بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با استفاده از خاصیت فیلتر بانکی تبدیل موجک گسسته و بهینه سازي خطی این روش، دامنه هارمونیک ها محاسبه می شود. این روش سازگار با استاندارد 4-7 و از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول براي تک تک هارمونیک ها با مقدار موثر پریونیت ، مقدار موثر بدست آمده همراه با خطاي غیر ایده آل بودن فیلتر و نشت طیفی براي هر هارمونیک بدست می آید. در مرحله دوم براي هر موج دلخواه مقدار هارمونیک ها را محاسبه و با استفاده جواب مرحله قبل اصلاح می گردد. در نهایت مزایاي این روش در مقایسه با روشی که در آن فقط محاسبه هارمونیک ها طبق استاندارد IEC و یا بدون استفاده از بهینه سازي موجک انجام شده است، بیان گردیده است.
-1 مقدمه
افزایش کاربرد بار هاي الکتریکی و استفاده روز افزون از کنترل کننده هاي کامپیوتري و میکرو پروسسوري حساس ، باعث جلب توجه شرکت هاي صنعت برق و مشترکین آنها به مسئله کیفیت توان الکتریکی شده است. در حالت کلی استراتژي هاي آنالیز کیفیت توان به دو دسته حالت ماندگار مانند اختلالات هارمونیکی ، نامتقارنی ولتاژ و حالت گذرا مانند خطاها و گذرا هاي ناشی از سویچینگ تقسیم می شوند.
هارمونیک یکی از مولفه هاي مهم کیفیت توان است که میتواند آثار بدي روي تجهیزات برقی داشته باشد. بطور متداول براي تحلیل هارمونیکی سیگنال هاي قدرت از تبدیل فوریه سریع استفاده می شود که براي تحلیل سیگنال هاي متناوب در حالت پایدار مناسب است، ولی عملکرد ان براي تشخیص ناگهانی و سریع مانند حالت هاي گذرا مناسب نیست.[1] براي رفع مشکل فوق از تبدیل فوریه زمان کوتاه استفاده میشود که با تقسیم اطلاعات به پنجره هاي مساوي رزولوشن زمانی را افزایش میدهد ولی کماکان مشکل نشت طیفی را به علت امکان عدم تناسب طول پنجره با دوره تناوب اصلی به همراه دارد.[2]
در حوزه سیستم هاي قدرت اخیراا از روش تبدیل موجک براي تشخیص و اندازه گیري انواع اغتشاشات استفاده می شود..[3-4] با رشد استفاده از پردازنده هاي دیجیتال و DSP ها ، استفاده از تبدیل موجک گسسته روز به روز بیشتر می شود.[5] تبدیل موجک می تواند بوسیله تئوري فیلتر بانکی بیان شود[6] که در آن تابع موجک و تابع مقیاس به فیلتر هاي پایین گذر و بالا گذر نسبت داده می شوند. یکی از ویژگی هاي تبدیل موجک چند رزولوشنی - خاصیت بودن در حوزه زمان و فرکانس است.
براي یک فیلتر موجک ، رزولشن فرکانسی خوب منجر به افت رزولوشن زمانی و بالعکس می گردد.[7] وجود هارمونیک هاي غیر مضرب صحیح از مولفه اصلی و تغییرات فرکانس مولفه اصلی و به تبع آن تغییرات شدید در فرکانس هارمونیک ها ، مزیت اصلی استفاده از تبدیل موجک بر روش هاي مرسوم براي اندازه گیري هارمونیک ها شده است. استاندارد IEC61000 نیز بیان نموده است که براي اندازه گیري هارمونیک ها می توان از ابزار هاي دیگري مانند موجک بجاي فوریه استفاده کرد.[8] لذا پیشنهادات مختلفی براي تخمین اجزا هارمونیکی در شکل موج ولتاژ و جریان بوسیله آنالیز موجک بیان شده است.[9-10]
همانگونه که قبلا گفته شد تبدیل موجک همانند یک فیلتر عمل می کند و سیگنال را به دو قسمت فرکانس بالا و فرکانس پایین تجزیه می نماید. اگر عمل تبدیل موجک را تکرار کنیم، میتوانیم به خاصیت چند رزولوشنی دست بیابیم و تعداد باند هاي فرکانسی بیشتري داشته باشیم. دو استراتژي براي این هدف موجود است. در روش اول - Multiple-level - پس از جدا کردن اجزاي فرکانس پایین - Approximation - و فرکانس بالا - - Details ، فقط از قسمت فرکانس پایین مجددا موجک گرفته می شود.
-1-1 انتخاب تابع موجک مادر
توابع مختلف موجک داراي پاسخ فرکانسی مختلف و خاصیت فیلتري غیر ایده آل می باشند . توابع خانواده db در مرتبه هاي بالاتر داراي پاسخ فرکانسی فیلتر بهتري هستند[11] - شکل - 3 ولی مدت زمان محاسبه آنها بیشتر است. در این مقاله از تابع موجک مادر db40 استفاده می شود. این تابع براي آنالیز هارمونیکی عملکرد بهتري نسبت به بقیه دارد.
-2 روش جدید
براي بدست آوردن دامنه هارمونیک اول تا 15 با توجه به استاندارد IEC61000-4-7، طول پنجره معادل 10 سیکل 200 - میلی ثانیه - براي فرکانس سیستم هاي 50 هرتزي می باشد. با انتخاب فرکانس نمونه برداري 1600 هرتز و تجزیه5 WPT سطحی سیگنال ،32 باند 25 هرتزي بدست می آید. با گروه بندي باند هاي بدست آمده در 15 باند 50 هرتزي که هر هارمونیک روي میانه آنها قرار دارد، می توان فیلتر مورد نظر را تهیه و به کمک آن هارمونیک ها را جدا کرد.
