دانلود مقاله پروژه بررسی عملکرد STATCOM در پایداری سیستم

word قابل ویرایش
159 صفحه
16700 تومان

پروژه بررسی عملکرد STATCOM در پایداری سیستم قدرت

فصل اول
مقدمه

بیش از ۱۲۰ سال می‌گذرد که انرژی الکتریکی و توان الکتریکی پا به عرصه زندگی انسان گذاشته است ، در ابتدا دوسیستم جریان متناوب و جریان مستقیم مطرح بود(سیستم ac و dc) ، که سیستم جریان مستقیم توسط ادیسون مورد مطالعه وپیگیری بود و سیستم جریان متناوب با ابداعات عملی نیکولا تسلا به صورت عملی مورد استفاده قرار گرفت . طولی نکشید که سیستم انتقال ac بر سیستم dc برتری یافت . پیشرفت تکنولوژی و احتیاج روزافزون بشر به انرژی الکتریکی باعث بزرگ شدن سیستم قدرت شد.

با بزرگ شدن شبکه قدرت و به دنبال آن پیچیده تر شدن سیستم مسائل انتقال توان وپایداری آن مطرح شد.پایداری سیستم قدرت به توانایی ماشین‌های سنکرون آن در گذر از یک نقطه کار حالت مانا متعاقب یک اغتشاش ، به یک نقطه کار حالت مانای دیگر بدون از دست دادن سنکرونیسم اشاره می‌کند.
سه نوع پایداری در سیستم قدرت مطرح است:
*پایداری حالت مانا
*پایداری گذرا
*پایداری دینامیکی
پایداری حالت مانا به تغییرات آرام و تدریجی در نقاط کار مربوط است. مطالعات پایداری حالت مانا که اغلب توسط برنامه کامپیوتری پخش بار صورت می‌گیرد به ما اطمینان می‌بخشد که زوایای فاز خطوط انتقال خیلی زیاد نیستند و ولتاژ باس‌ها به مقادیر نامی نزدیک‌اند وژنراتورها ، خطوط انتقال ، ترانسفورماتورها و تجهیزات دیگر دارای اضافه بار نمی‌باشند.

پایداری گذرا به اغتشاشات عمده مانند از دست رفتن تولید ، عملیات کلید زنی خط ، عیوب وتغییر ناگهانی در بار مربوط است . پس از ایجاد یک اغتشاش ، فرکانس ماشین سنکرون ، اغتشاشات گذرایی را نسبت به فرکانس سنکرون (۶۰ هرتز) تجربه می‌کند و زاویه توان ماشین تغییر می‌نماید . هدف از مطالعه پایداری گذرا این است که بفهمیم ماشین ها به یک زاویه توان حالت مانای جدید باز خواهند گشت یا نه . تغییر در سیلان توان وولتاژ باس ها نیز مورد نظر است .

الگرد یک مقایسه زیبا بین برنامه پایداری گذرای سیستم قدرت و سیستم مکانیکی انجام داده است . همانطوری که در شکل-۱-۱ نشان داده شده است تعدادی جرم که نشانگر ژنراتورهای یک سیستم قدرت می باشد ، از یک شبکه شامل رشته‌های کشسان که به منزله خطوط انتقال انرژی الکتریکی هستند ، آویزان شده است(متناظر با حالتی که هر خط انتقال در کمتر از حد پایداری ایستای خود بهره برداری می‌شود ). در این لحظه فرض کنید که یکی از رشته ها به ناگهان بریده شود ( متناظر با خروج ناگهانی یک خط الکتریکی از مدار ) این امر منجر به نوسانات گذرا و هم بستر تمامی جرمها خواهد شد ودر ضمن نیروهای کششی رشته ها نیز دچار نوسان خواهند شد .

سیستم نهایتاً به یک نقطه کار جدید با یک مجموعه جدید از نیروهای وارد بر رشته ها می‌رسد و یا این که رشته‌های دیگری پاره شده و نتیجه حاصله یک شبکه ضعیف تر وپیامد آن فروپاشی سیستم است . یعنی ، برای یک اغتشاش ، سیستم یا به صورت گذرا پایدار و یا ناپایدار است .

