بخشی از مقاله
چکیده
کیفیت توان شبکه توزیع یکی از مسائل مهم صنایع مدرن در طی دو دهه گذشته می باشد. کمبود ولتاژ - sag - و بیشبود ولتاژ - swell - دو مورد از مسائل مربوط به کیفیت توان می باشند که باعث صدمه یا عملکرد نادرست تجهیزات حساس به نوسانات ولتاژ مانند plc ها، کامپیوترها و... می شوند. برای غلبه بر این مسائل در شبکه توزیع، استفاده از ادوات power Customدر شبکههای توزیع معرفی شده است.
یک نوع از این تجهیزات که برای اصلاح sag&swell در شبکه توزیع بکار می رود بازیاب دینامیکی ولتاژ - DVR - میباشد که براساس اصول کار مبدل منبع ولتاژVSC طراحی شده است. در این مقاله برای تولید سیگنالهای کلید زنی مبدل منبع ولتاژ درDVR از مدولاسیون پهنای پالس سینوسی - SPWM - و مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی - SVPWM - استفاده خواهد شد و سیستم کنترل DVR مبتنی بر هر کدام از مدولاسیون ها با استفاده از نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیه سازی و عملکرد DVR در هر مورد بررسی خواهد شد.
مبدل منبع ولتاژ مبتنی بر مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی از ولتاژ باس DC بطور موثرتری استفاده می کند و اعوجاج هارمونیکی کل - THD - کمتری تولید می کند و دارای مدولاسیون دامنه بالاتر و در نتیجه ولتاژ خروجی بالاتر می باشد.
مقدمه
از مهمترین مشکلات کیفیت توان، کمبود و بیشبود ولتاژ - sag&swell - می باشد که از مهمترین چالش های شرکت های توزیع برق در مواجهه با صنایع پیشرفته می باشند و تقرباًی %80 از مشکلات کیفیت برق موجود در سیستم را شامل می شود. در استاندارد 1995-1159IEEE- کمبود ولتاژ بصورت »کاهش ناگهانی مقدار مؤثر ولتاژ به میزان % 10 تا % 90 در فرکانس نامی و در مدت زمان بین 5. سیکل تا 1 دقیقه« و بیشبود ولتاژ بصورت »افزایش ناگهانی مقدار مؤثر ولتاژ به میزان بیشتر از % 110 در فرکانس نامی و در مدت زمان بین 5. سیکل تا 1 دقیقه « تعریف شده است
بازیاب دینامیکی ولتاژ - DVR - میباشد که براساس اصول کار مبدل منبع ولتاژVSC طراحی شده است. در این مقاله برای تولید سیگنالهای کلید زنی مبدل منبع ولتاژ - VSC - درDVR از مدولاسیون پهنای پالس سینوسی - SPWM - و مدولاسیون پهنای پالس بردارفضایی - SVPWM - استفاده می شود و عملکرد DVR در یک سیستم آزمایشی با پیاده سازی سیستم کنترل DVR مبتنی بر هر کدام از مدولاسیونها بررسی می شود.
شبیه سازیها با استفاده از نرم افزار PSCAD/EMTDC انجام خواهد شد. مبدل منبع ولتاژ مبتنی بر مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی از ولتاژ باس DC بطور موثرتری استفاده می کند و اعوجاج هارمونیکی کل - THD - کمتری تولید می کند و دارای مدولاسیون دامنه بالاتر و در نتیجه ولتاژ خروجی بالاتر می باشد.[2] به عبارتی جبرانسازی ولتاژ را بهتر انجام می دهد.
مدل ریاضی برای محاسبه کمبود ولتاژ:
در شکل1در شرایط نرمال - بدون خطا - ، جریان بار A و بار برابرند - بارها متعادلند - .
شکل :1 محاسبه کمبود ولتاژ
هنگامیکه در فیدر 1 اتصال کوتاه رخ می دهد، یک جریان زیاد - جریان ناشی از اتصال کوتاه - به فیدر 1 جاری میشود. بنابراین بر اساس قانون کیرشهف، جریان جاری شده به فیدر 2 کاهش مییابد. در نتیجه ولتاژ در فیدر 2 افت میکند. این کاهش ولتاژ، به عنوان کمبود ولتاژ یا Sag تعریف میشود که I جریان منبع تغذیه ،1I جریان فیدر 1، 2I جریان فیدر 2، 1Xراکتانس فیدر 1، 2X راکتانس فیدر 2، ZLOAD-A امپدانس بار A و ZLOAD-B امپدانس بار B میباشد.
همچنانکه در شکل نشان داده شده است، هنگامیکه یک اتصال کوتاه درفیدر 1 اتفاق می-افتد، یک جریان بالایی در فیدر 1 جاری میشود. طی این زمان، بعلت افزایش افت ولتاژ بر روی راکتانس منبع XS، ولتاژ در فیدر 2 کاهش مییابد.
در طی شرایط خطا، افت ولتاژ IXS افزایش می یابد و بنابراین، 2V از مقدار نامیاش کمتر می شود. در این حالت گفته میشود 2V دچار کمبود ولتاژ شده است.
بازیاب دینامیکی ولتاژ - DVR -
DVR تجهیزی است که برای محافظت بار و جلوگیری از رسیدن اغتشاشات موجود در طرف منبع به بارهای حساس استفاده میشود و محل نصب آن عمدتا در سر باسی است که بارهای حساس به آن متصل هستند.
ساختار کلی DVR در شکل زیر نشان داده شده است
شکل:2 ساختار بازیاب دینامیکی ولتاژ - DVR -
اجزای DVR بشرح زیر می باشند :
الف - واحد ذخیره ساز انرژی : این واحد وظیفه ذخیره انرژی dc را دارد و در نتیجه توان اکتیو مورد نیاز برای جبران سازی توسط DVR را فراهم می کند. هر منبع ذخیره کننده انرژی مانند چرخ لنگر ، باتری اسید سربی ، ذخیره انرژی معناطیسی ابررسانا - - SMES و ابرخازنها - SC - می تواند استفاده شود
ب - اینورتر یا مبدل منبع ولتاژ : - VSC - عموماً یک اینورتر مبتنی بر مدولاسیون پهنای پالس استفاده می شود. وظیفه اصلی VSC تبدیل ولتاژ dc فراهم شده بوسیله منبع ذخیره انرژی به ولتاژ ac می باشد.
ج - فیلتر پسیو : فیلترها برای تبدیل شکل موج پالسی PWM به موج سینوسی و حذف مولفه های هارمونیکی مرتبه بالا استفاده می شوند.
