بخشی از مقاله
خلاصه
بهبود کیفیت ولتاژ شبکه های سه فاز با توسعه بارهای صنعتی، بهبود چشمگیری یافته است. مبدلهای الکترونیک قدرت، موجب بروز مشکلات در ولتاژ سیستمهای قدرت میشوند. علاوه بر این، اثرات غیرخطی ناشی از اشباع ماشینهای الکتریکی و ترانسفورماتورهای توزیع باعث تولید مشکلات کیفیت توان میشوند. مسایل کیفیت توان مشکلات فراوانی در شبکه های قدرت ایجاد میکنند که برخی از آنها عبارتند از اعوجاج ولتاژ شینه ها, کاهش ظرفیت انتقالی خطوط و افزایش تلفات در هادیها, افزایش خطا در سیستمهای حفاظتی و کنترلی.
بنابراین توجه بیش از پیش به بهبود کیفیت توان امری ضروری گشته است. فیلترهای اکتیو سری از جمله ادوات Custom Power - CP - ، توانایی حل مشکلات کیفیت ولتاژ در سیستمهای انرژی را دارند. تکنیکهای استخراج مولفه های جبرانساز در حوزه زمان یا فرکانس عمل میکنند. الگوریتم مورد استفاده در این پروژه به منظور استخراج سیگنالهای جبرانساز, برمبنای سری فوری بسیار سریع میباشد که شکل بهبود یافته سری فوریه معمولی است. سرعت پاسخ در روش مذکور 12 برابر سری فوریه معمولی بوده و قابل استفاده در سیستمهای سه فاز متعادل میباشد. شبیه سازی در نرم افزار مطلب بر روی یک شبکه 33 باسه استاندارد صورت گرفته است. نتایج نشانگر مناسب بودن روش پیشنهادی از لحاظ سرعت عملکرد و دقت میباشد.
.1 مقدمه
در مراجع مختلف تعاریف مختلف و متنوعی برای کیفیت توان ارائه شده است. شرکتهای برق، کیفیت توان را مترادف با قابلیت اطمینان تعریف کردهاند در صورتی که سازندگان وسایل الکتریکی کیفیت توان را بصورت کارکرد مناسب دستگاه ها بر اساس مشخصات ولتاژ و فرکانس منبع تغذیه تعریف میکنند. یکی از تعاریف ارائه شده برای کیفیت توان بر اساس استاندارد IEEE1100 میباشد.
در این تعریف، کیفیت ولتاژ و فرکانس تجهیزات الکترونیکی، جهت دسترسی به عملکرد مناسب را کیفیت توان مطلوب گفتهاند. بنابراین هر گونه انحراف ولتاژ، و فرکانس از شرایط ایدهآل در شبکه قدرت را که موجب اختلال در عملکرد سیستم مورد نظر گردد، مشکل کیفیت ولتاژ گویند.