در سیستم‌های قدرت بزرگ امروزی با ماشین‌های سنکرون زیاد که از طریق شبکه‌های پیچیده انتقال به هم متصل‌اند ، مطالعات پایداری گذرا به بهترین شکل توسط کامپیوترها صورت می‌گیرد . برای یک اغتشاش مشخص برنامه متناوباً به صورت گام به گام معادلات جبری پخش بار را که نمایشگر یک شبکه غیر خطی و معادلات دیفرانسیل غیر خطی را که نشانگر ماشین‌های سنکرون است ، حل می‌کند .

محاسبات ، قبل از وقوع اغتشاش ، به هنگام اغتشاش وپس از رفع اغتشاش انجام می‌شود . خروجی برنامه شامل زاویه توان وفرکانس ماشین‌های سنکرون ، ولتاژ باس‌ها وسیلان‌های توان برحسب زمان است .در اکثر حالات ، پایداری گذرا متعاقب یک اغتشاش ، در خلال اولین نوسان زوایای توان ماشین تعیین می‌شود . در خلال اولین نوسانی که به طور نمونه حدود یک ثانیه طول می‌کشد ، توان مکانیکی ورودی و ولتاژ داخلی ژنراتور ثابت فرض می‌شود . پایداری دینامیکی پریود طولانی‌تری( به طور نمونه چندین ثانیه ) را در بر می‌گیرد . بنابراین ، شبکه خطوط انتقال ، ترانسفورماتورها و بارهای امپدانسی اساساً در حالت مانا هستند و ولتاژها ، جریان‌ها و توان‌ها را می‌توان از معادلات جبری پخش بار به دست آورد .

 

شکل-۱-۱
محدودیت‌های توان انتقالی در خطوط انتقال ac کلاسیک ( فاصله ، پایداری ، و قابلیت کنترل توزیع توان )که بهره برداری پائین‌تر از خطوط وتجهیزات را ایجاب می‌کرد باعث روی آوردن به جبران‌کننده‌ها و علی الخصوص جبران کننده‌های قابل کنترل گردید.

استفاده از جبران‌کننده ها اثر به سزایی در کاهش هزینه مربوط به این محدودیت‌ها داشت . در سال‌های آخر دهه ۱۹۷۰ بوجود آمدن ابزارهای الکترونیک قدرت انگیزه استفاده از الکترونیک قدرت در جبران توان راکتیو را فراهم نمود . این فرایند تکاملی با توسعه‌های اخیر در صنعت برق ودر نتیجه افزایش مشکلات وشفاف شدن محدودیت‌ها ، شتاب بیشتری گرفت . جستجو برای یافتن راه حل های مطلوب جهت حل مشکلات و رفع محدودیت‌ها منجر به توسعه تکنولوژیکی تحت عنوان سیستم انتقال ac قابل انعطاف ( FACTS ) توسط مؤسسه تحقیق در صنعت برق ( EPRI ) در آمریکا گردید که هدف نهایی از آن کنترل سیستم انتقال واقعی مبتنی بر سیستم قدرت بود .

انستیتو تحقیقاتی توان الکتریکی ( EPRI ) پس از حمایت چندین ساله اش از کاربرد الکترونیک قدرت در سیستم‌های انتقال DC ولتاژ بالا ( HVDC ) و در جبران کننده‌های راکتیو خطوط AC ، در اواخر دهه ۱۹۸۰ مفهوم کلی سیستم انتقال AC قابل انعطاف ( FACTS ) را به رسمیت شناخت . کلمه اختصاری FACTS معرف سیستم‌های انتقال جریان متناوب است که در آن با به کارگیری کنترل کننده‌های مبتنی بر الکترونیک قدرت ، قابلیت کنترل آن تقویت شده وقابلیت توان انتقالی آن افزایش یافته است .
استفاده از ابزارFACTS در ابتدا جهت حل مسائلی که در اواخر دهه ۱۹۸

