورد نیاز برای جبران کمبود ولتاژدر فیدر معیوب تأمین میگردد. لذا بدون نیاز به منابع ذخیره کننده انرژی وصرفه جویی در هزینه انها میتوان جبران توسط DVR را به دامنه بسیار وسیعی از کمبود ولتاژها تعمیم داد. آنچه در این پایان نامه ارائه خواهد شد سعی شده است در چهارفصل گنجانده شود.
بخش توزیع نیروی برق، به عنوان حلقه اصلی ارتباط زنجیره صنعت برق با مشترکین به شمار میآید. بنابراین مدیریت مصرف و توجه به کیفیت خدمات در همین بخش است، که مورد قضاوت قرار میگیرد. بدین مفهوم که داشتن توانی با کیفیت مطلوب و عاری از هر گونه اغتشاش، از جمله توقعاتی است که علاوه بر مدت زمان برق دار بودن، خصوصاً در محیط رقابت اقتصادی، مطرح میگردد. از این رو بررسی نارساییهای کیفیت توان در سالهای اخیر به طور جدی مورد توجه بسیاری از مشترکین توزیع قرار گرفته است. یکی از مهمترین مشکلات کیفیت توان که بیش از سایر مشکلات، سیستمهای توزیع را تحت تأثیر قرار داده و بالطبع زیان اقتصادی فراوانی را در پی خواهد داشت، کمبود و بیشبود ولتاژ[1] میباشد که به دلیل افزایش بارهای حساس در شبکههای توزیع، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. اصولاً در شبکههای توزیع که دارای بارهای متنوع صنعتی، خانگی وتجاری میباشد و سهم عمدهای را بارهای تکفاز تشکیل میدهند، رسیدن به حالت تعادل بسیار مشکل وحتی گاهی غیر ممکن است. هدف از تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، سرویس دادن اصولی و مداوم به مشترکین شرکتهای برق منطقهای میباشد ]5[.
کیفیت توان
کیفیت توان از اواخر دهه هشتاد، برای شرکتهای برق و مشترکین مصارف فشار ضعیف و متوسط، اهمیت خاصی پیدا کرده است، بطوریکه با توجه به خواست مشترکین، شرکتهای برق درصدد بهبود کیفیت توان وخصوصا ولتاژ در شبکههای توزیع میباشند. تعاریف مختلفی از کیفیت توان ارائه شده است. موسسه [2]EPRI آمریکا هر گونه تغییرات ولتاژ، جریان و فرکانس را که باعث عملکرد نادرست تجهیزات و بروز اختلال در شبکه یا سیستم گردد را از مصادیق کیفیت توان میشناسد [6]. انجمن سازندگان تجهیزات الکتریکی و کامپیوتری آمریکا، کیفیت توان را به صورت کارکرد مناسب دستگاهها بر اساس مشخصات منبع تغذیه آنها، تعریف کردهاند. طبق استاندارد IEC، مجموعه پارامترهای تعریف کننده خواص برق و توان تحویلی به مصرف کننده در شرایط بهره برداری طبیعی، در مقوله پیوستگی تغذیه و مشخصات ولتاژ (دامنه، فرکانس، شکل موج و تقارن) کیفیت توان نامیده میشود. [7] پس کیفیت توان عبارتی است برای توصیف رنج تغییرات شکل موج ولتاژ تغذیه به شکل موج سینوسی مرجع، به کار میرود. در این استاندارد کیفیت توان به هفت رده اصلی شامل: تغییرات کوتاه مدت (وقفه، افت و اضافه ولتاژهای موقتی و لحظهای)، طولانی مدت (وقفه، افت و اضافه ولتاژهای طولانی مدت)، حالتهای گذرا (تغییرات ضربهای و نوسانات فرکانس بالا و متوسط)، نامتعادلی ولتاژ، اغتشاشات شکل موج (مؤلفه DC، هامونیک ها و نویز)، نوسانات ولتاژ (فلیکر ولتاژ) و تغییرلت فرکانس برق، تقسیم شده است.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.