شبکه قدرت ایدهال شبکهای است که شکل موجهای ولتاژ و جریان آن در تمامی نقاط شبکه، سینوسی و همفاز بوده همچنین فرکانس و دامنه ولتاژ در آن ثابت باشد . در اصطلاح مهندسی، توان عبارتست از نرخ انتقال انرژی و متناسب با حاصلضرب ولتاژ در جریان است. شبکه توزیع فقط میتواند کیفیت ولتاژ را کنترل کند و به صورت عادی کنترلی روی جریان ندارد. بنابراین استانداردهای کیفیت توان حدود مجاز ولتاژ را مشخص میکنند
اگر. چه ژنراتورها یک موج ولتاژ تقریباً سینوسی کامل تولید میکنند ولی جریان عبوری از امپدانس شبکه میتواند موجب بروز اغتشاشات ولتاژی متعددی گردد. بعنوان مثال جریان حاصل از یک اتصال کوتاه، موجب کاهش ولتاژ یا صفر شدن آن میگردد و یا جریانهای ناشی از اصابت صاعقه، در عبور از شبکه قدرت ولتاژهای ضربهای بزرگی را ایجاد میکنند که عموماً باعث جرقه روی عایقها گشته و در نتیجه آن پدیدههای دیگری از قبیل اتصال کوتاه بوجود میآید. برای بهینهسازی و جبرانسازی اغتشاشات ولتاژ، تجهیزاتCP با وجود منبع ذخیره انرژی - سلف یا خازن - اصلاح مشکلات ولتاژ راانجام خواهند میدهند
روشهای متداول اصلاح اغتشاشات کیفیت توان الکتریکی بصورت استفاده از مجموع موتور- ژنراتور برای بهبود کیفیت ولتاژ, استفاده از ترانسفورماتورهای تپ چنجردار و خازنهای موازی برای اصلاح نوسانات بلند مدت ولتاژ, استفاده از ترانسفورماتورهای فرورزونانس برای بهبود کاهش ولتاژ بارهای کم مصرف, استفاده از جمع کنندههای مغناطیسی برای کاهش ولتاژ بارهای بزرگ, استفاده از برقگیرها برای حفاظت در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا, و استفاده از فیلترهای غیرفعال جهت کاهش سطح اغتشاشات هارمونیکی جریان خطوط و ولتاژ سیستم میباشند4-] .[5 تقسیمبندی تجهیزات CP به صورت گروه تجهیزات قطع و وصل و کلیدهای الکترونیک قدرت, تجهیزات کنترل پذیرگسسته, تجهیزات کنترلپذیر پیوسته, تجهیزات شامل ,D-STATCOM و تجهیزات شامل DVR میباشد
-2فیلترهای اکتیو
با توجه به معایب موجود در مورد فیلترهای پسیو، در سالهای اخیر، فیلترهای اکتیو مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند.[6] این فیلترها دارای ساختارهای مختلفی هستند که بیانگر نحوه اتصال آنها به بار و شبکه است و به طور خلاصه عبارتند از فیلتر اکتیو موازی, فیلتر اکتیو سری, و ترکیب فیلتر اکتیو موازی و سری. فیلترهای اکتیو علاوه بر حذف هارمونیکها، قابلیت جبران توان راکتیو و حذف نامتعادلی جریان بار و ولتاژ منبع را نیز دارا میباشند. مزایای استفاده از این فیلترها امکان حذف تمام هارمونیکها, عدم محدودیت در مرتبه هارمونیکی که باید حذف گردد, امکان کنترل مناسب کلیدزنی به منظور اهداف مخنلف, حجم کم, و عدم ایجاد تشدید سری یا موازی با اندوکتانسهای موجود در شبکههای قدرت میباشد.
بطور کلی فیلترهای اکتیو، جریان یا ولتاژ جبرانسازی به سیستم تزریق میکنند تا وضعیت غیرسینوسی جریان یا ولتاژ را به همراه توان راکتیو بار اصلاح کنند. اگر چه در عمل نمیتوان به جریانکاملاً سینوسی دست یافت ولی میتوان دامنه هارمونیکها را در محدوده مجاز و استاندارد نگه داشت
فیلتر اکتیو سری - Serial Active Filter - SAF بین شبکه و بار به طور سری قرار میگیرد. مطابق شکل 1 تمام جریان شبکه در فرکانس 50 هرتز قادر به عبور از فیلتر اکتیو سری میباشد
شکل-1 بلوک دیاگرام تک خطی فیلتر اکتیو سری
در وضعیت عادی، ولتاژ خروجی فیلتر، ولتاژهای نامناسب و نامتعادل ناشی از منبع میباشد. با توجه به اینکه فیلتر اکتیو سری در وضعیت اتصال کوتاه دو سر بار، در معرض جریان اتصال کوتاه قرار میگیرد، لذا باید در مقابل آنها حفاظت شود.
-3 روش پیشنهادی
در این تحقیق به منظور استخراج مولفه سیگنال جبرانساز فیلتر اکتیو سری از ترکیب تئوری dq و تئوری فوریه خیلی سریع استفاده شده است. در این حالت فیلتر سری به منظور جبران اختلالات موجود اعم از تغییرات دامنه در ولتاژ سوی منبع استفاده گردیده است.