۰ به واسطه محدودیت در احداث خطوط انتقال بوجود آمد ، شروع شد ودر تبادل توان انتقالی رو به رشد بین مؤسسات مختلف توزیع نیروی برق با اهداف دوگانه زیر سهولت ایجاد کرد :
*افزایش توانایی توان انتقالی سیستم‌های انتقال
*هدایت عبور توان در مسیرهای مورد نظر
توسعه ابزار FACTS دو روش فنی متمایز را در برداشته ، که هر کدام باعث ایجاد گروهی ازکنترل کننده‌ها شده‌اند که قادرند مشکلات مورد نظر در شبکه راحل نمایند . گروه اول از امپدانس‌های راکتیو و یا از ترانسفورماتورهای دارای تپ چنجر همراه با سوئیچ‌های تریستور ( به عنوان عناصر کنترل‌کننده ) استفاده می‌نمایند ، گروه دوم از کانورترهای استاتیکی با کموتاسیون خودی استفاده می‌نمایند .
کنترل کننده های گروه اول شامل جبران کننده توان راکتیو استاتیکی (SVC ) ، خازن سری قابل کنترل با تریستور TCSC)) و جابجا کننده فاز هستندکه در آرایش مداری از تریستورهای معمولی ( تریستورهایی که قابلیت خاموش شدن ذاتی ندارند ) استفاده می کنند .
کنترل‌کننده‌های گروه دوم از کانورترهای سوئیچینگ منبع ولتاژ با کموتاسیون خودی استفاده می‌نمایند تا منابع ولتاژ با جریان ac ، سنکرون واستاتیک قابل کنترل را به سرعت تحقق بخشند . این روش در مقایسه با روش‌های جبران‌سازی مرسوم که از خازن سوئیچ شونده با تریستور وراکتور قابل کنترل با تریستور استفاده می‌نمایند ، عموماً مشخصه‌های عملکردی بهتری ارائه می‌کنند وکاربرد یکسانی را برای کنترل ولتاژ ، امپدانس خط و زاویه انتقال فراهم می‌نمایند . همچنین علاوه بر فراهم‌کردن جبران توان راکتیو مستقل و قابل کنترل قادر است مستقیماً با سیستم ac مبادله توان اکتیو نماید بنابراین یک امکان قدرتمند کنترل توان انتقالی را فراهم نموده واغتشاشات دینامیکی را حذف می‌نماید .
پیشرفت تکنولوژی نیمه هادی های قدرت و الکترونیک قدرت علاوه براینکه انتقال dc ولتاژ بالا را میسر نموده ، توانسته است مشکلات انتقال ac را تا حدی مرتفع نماید و بر کیفیت توان بیفزاید . استفاده از ابزار FACTS (سیستم انتقال ac قابل انعطاف) در یک سیستم قدرت می‌تواند بطور بالقوه بر محدودیت‌های سیستم‌های انتقال کنترل شده ازطریق مکانیکی حاضر، غلبه کند .

به کمک انتقال توان اکثریت ، این شبکه‌های درون اتصالی به ماکمک می‌کنند که نیاز به توسعه ماشین‌های قدرت را به حداقل می‌رسانند فضا وابزار مجاور را قادر می‌سازد تا به مبادله توان بپردازند . وقتی که صنعت به سمت وضعیت رقابتی حرکت می‌کند قیمت دستگاه های FACTS درون سیستمها ی قدرت به طور پیوسته افزایش می‌یابد که در نتیجه آن قدرت به عنوان یک کالا خرید و فروش می‌شود . هنگامیکه گردش قدرت به طور فزاینده‌ای متداول می‌شود، دستگاه‌های الکترونیکی قدرت به طور مکرر به منظور اطمینان از ثبات واعتبار سیستم ونیز به منظور افزایش انتقال قدرت ماکزیمم در مسیرهای انتقال مختلف به کار می‌رود .

