بخشی از مقاله
چکیده - در ابتدای این مقاله به تعریفی از هارمونیک و همچنین منابع بوجود آورنده آن و مزایایی کاهش آن در شبکه را مورد بحث قرار داده ایم و بعد به تعاریف فیلترهای مورد استفاده درشبیه سازی رو تحلیل کرده که برای حذف یا کاهش هارمونیک ها روش عملی انتخابی در این مقاله بدین صورت است که مدارقدرتی در نرم افزار Matlabطراحی وشبیه سازی شده است که می توان هارمونیک های ان رادر حالتی که فیلتر در مدار است را مشاهده کرد که رفته رفته به مقداری نزدیک به صفر میرسند. این مهم را میتواند باقرار دادن فیلتر اکتیو در مدار بدست آورد و می توان با طراحی بهینه و اجرا در نمونه های شبیه سازی شده در نرم افزار Matlabبه کاهش و یا حذف هارمونیکها رسید.
-1 مقدمه
بررسی مسائل هارمونیکها منجر به تحقیقاتی گردید که نتایج آن نقطهنظرات متعددی درمورد کیفیت برق بود. بهنظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیکی هنوز مهمترین مسئله کیفیت برق میباشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستمهای قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایر است. بنابراین مهندس برق با پدیدههای ناآشنایی روبرو میشود که نیاز به ابزار پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تجزیه و تحلیل آنها دارد. گرچه تحلیل مسائل هارمونیکی میتواند دشوار باشد، ولی خوشبختانه همه سیستم قدرت دارای مشکل هارمونیکی نیست و فقط درصد کمی از فیدرهای مربوط به سیستمهای توزیع تحت تأثیر عوامل ناشی از هارمونیکها قرار میگیرند. مشترکین برق در صورت وجود هارمونیکها مشکلات زیادتری از شرکتهای برق را تحمل میکنند.که در این مقاله به بررسی بکارگیری این فیلتر اکتیو پرداخته ایم.[1,2]
-2 فیلتر اکتیو شنت
فیلتر های اکتیو مبتنی بر تکنولوژی توان الکتریکی می باشند. این فیلترها بطور کلی بصورت موازی با بار غیر خطی قرار می گیرند. اساس کار فیلترهای اکتیو بدین صورت است که در ابتدا باید سیستم شناسایی کننده آن، مولفه های زاید - هارمونیکی - جریان بار که یک جریان غیر خطی و محتوی مولفه هارمونیکی است، شناسایی کند. گاه سیستم اینورتر فیلتر همراه با مدارات کنترلی مربوطه بایستی مبادرت به تولید مولفه های زاید جریان نماید وآنرا به شبکه تزریق کند تا به این صورت مولفه های زاید از خط و منبع حذف گردد.
در بخش شناسایی روش های مختلفی مطرح است که می توان آنها را به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد: دسته اول: روش هایی است که در آنها اثر هر کدام از مولفه های زاید جریان بار، بر روی مولفه های مختلف توان مورد بررسی قرار گرفته و از این طریق مولفه های هارمونیکی شناسایی می شوند. این روش که در سال 1984 توسط Akagi ارائه شد مبتنی بر شناسایی هارمونیک با استفاده از تئوری توان اکتیو لحظه ای می باشد.
دسته دوم: روش هایی است که صرف نظر از مفاهیم توان و این که هر مولفه زائد از جریان منجر به چه مولفه ای از توان خواهد شد به جریان بار به دید یک سیگنال نگاه می کند وبرای جدا سازی مولفه زاید، به استفاده از یک فیلتر بسیار تیز مولفه اصلی جریان از جریان بار جدا می شود و در نتیجه سایر مولفه ها، به صورت مولفه های زاید شناسایی می شوند. در مورد انتخاب نوع فیلتر آنالوگ یا دیجیتال، مشخصه فرکانس آن - پایین گذریا میان گذر - ، بررسی لازم انجام گرفته است و نشان داده شده است که کاربرد فیلتر میان گذر بر فیلتر پایین گذر ارجحیت دارد. همچنین در این بررسی نشان داده شده است که فیلتر دیجیتالی IIRجهت فیلتر اکتیو مناسب تر است. باید خاطر نشان کرد روش Akagi در شرایط غیر سینوسی بودن ولتاژ قادر به شناسایی کامل هارمونیک نمی باشد. از مزایای فیلتر های اکتیو می توان به موارد زیر اشاره کرد:
· حذف ریسک اضافه بار
· سازگاری با ژنراتور های الکتریکی
· قابلیت اتصال به هر نقطه از شبکه الکتریکی
· آنها همچنین می توانند ضریب توان را بهبود دهند.
نوع دیگر از فیلترها به نام فیلتر های هیبرید می باشند. این نوع فیلترها مزیت های فیلتر های پیسو و اکتیو را دارا می باشند. می توانند یکسری فرکانسها را که فیلتر پیسو فیلتر می کند و همچنین یک سری فرکانسها را که فیلتر اکتیو فیلتر می کند را شامل شده و هردو فرکانس را فیلتر کند. شکل1 یک نمونه از ن را نشان می دهد.[3]
شکل 1 اتصال فیلتر اکتیو به سیستم
-1-2 شبیهسازی فیلتر اکتیو شنت
باتوجه به اینکه شبیه سازی هایی که تا کنون انجام شددر مباحث قبل چون طراحی و تعیین فیلترهای شنت در مدارات طراحی شده بصورت پسیو بود دیدیم که فقط قسمتی از هامونیکها حذف شده نه همه هارمونیک ها. بنا بر این مهم میتوان انتظار داشت شکل موجهای حاصله در برخی قسمتها نامنظمیهایی داشنه باشندبر آن شدیم برای رفع این مشکل مداری طراحی کنیم که خروجی شبیه سازی این مدار دارای فیلتر شنت بصورت اکتیو بوده وهمه هارمونیکها حذف وشکل موجهای حاصله مرتب و منظم در طول کل پریونیکها باشند. یک اینورتر رزونانس لینک dc با استرس ولتاژ پایین برای مبدل قدرت فیلتر قدرت اکتیو شنت سه فاز چهارسیمه به کار می رود.
فرض می شود که فیلتر قدرت اکتیو شنت به باری متصل شده است که می تواند نامتعادل باشد و جریانهای هارمونیکی از شبکه بکشد.. این روش کنترلی به طور موثر جریان هارمونیکی یکسوکننده با بارهای خازنی و القایی را جبرانسازی می کند و همچنین می تواند جریانهای هارمونیکی بارهای غیرخطی دیگر را جبرانسازی نماید. همچنین این روش کنترلی ضریب توان منبع را به طور موثر بهبود می دهد. توپولوژی پیشنهادی و اصول عملکرد روش کنترلی با جزییات بیشتر بررسی می شود و در نهایت امکان انجام این طرح با مطالعات شبیه سازی بررسی می شود در مدار پایین طوری طراحی شده که دارای هارمونیک باشد و ببینیم که فیلتر اکتیو مقدار هارمونیک ها به یکباره پایین می اورد.[4,5]
