بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله ، آنالیز و شبیه سازی مطلب/سیمولینک فیلتر قدرت اکتیو موازی - SAPF - برای کاهش جریان هارمونیکی تولید شده بوسیله بارهای غیرخطی ارائه می شود و همچنین دو روش کنترل جریان مقایسه می شود. در اثر افزایش استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت همراه با بار خطی، افزایش اغتشاش هارمونیکی در جریان های AC شبکه یک معضل عمده به علت اثرات مضر بر کل تجهیزات بخصوص خازنها ، ترانسها و موتورها شده است و موجب تلفات اضافی ، اضافه بار ، عملکرد نادرست ، اضافه حرارت و تداخلات می شود. فیلتر قدرت اکتیو موازی بوسیله تزریق جریان جبر انسازی هارمونیکی مساوی و مخالف با جریان بار برای جبرانسازی هارمونیکهای بارهای غیرخطی بکار می رود که یک موج سینوسی خالص را ارائه می دهد.
.1 مقدمه
ادوات کنترل الکترونیک قدرت به علت غیر خطی بودن ذاتی شان ، جریان هارمونیکی و توان راکتیو از منابع تغذیه می کشند. استفاده وسیع تجهیزات الکترونیک قدرت همراه با بار خطی ، موجب افزایش اعوجاج هارمونیکی در جریان های شبکه AC شده است. مولفه هارمونیکی یک مسئله خیلی خطرناک و مضر در سیستم قدرت الکتریکی است. در سیستم های سه فاز این مولفه ها می توانند همچنین موجب نامتعادلی و جریان های اضافی نول گردند
هارمونیکهای تزریقی ، مصرف توان راکتیو ، نامتعادلی و جریان های اضافی نوترال موجب راندمان پایین سیستم و ضریب توان ضعیف و همچنین گذراها می شود. این گذراها همچنین بر ولتاژ سطح توزیع تاثیر می گذارند. توان راکتیو اضافی بارها ظرفیت ایستگاههای تولید و همچنین تلفات انتقال در خطوط را افزایش می دهند. بنابراین، تامین توان راکتیو در انتهای بارها ضروری است. بیشتر بارهای غیرخطی مبتنی بر مبدلهای حالت جامد نظیر UPS، SMPS و غیره هستند. این بارهای غیرخطی جریان غیرسینوسی می کشند و بنابراین افت ولتاژ در هادی های توزیع ایجاد می کنند.
اثرات مضر اصلی جریان و ولتاژ هارمونیکی بر تجهیزات سیستم قدرت مواردی نظیر اضافه حرارت، اضافه بار ، اغتشاش کنترل حساس و تجهیزات الکترونیکی ، خرابی خازن ، تداخلات مخابراتی و ارتباطی، مسئله پردازش، لرزش موتور ، مسئله رزونانس و ضریب توان کم می باشند. به عنوان یک نتیجه، مسدود نمودن و حذف موثر هارمونیکها از سیستم برای شبکه و مصرف کننده مهم می شود. فیلترینگ قدرت اکتیو موثرترین راه حل پیشنهادی می باشند. فیلتر قدرت اکتیو - APF - می تواند مسئله هارمونیکها و توان راکتیو را همزمان حل کند. کیفیت توان الکتریکی اساساً به علت هارمونیکهای جریان و ولتاژ ، مولفه های توالی منفی ، کمبود ولتاژ ، بیشبود ولتاژ و غیره بدتر می شود.
در [3,5]، نویسندگان دو روش کنترل جریان فیلتر قدرت اکتیو موازی تحت شرایط نامتعادلی و غیرسینوسی مقایسه کرده اند. به عنوان یک نتیجه ، روش dq بهتر است که در هر شرایط ولتاژ استفاده می شود.
تئوری ها و نظریه های زیادی برای آشکارسازی هارمونیک های جریان لحظه ای در فیلتر قدرت اکتیو ایجاد شده اند نظیر تکنیک FFT یا تکنیک تحلیل فوریه سریع ، شبکه عصبی، تئوری PQ لحظه ای - تئوری توان راکتیو لحظه ای - ، تئوری قاب مرجع سنکرون dq یا بوسیله استفاده از فیلترهای الکتریکی آنالوگ یا دیجیتال با مجزا کردن مولفه های هارمونیکی اضافی ، PLL با کنترلر منطق فازی ، شبکه عصبی و غیره.
در این مقاله،اساساً به مدلسازی و شبیه سازی فیلتر قدرت موازی با روش کنترل جریان هیسترزیس برای جبرانسازی هارمونیکی و فیلترینگ توان پرداخته می شود و سپس اصل جبراسازی بکاررفته برای جبرانسازی هارمونیکی جریان مطالعه می شود و روش کنترل هارمونیک یک پاسخ سریع و ساده در سیستم ارائه می دهد . مطالعه مقایسه ای روش کنترل جریان انجام می شود.
-2 فیلتر قدرت اکتیو موازی
شکل 1، ساختار پایه یک فیلتر قدرت اکتیو موازی برای جبرانسازی هارمونیکی جریان یک بار خاص را نشان می دهد.
شکل :1 اساس فیلتر قدرت اکتیو موازی
فیلتر قدرت اکتیو موازی یک جریان هارمونیکی مساوی و مخالف با جریان هارمونیکی تولید شده بوسیله بار در خط تزریق می کند.
-3 تئوری توان راکتیو لحظه ای
اکاجی و همکاران [3,5] ، تئوری نرمالیزه شده توان راکتیو لحظه ای در مدارات سه فاز را پیشنهاد دادند. همچنین این تئوری به تئوری توان اکتیو و راکتیو لحظه ای یا تئوری p-q معروف است. در این تئوری، جریان و ولتاژهای سه فاز لحظه ای از مختصات abc به مختصات تبدیل می شوند. تبدیل کلارک برای جریان و ولتاژ به ترتیب در رابطه - 1 - و - 2 - نشان داده شده است.
توان اکتیو لحظه ای بصورت معادله 3 بیان می شود.
از معادلات بالا ، توان لحظه ای می تواند بصورت معادله - 4 - نشان داده شود.
توان راکتیو لحظه ای به منظور حذف مولفه راکتیو در جریان خط در بردارهای مخالف تنظیم می شود. از معادلات بالا ، معادله - 5 - حاصل می شود.
جریان جبرانسازی هر فاز می تواند با استفاده از تبدیلات معکوس کلارک همچنانکه در معادله - 6 - نشان داده شده استخراج شود.