امروزه اهمیت وجود منابع توان اکتیو و راکتیو قابل کنترل با سرعت پاسخ بالا جهت بهبود وضع

یت بهره‌برداری و افزایش قابلیت اطمینان شبکه‌های قدرت بخوبی شناخته شده است. بهمین منظور در مطالعه بر شبکه‌های قدرت در سطح ولتاژهای انتقال و فوق توزیع (و حتی توزیع ) از عناصر FACTS همچون STATCOM ( یا D-STATCOM ) جهت بهبود پایداری ولتاژ و بهبود پایداری گذرا و دینامیکی استفاده شده است به نحوی که در بعضی موارد استفاده عملی از این عنصر تحقق یافته است .
در کشور ما نیز نیاز به منابع توان راکتیو کنترل پذیر بدلایل مختلف از جمله ، عدم استفاده از سیستم‌های کنترل AVR بصورت حلقه بسته ( در بعضی از نیروگاهها ) ، عدم وجود تنظیم‌کننده‌های تپ‌چنجر اتوماتیک ( بعضی از پست‌ها ) ، محدودیت تولید توان راکتیو ( در برخی از نیروگاهها ) ، اختلاف زیاد بین حداکثر وحداقل بار در زمان‌های مختلف و توپولوژی‌های خاص شبکه در بعضی از مناطق ، بسیار جدی و ضروری به نظر می‌رسد بنحوی که مطابق شواهد یکی از دلایل برخی از حوادث منجر به خاموشی شبکه در سال های اخیر عدم وجود منابع توان راکتیو کنترل شونده مناسب وکافی بوده است.
روش‌های طراحی برای بهبود دادن پایداری گذرا شامل موارد زیر است :
۱ – بهبود پایداری گذرا
الف- سطوح ولتاژ بالاتر
ب- اضافه نمودن خطوط انتقال
ج- راکتانس سری خط انتقال کمتر
د- راکتانس نشتی ترانسفورماتور کمتر
و- جبران خازنی سری خط انتقال
ه- جبران اکتیو – راکتیو موازی خط انتقال
۲- برطرف نمودن سریع عیب
۳- کلیدهای باز وبست سریع
۴- کلید زنی تک قطب
۵- ثابت اینرسی بیشتر ، راکتانس گذرای کمتر( ماشین )
۶- پاسخ سریع وبا بهره زیاد( اکسایتر )
۷- کنترل سریع شیر بخار

۸- مقاومت‌های ترمز

فصل دوم
بهبود پایداری گذرا

۲-۱ مقدمه

با استفاده از معیار سطوح معادل به راحتی می‌توان تاثیر جبران سری و موازی و کنترل زاویه را بر بهبود پایداری گذرا مشاهده کرد . مفهوم مساحت‌های معادل برای سیستم دو ماشینه ( انتهای خط شین بی نهایت قرار دارد ) شکل۲-۱-a و نمودار متناظر بر حسب در شکل۲-۱-b روشن می‌شود . فرض کنید که کل سیستم به وسیله نمودار بیان شده ( منحنی a) و در زاویه ، توان در حال عبور است که خطایی در بخش “۱” خط رخ می‌دهد . در خلال خطا ، منحنی بر حسب صادق بوده و همانطور که دیده می شود در این مدت توان الکتریکی انتقال یافته به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد اما توان مکانیکی ورودی به ژنراتور ابتدای خط ثابت می‌ماند . در نتیجه ژنراتور شتاب گرفته و زاویه انتقال از به افزایش می‌یابد و کلیدهای حفاظتی عمل کرده و خط “۱” را از مدار خارج می‌کنند . ژنراتور انتهای خط ، انرژی شتاب دهنده را که با سطح نشان داده می‌شود جذب

می‌نماید . پس از رفع خطا وخروج خط “۱” ، سیستم به وسیله منحنی c توصیف می‌شود . در زاویه در منحنی c ، توان انتقالی از توان مکانیکی ورودی بیشتر شده و سرعت ژنراتور ابتدای خط شروع به کم شدن می‌کند اما زاویه به دلیل انرژی جنبشی ذخیره شده ماشین بیشتر می‌شود . زاویه حداکثر ، بوده ودر آن انرژی کاهش دهنده که با سطح ” ” بیان می‌شود ، با سطح برابر می‌شود . حد پایداری گذرا برابر بوده وپس از آن انرژی کاهش دهنده شتاب با انرژی شتاب دهنده مساوی نشده و سنکرونیزم بین ابتدا و انتهای خط برقرار نخواهد شد . سطح بین معرف حاشیه پایداری گذرای سیستم است .

