بخشی از مقاله
چکیده
امروزه کاربرد وسیعی از ادوات الکترونیکی را میبینیم که عملکرد آنها در کیفیت توان شبکه قدرت، اختلالات متعددي را ایجاد کرده و باعث کاهش کیفیت انرژي و در نهایت نارضایتی مشترکین میشود. لذا کنترل کیفیت شبکههاي تولید و توزیع، مساله مورد توجهی میباشد. اطلاعات مربوط به کیفیت توان، باید جزئیات کافی در مورد ولتاژ تغذیه و فرکانس، فلیکر، کاهش/ افزایش ولتاژ، وقفهها، گذراها، نامتعادلی ولتاژ و جریان، هارمونیکها و میانهارمونیکها و... را دارا باشد.
ادوات CUSTOM POWER - CP - از جمله ادوات جبرانساز کیفیت توان در شبکه هاي انرژي میباشد که به بخش هاي سري, موازي و سري-موازي تقسیم میشوند. هدف از انجام این پروژه بهبود کیفیت توان در دو فیدر مستقل توزیع میباشد که در یکی از این فیدرها بار غیر خطی اهمی سلفی براي ایجاد مشکلات جریان قرار داده شده و در فیدر دیگر تغییرات دامنه ولتاژ به منظور ایجاد مشکلات ولتاژ اعمال شده است. اصلاح کیفیت توان توسط جبرانساز یکپارچه کیفیت توان بین خطی - IUPQC - انجام خواهد شد. بخش موازي این تجهیز به فیدر داراري بار غیر خطی متصل شده و بخش سري آن در فیدر دیگر قرار میگیرد. شبیه سازي در نرم افزار MATLAB انجام میپذیرد.
-1مقدمه
کیفیت توان از اواخر دهه 1980 براي شرکت هاي برق و مشترکین مصارف فشار ضعیف و متوسط اهمیت زیادي پیدا کرده است، به طوري که با توجه به درخواست مشترکین، شرکت هاي برق درصدد بهبود کیفیت برق در شبکه هاي توزیع در آمدن.[1] عنوان کیفیت توان یا کیفیت برق به صورت یک مفهوم براي تمام اغتشاشات موجود در شبکه هاي توزیع به کار برده می شود.
انگیزه اصلی پشت این دلایل، افزایش بهره وري مشترکین است. کارخانجات تولیدي خواستار ماشین هاي سریع تر، با بهره وري و راندمان بیشتر هستند. شرکت هاي برق هم خواستار سوق دادن کارخانجات تولیدي به این مساله هستند.[2] زیرا این عمل اولاً موجب بهره وري بیشتر براي مشترکین و ثانیاً موجب صرفه جویی قابل ملاحظه اي در سرمایه گذاري مراکز تولید و پست ها به خاطر استفاده کردن مشترکین از وسایل پربازده خواهد شد. نکته قابل توجه این است که دستگاه هایی که براي افزایش بهره وري به کار می روند اغلب نسبت به بیشتر اغتشاشات کیفیت توان حساس هستند و گاهی اوقات این ادوات خود منشأ مضاعف مشکلات کیفیت توان هستند.[3]
کیفیت توان الکتریکی اصطلاحی است که براي بیان میزان کیفیت تغذیه در سیستم هاي قدرت ac بکار می رود. حالت ایده آل براي یک شبکه قدرت، تولید ولتاژ سه فاز متعادل با شکل موج سینوسی و دامنه و فرکانس ثابت است و هرگونه انحرافی از این حالت ایده آل به معناي ضعف در کیفیت توان می باشد. مصرف کنندگان انرژي الکتریکی، توان را از روي تاثیري که بر روي عملکرد دستگاه ها و تجهیزاتشان ایجاد می کند ارزیابی می کنند.[4]
در تعریف کیفیت توان نظرات مختلفی وجود دارد، به عنوان مثال شرکت هاي برق کیفیت توان را مترادف با قابلیت اطمینان تعریف کرده اند و به صورت آماري نشان می دهند که یک شبکه چند درصد قابلیت اطمینان دارد. با افزایش توان نامی ادوات سوئیچینگ سریع، نقش مبدل هاي کموتاسیون اجباري در الکترونیک قدرت افزایش می یابد.