شکل-۲-۱ توضیح معیار سطوح معادل در پایداری گذرا

از توضیحات کلی فوق چنین بر می‌آید که به ازاء زمان رفع خطا و توان انتقالی معین ، پایداری گذرا بوسیله نمودار سیستم پس از خطا تعیین می‌شود . به کار گیری هر کدام از جبران‌گرها مشخصه انتقال را بهبود بخشیده و اثر قابل ملاحظه‌ای در افزایش توان قابل انتقال سیستم پس از خطا ودر نتیجه افزایش پایداری گذرا دارد .

۲-۲ میرایی نوسان توان

در یک سیستم قدرت زیر میرا ، هر اغتشاش کوچکی می‌تواند موجب نوسان زاویه ماشین در فرکانس طبیعی ، حول مقدار حالت ماندگار آن شود . نوسان زاویه نیز منجر به نوسان توان حول مقدار حالت ماندگار خواهد شد . کمبود میرایی در سیستم‌های قدرت مساله مهمی بوده و در برخی موارد موجب محدود شدن توان قابل انتقال می‌شود . تا اواخر دهه هفتاد میلادی ، میرایی نوسانات توان بوسیله تحریک ماشین‌های سنکرون کنترل می شد . پس از ظهور جبرانگرهای سریع ، کنترل میرایی نوسانات توان بصورت مؤثری بوسیله آنها امکان‌پذیر گردید .

نوسان توان یک پدیده دینامیکی است که دائماً در سیستم رخ می‌دهد به همین دلیل جبرانگر باید تغییر کرده و سریعاً میرایی مورد نظر را تامین نماید . عمل کنترلی لازم برای هر سه روش جبران‌سازی یکسان است . هنگامیکه ژنراتور نوسان کننده شتاب می‌گیرد و زاویه افزایش می‌یابد ( ) ، بدلیل توان مکانیکی ورودی اضافی ، توان الکتریکی انتقالی باید افزایش یابد و برعکس زمانیکه سرعت ژنراتور کم شده و زاویه کاهش‌می یابد ( ) توان الکتریکی باید کاهش یابد تا تعادل برقرار شود زیرا توان مکانیکی ( اگر مدت نوسان یک سیکل باشد ، توان مکانیکی ورودی ثابت فرض می‌شود ) نیز کاهش یافته است .

شکل-۲-۲ میرایی نوسانات توان با استفاده از جبرانگرهای مختلف

در شکل موج‌های a تا e ، میرایی نوسانات توان با استفاده از جبرانگرهای مختلف رسم شده است . در شکل-۲-۲-a ، نوسانات میرا و غیر میرای زاویه حول ، ( مقدار حالت ماندگار ) رسم شده است . شکل-۲-۲-b نوسانات میرا و غیرمیرای توان الکتریکی حول ، ( مقدار حالت ماندگار ) را نشان می دهد . ( افت موقت توان در ابتدای شکل بیانگر اغتشاشی است که موجب شروع نوسان شده است ) . شکل موج c ، توان راکتیو خروجی جبرانگر موازی را نشان می‌دهد . خروجی خازنی ( مثبت ) جبرانگر هنگامی که باشد ولتاژ نقطه میانی و توان انتقالی را افزایش داده و زمانی که باشد آنها را کاهش می‌دهد . شکل موج d تغییرات مورد نیاز را برای جبران سری نشان می‌دهد اگر باشد ، افزایش یافته و در نتیجه امپدانس خط کاهش یافته و توان انتقالی افزایش می‌یابد . اگر باشد ، کاهش یافته ( در شکل صفر شده است ) و در نتیجه توان انتقالی نیز به مقدار حالت بدون جبران کاهش می‌یابد .

شکل موج ۲-۲-e تغییر زاویه را که بوسیله شیفت دهنده فاز ایجاد شده است نشان می‌دهد ( در اینجا فرض شده است که در فاصله و در فاصله تغییر می‌کند ) . زمانیکه باشد ، زاویه منفی بوده و منحنی را ( نسبت به شکل۲-۲-c ) بسمت چپ شیفت می‌دهد که موجب افزایش زاویه بین دو انتهای خط و در نتیجه افزایش توان انتقالی می‌گردد . زمانیکه است زاویه مثبت شده ، منحنی را به سمت راست شیفت داده وموجب کاهش زاویه انتقال و توان انتقالی می گردد . همانطور که از شکل ها معلوم است ، برای هر سه نوع جبران از کنترل بنگ بنگ که در آن ( خروجی بین مقادیر حداقل و حداکثر تغییر می‌کند ) استفاده شده است. این نوع کنترل بویژه زمانیکه نوسانات بزرگ باشند بهترین راه حل ممکن است . برای میرا کردن نوسانات نسبتاً کوچک توان ، تغییر پیوسته خروجی جبرانگر هماهنگ با توان یا زاویه ژنراتور ترجیح داده می‌شود .

 

فصل سوم

افزایش حد پایداری ولتاژ با استفاده از D-STATCOM
3-1 مقدمه

یک سیستم شعاعی با یک فیدر با رآکتانس و بار با امپدانس را در نظر می‌گیریم ( شکل-۳-۱-a ) . منحنی بر حسب که در ضریب قدرت‌های مختلف بین ۸/۰ پس فاز و ۹/۰ پیش فاز می‌باشد در این شکل آمده است . در ضریب قدرت‌های مختلف قسمتی از منحنی که زیر نقطه بحرانی قرار می‌گیرد از نظر ولتاژ ناپایدار است . بارهای سلفی پایداری ولتاژ را کاهش داده و بارهای خازنی آنرا افزایش می‌دهند . همانطور که از شکل ها معلوم است جبران سری و موازی حد پایداری ولتاژ را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می‌دهند . در جبران موازی این عمل مطابق شکل-۳-۱-b با تامین توان راکتیو مورد نیاز بار و تنظیم ولتاژ ترمینال ( ) انجام می‌گیرد . در جبران سری ( خازنی ) این عمل با خنثی کردن بخشی از رآکتانس خط انجام می‌شود . با این کار طبق شکل ۳-۱-c ( منحنی ها در ضریب توان واحد رسم شده اند ) منبع ولتاژ از دید بار تغییر ناپذیر خواهد بود .

شکل-۳-۱
(a) تغییر حد پایداری ولتاژ با بار و ضریب توان
(b) افزایش حد پایداری ولتاژ با روش جبران موازی (c) افزایش حد پایداری ولتاژ با روش جبران (خازن)سری