در به کارگیري این مبدل ها فقط هارمونیک هاي فرکانس بالا تولید می شود که این هارمونیک ها به آسانی با استفاده از یک فیلتر پسیو ارزان قیمت قابل حذف می باشند و دیگر مزیت این مبدل ها این است که ضریب توان آنها نزدیک واحد است. ولی علی رغم این مزایا، این تجهیزات تا حدودي گران قیمت بوده و ظرفیت نامی آنها محدود به چند ده MVA می شود.[5]
در سال هاي اخیر افزایش قابل توجهی در استفاده از فیلترهاي اکتیو براي کاهش مشکلات کیفیت توان در شبکه هاي انرژي مشاهده می شود. فیلتر هاي اکتیو به دو گروه کلی سري و موازي تقسیم بندي می شوند. می توان با استفاده از یک فیلتر اکتیو موازي مشکلات جریان بار را جبران نمود. فیلتر اکتیو موازي به صورت یک منبع جریان کنترل شده رفتار می کند. می توان با استفاده از این نوع فیلتر بدون تحت تاثیر قرار گرفتن جریان مؤلفه اصلی، جریان هاي هارمونیکی و راکتیو ناشی از بار را جبران کرد. بطوري که سمت منبع عاري از چنین مولفه هایی باشد.[6]
تجهیزات - Custom Power - CP در شبکههاي توزیع براي بهینهسازي و جبرانسازي اغتشاشات ولتاژ یا جریان مورد استفاده قرار میگیرند. این تجهیزات مشابه تجهیزات فکتس در سیستمهاي انتقال قدرت، براي شبکههاي توزیع طراحی و ارائه میشوند. این تجهیزات جهت بهبود کیفیت توان در شبکههاي توزیع استفاده میشوند و مانند تجهیزات فکتس با استفاده از عناصر خازنی یا سلفی به تولید یا جذب توان راکتیو میپردازند.
در تجهیزات دي-استتکام که به صورت موازي به شبکه وصل میشوند، توان راکتیو و دامنه ولتاژ بار میتواند کنترل گردد. این در حالی است که تجهیزات بازیاب دینامیکی ولتاژ بصورت سري به شبکه انرژي متصل میگردند. این تجهیزات با تزریق ولتاژ کنترلشده، از طریق دامنه و فاز ولتاژ میتوانند ولتاژ سه فاز متقارن با دامنه مشخص تولید نمایند. تجهیزات بازیاب دینامیکی ولتاژ همچنین, قابلیت تولید و جذب توان اکتیو و راکتیو را دارند.[7]
-2 جبرانساز یکپارچه کیفیت توان
با توجه به کاربردهاي فیلتر اکتیو سري و موازي، هدف جبرانساز یکپارچه کیفیت توان حصول همزمان قابلیتهاي فیلترهاي سري و موازي بصورت همزمان است. به عبارت دیگر وظیفه این جبرانساز، کنترل همزمان مشکلات ولتاژ و جریان به همراه جبرانسازي توان راکتیو در سیستم قدرت میباشد. موردي که در کنترل جبرانساز یکپارچه کیفیت توان باید دقت شود، لزوم هماهنگی در عملکرد بخش سري و موازي است.[10-8] شکل 1 نشانگر شماتیک جبرانساز یکپارچه کیفیت توان میباشد.
جبرانساز یکپارچه کیفیت توان بین خطی به منظور جبرانسازي مشکلات کیفیت توان در دو فیدر مستقل مورد استفاده قرار میگیرد که بخش سري آن به یک فیدر متصل میگیرد و بخش موازي آن به فیدر دیگر وصل میشود. در این جبرانساز, اینورتر بخش سري و موازي به صورت پشت به پشت به همدیگر متصل میباشند. شکل ,2 نشانگر شماتیک جبرانساز یکپارچه کیفیت توان میان خط میباشد.[13-12]
-3 روش پیشنهادي
در این تحقیق به منظور استخراج مولفه سیگنال جبرانساز بخش سري از سري فوریه خیلی سریع و براي استخراج سیگنال جبرانساز بخش موازي از تئوري لحظه اي توان اکتیو و راکتیو استفاده شده است.