در سیستم های قدرت بزرگ که به صورت چند ناحیه ای بوده ومعمولاً توسط خطوط ارتباط ضعیف به هم مربوط می‌شوند اغتشاشات بوجود آمده باعث بروز نوسانات فرکانس پائین در سیستم می‌شوند که این نوسانات توسط PSS ها معمولاً قابل کنترل و بهبود به صورت بهینه نیستند . لذا نیاز به انواع دیگری از پایدار‌کننده‌ها با قابلیت‌های بیشتر برای این منظور کاملاً مشهود است .
استفاده از پایدارسازهای مبتنی بر ادوات FACTS برای بهبود میرایی مدهای نوسانی بین ناحیه‌ای می‌تواند مفید باشد لیکن این نوع کنترل‌کننده ها باید از طراحی مناسبی برخوردار شود وهمچنین هماهنگی آن با سایر کنترل‌کننده های دیگر نظیر تنظیم ولتاژ ، کنترل عبور توان و غیره . . . در نظر گرفته شود.
STATCOM یک جبران ساز توان اکتیو – راکتیو موازی است که در حالت کلی متشکل از یک مبدل الکترونیک قدرت با کلیدهای GTO ، IGBT ، MOSFET یا کلیدهای دیگر می‌باشد که به وسیله یک ترانسفورماتور به طور موازی با شبکه قدرت قرار گرفته است . اختلاف ولتاژ دو طرف ترانسفورماتور ، توان اکتیو و راکتیو را بین شبکه قدرت و STATCOM رد وبدل می‌کند . جبران‌ساز سنکرون استاتیک (STATCOM ) یکی از مهمترین ابزار FACTS است که برای تنظیم ولتاژ ( DSTATCOM ) وپایداری سیستم قدرت ( STATCOM ) به کار می‌رود . در ادامه به توضیح هر کدام از موارد بالا می‌پردازیم .

۳-۲ به کار گیری D-STATCOM در بهبود نوسانات ولتاژ

 

D-STATCOM عمدتاً شامل یک اینورتر PWM است که از طریق یک ترانسفورماتور به شبکه متصل می‌شود . ولتاژ خط DC بوسیله خازن C تامین می‌شود ، که بوسیله گرفتن توان از شبکه شارژ می‌شود . کنترل سیستم ، تنظیم ولتاژ باس و خط DC را تضمین می‌نماید .
عملکرد D-STATCOM تنظیم ولتاژ باس بوسیله تزریق یا تولید توان راکتیو به شبکه ، مشابه یک جبران‌ساز تریستوری استاتیک می‌باشد . این انتقال توان راکتیو از طریق یک راکتانس نشت مربوط به ترانسفورماتور کوپلینگ انجام می‌شود ، که ولتاژ ثانویه و اولیه آن هم فاز هستند . این ولتاژ به وسیله یک PWM منبع ولتاژ فراهم می‌شود .
عملکرد D-STATCOM بوسیله دیاگرام فازوری در شکل-۳-۲ توضیح داده شده است ، وقتی که ولتاژ ثانویه از ولتاژ باس کمتر است D-STATCOM شبیه یک اندوکتانس توان راکتیو را از BUS جذب می‌کند و وقتی ولتاژ ثانویه بیشتر از ولتاژ باس است D-STATCOM شبیه یک خازن توان راکتیو را به باس تزریق می‌نماید.
در حالت دائم( ماندگار ) بدلیل تلفات اینورتر ، ولتاژ باس همیشه نسبت به ولتاژ اینورتر با زاویه کوچکی پیش فاز است تا بتواند توان الکتریکی را تغذیه کند ( اینورتر توان اکتیو از شبکه جذب کند ).

الف

ب
شکل-۳-۲ عملکرد D-STATCOM
الف- عملکرد سلفی ، ب- عملکرد خازنی
STATCOM در مقایسه با SVC مرسوم ( جبران ساز توان راکتیو استاتیکی ) که از تریستور استفاده می‌کنند دارای مزایای بسیاری است. این وسیله سریعتر ودر ولتاژ پائین تری قادر به تولید توان راکتیو بوده ونیازی به راکتور کنترل شده با تریستور ( TCR ) یا خازن سوئیچ شده با تریستور ( TSC ) ندارد و هارمونیک‌های مرتبه پایین تولید نمی‌کند.

۳-۳ مدل سازی D-STATCOM با استفاده از SIMULINK PSB

همانطور که شکل-۳-۳ نشان می‌دهد یک D-STATCOM ترکیبی از یک سیستم الکترونیک قدرت به همراه یک سیستم کنترلی می‌باشد .

شکل-۳-۳ دیاگرام ساده شده یک D-STATCOM متصل به شبکه توزیع
مدلسازی D-STATCOM مشتمل بر شبکه قدرت و کنترلرهای آن در محیط SIMULINK می‌باشد که نیازمند بلوک‌های الکترونیک در PSB وبلوک های کنترلی از کتابخانه سیمولینک می‌باشد.
در اینجا یک D-STATCOM با ظرفیت ۳ مگاوار آورده شده است که به شبکه توزیع ۲۵ کیلو ولت متصل شده است. شکل-۳-۴ دیاگرام سیمولینک را نشان می‌دهد که شامل D-STATCOM و شبکه توزیع می‌باشد . تغذیه شبکه بوسیله یک مدار معادل تونن باس B1 فراهم می‌شود که به وسیله یک فیدر ۲۱ کیلومتری که به وسیله مدار معادل به باس B2 متصل شده ، دنبال می‌شود . به این باس یک بار به اندازه ۳ مگاوات متصل شده است ، همچنین یک ترانسفورمر ۶۰۰ : ۲۵۰۰۰ ولت و یک بار ۱ مگاواتی به وسیله یک فیدر ۲ کیلومتری به باس B2 متصل شده است .

D-STATCOM از طریق یک ترانسفورمر تپ چنجردار ۲۵ : ۵/۲کیلو ولت  با شبکه موازی شده است . اولیه این ترانسفورمر به وسیله یک اینورتر PWM منبع ولتاژ که شامل دو پل IGBT است تغذیه می شود . یک بانک خازنی در خروجی اینورتر برای جذب هارمونیک ها به کار برده شده است . یک خازن با ظرفیت ۱۰۰۰۰ میکرو فاراد به عنوان منبع ولتاژ DC در اینورتر به کار برده شده است .
یک مولد پالس PWM با فرکانس حامل ۶۸/۱ کیلو هرتز برای کنترل هر کدام از پل های IGBT به کار برده شده است ، شماتیک مدولاسیون به کار رفته از نوع سینوسی می باشد .

شکل-۳-۴ دیاگرام سیمولینک نمایش دهنده D-STATCOM

دیاگرام کنترل در شکل-۳-۵ نشان داده شده است که شامل چندین زیر سیستم می باشد که شامل موارد زیر می باشد :

شکل-۳-۵ دیاگرام کنترل D-STATCOM

یک PLL ( حلقه قفل شده فازی ) ، دو سیستم اندازه گیری ، یک حلقه رگولاسیون جریان و یک رگولاتور ولتاژ DC .
PLL با فرکانس پایه ولتاژ اولیه ترانسفورمر سنکرون می شود تا مرجع مورد نیاز برای سنکرون شدن ( ) جهت تبدیل abc-odq مطابق معادلات (۳-۱) را فراهم کند .

(۳-۱)

بلوک های اندازه گیری و مولفه های d و q مربوط به ولتاژ ها و جریان ها را محاسبه می‌نماید . حلقه مربوط به رگولاسیون جریان شامل دو کنترلر PI است که جریان های بردارهای d و q را کنترل می‌نماید . خروجی‌های کنترلر ولتاژهای بردار مستقیم و تربیعی می‌باشند که اینورتر PWM مجبور است تولید نماید .

 

(۳-۲)

مطابق معادلات (۳-۲) ولتاژهای به ولتاژ های همفاز تبدیل می‌شوند ، پس ولتاژ شبکه بوسیله کنترلر PI که جریان مرجع را برای کنترلر جریان تولید می‌کند تنظیم می‌گردد .

۳-۴ شبیه سازی عملکرد D-STATCOM

دیاگرام سیمولینک توصیف شده در قسمت قبل برای شبیه سازی عملکرد D-STATCOM در شرایط مختلف استفاده شده بود تا کارایی استاتیک ودینامیک آنرا توضیح دهد . شبیه‌سازی زیر به صورت زمان گسسته انجام شد ( ) شکل‌های ۳-۶ و ۳-۷ شکل موج‌های به دست آمده در خلال یک تست پیچیده که پاسخ سیستم D-STATCOM به یک تغییر پله ای در منبع ولتاژ است را نشان میدهند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 16700 تومان در 159 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد