فایل شماره 3565 |
ولی TCR بهدلیل غیر سینوسی بودن جریان، تولید هارمونیک می کند که باید آنها را فیلتر نمود.
ج: سلف کنترل شده با تریستور همراه با خازن ثابت FC-TCR[13]
TCR تنها میتواند توان راکتیو از سیستم جذب کند. برای آنکه بتوان توان راکتیو را با قابلیت کنترل پیوسته تولید نمود، میتوان سه خازن بهصورت ساده یا مثلث در خروجی TCR بهطور دائمی موازی کرد.
شکل ۳-۱۳: مدار یک FC-TCR
با سری کردن یک سلف با خازن هر فاز، فیلتری حاصل میگردد که هارمونیک تولیدی TCR را حذف میکند برای اینکه TCR به همراه خازن ثابت بتواند جریان پس فاز تولید کند باید مقدار نامی توان راکتیو TCR از مقدار نامی توان راکتیو خازنهای ثابت بیشتر باشد(داویس، ۱۹۹۹).
حد ظرفیت خازنی این مجموعه برابر حد ظرفیت خازنهای ثابت و حد ظرفیت سلفی آن برابر تفاضل ظرفیتهای TCR و خازنهای ثابت میباشد. در شکل زیر مشخصه ولتاژ جریان یک FC-TCR-TCR نشان داده شده است.
شکل ۳-۱۴: مشخصه FC-TCR
قابل ذکر است از این نوع SVC بهدلیل قابلیت کنترل پیوسته توان راکتیو استفاده میشود.
د) سلف کنترل شده با تریستور همراه خازن سوئیچ شونده با تریستور TSC-TCR
عیب عمده ترکیب FC-TCR آن است که توان نامی TCR بایستی برابر مجمع قدر مطلق توان راکتیو سلفی SVC و توان راکتیو خازن ثابت باشد. برای رفع این عیب میتوان بهجای خازن ثابت از یک خازن سوئیچ شونده یا بانک خازنی سوئیچ شونده استفاده کرد و به این ترتیب ظرفیت TCR را کاهش داد. این ساختار نسبت به ساختارهای قبلی کمی پیچیدهتر است و کنترل مشکلی دارد. حداکثر تاخیر این سیستم بعد دریافت فرمان در سیستم تکفاز و در سیستم سه فاز ساده است(داویس، ۱۹۹۹).
شکل۳-۱۵: نمودار مدار TSC-TCR
۳-۳-۲-۲- انواع SVC با بهره گرفتن از مبدلهای الکترونیک قدرت
در مرجع (رشید، ۲۰۰۱) یک منبع ولتاژ یا منبع جریان را با بهره گرفتن از کلیدهای قدرت مانند انواع BJT، MOSFET، IGBT، GTO یا تریستور با مدار کموتاسیون اجباری میتوان به گونهای کلیک زد که یک منبع ولتاژ یا منبع جریان ac با فرکانس مولفه اصلی برابر با فرکانس سیستم قدرت ولی فاز و دامنه قابل کنترل در خروجی مبدل ایجاد شود.
حال اگر این منبع قابل کنترل از طریق یک فیلتر به شبکه قدرت وصل شود میتوان با تنظیم دامنه منبع ایجاد شده و جریان کشیده شده از خط انتقال، توان راکتیو را کنترل نمود.
وظیفه اصلی این فیلتر حذف هارمونیکهای اضافی ولتاژ یا جریان میباشد و دراینورترهای منبع ولتاژ، امپدانس سلفی فیلتر عاملی برای کنترل جریان راکتیو کشیده شده یا تزریق شده به باس بینهایت میباشد منبع مورد استفاده میتواند بهصورت مستقل از سیستم قدرت مانند باطری بوده یا با بهره گرفتن از انرژی شبکه قدرت و توسط سلف و خازن ایجاد شود.
در شرایط ایدهآل که تلفاتی وجود ندارد مبدل بهگونهای کنترل میگردد که جریان کشیده شده از سیستم قدرت ْ۹۰ یا ْ۹۰- نسبت به ولتاژ خط انتقال اختلاف فاز داشته باشد، ولی در شرایط واقعی که سیستم تلفات دارد، برای تأمین این تلفات اختلاف فاز ْ۹۰ یا ْ۹۰- نبوده و اندکی کمتر یا بیشتر است.
در SVCهای که از مبدل الکترونیک قدرت برای تولید توان راکتیو استفاده میشود توان راکتیو پسفاز و پیشفاز تنها با یک سری تجهیزات و تنها با تغییر نحوه کنترل کلیدها تولید و تنظیم میشود. البته ممکن است مقدار نامی تجهیزات بهمنظور تولید توان راکتیو پس فاز و پیشفاز اندکی افزایش یابد. بهعلاوه با اعمال کنترل متناسب، توان راکتیو بهطور پیوسته از تعداد نامی پیشفاز تا مقدار نامی پسفاز کنترل میگردد. در این SVC ها با بهره گرفتن از مبدل، بهجای امپدانس، جریان خروجی بهمقدار نامی خود محدود شده و لذا توان راکتیو تولیدی متناسب با ولتاژ است. بنابراین در شرایط اضطراری که ولتاژ کاهش مییابد و نیاز به تولید توان راکتیو حداکثر میباشد، SVC با بهره گرفتن از مبدل الکترونیک قدرت، توان راکتیو بیشتر نسبت به SVCهای امپدانس متغیر به توان نامی مشابه، تولید میکند(رشید، ۲۰۰۱).
از مزایای دیگر این SVCها، حداقل شدن عناصر ذخیره کننده انرژی است. زیرا دراین نوع SVCها توان راکتیو توسط سلف یا خازن تولید نمیشود و از آنان فقط بهعنوان فیلتر برای حذف هارمونیک استفاده میشود.
بهعلاوه با افزایش فرکانس کلیدزنی اندازه سلف و خازن به کار رفته کوچک میشود. این امر سبب کاهش قیمت تجهیزات موردنظر شده و باعث کوچک و مجتمع شدن SVC و اشغال فضای کمتر میشود.
در این نوع SVCها چون سلف و خازن بهطور مستقیم در مدار قرار نمیگیرند، امکان تشدید با عناصر شبکه از بین خواهد رفت. در اینجا برخلاف SVCهای امپدانس متغیر که بسته به نوع آنها دارای یک تأخیر ذاتی کوچک (حداقل نیم سیکل در TCR) در پاسخ به سیگنال فرمان بودند، SVC بهطور لحظهای قابل کنترل است و هرچه قدر فرکانس کلیدزنی بالا باشد، این قابلیت افزایش یافته و پاسخ آنها سریعتر میشود.
در حالت کلی برای تولید توان راکتیو پیشفاز و پسفاز بایستی کلیدهای بهکار رفته دراین نوع مبدلها از نوع کموتاسیون اجباری بوده و برای حداقل شدن هارمونیکها، فرکانس کلیدزنی تا حد ممکن بالا باشد.
بنابراین در این نوع SVCها هر نوع کلیدی را نمیتوان استفاده کرد و قیمت و فرکانس کلیدزنی آنها نقش تعیینکنندهای در اقتصادی یا غیراقتصادی شدن SVC ایفا میکند.
عیب عمده این SVCها در مقایسه با SVCهای امپدانس متغیر، کنترل پیچیده آنها میباشد، به خصوص اگر از آن برای جبران عدم تعادل استفاده میشود. در حالت کلی SVC با کلیدهای الکترونیک قدرت به دو دسته تقسیم میشوند. در دسته اول SVC با بهره گرفتن از یک مبدل فرکانس ac-ac ساخته میشود و در دسته دوم با بهره گرفتن از یک مبدل dc-ac (رشید، ۲۰۰۱).
الف) SVC با بهره گرفتن از مبدل مستقیم[۱۴] ac-ac
در مرجع (رشید، ۲۰۰۱) مبدلهای ac-ac توان را از یک سیستم ac به سیستم ac دیگر با دامنه، فرکانس متفاوت منتقل میکنند. سیستم ac میتواند تکفاز یا سه فاز باشد. در حالت کلی امکان انتقال توان راکتیو یا حقیقی وجود دارد. مبدلهای ac- ac به دوگونه تقسیم میشوند. در نوع اول یک واسطه dc بین دو سیستم[۱۵] ac وجود دارد. در گونه دوم بین دو سیستم ac هیچ واسطهای قرار ندارد که به آن سیکلو کانورتر[۱۶] گویند. هر یک از مبدلهای نوع اول و دوم را میتوان بهطور مستقل کنترل نمود.
شکل زیر انواع مختلف این مبدل را نشان میدهد. منبع ac اول میتواند مستقل باشد یا اینکه هر دو به یک شبکه ac اصلی متصل باشند. در هر صورت روش کنترل آنها مشابه SVCها با مبدل dc-ac است با این تفاوت که در اینجا، دو مبدل وجود دارد که کنترل آنها از هم مستقل است.
شکل ۳-۱۶: انواع مختلف مبدلهای ac-ac
نحوه کلیدزنی سیکلو کانورترها بهگونهای انجام میشود که در خروجی ولتاژ یا جریان موردنظر ایجاد شود، پس جریان یا ولتاژ خروجی، فیلتر شده و با کنترل دامنه ولتاژ یا جریان مؤلفه اصلی میتوان توان راکتیو را کنترل نمود.
بهدلیل مفصلتر بودن مدار و همچنین پیچیدهتر بودن آن، این نوع SVCها در عمل استفاده چندانی نداشته و بیشتر SVCهای نوع dc-ac مورد استفاده قرار میگیرند.
ب) SVC با بهره گرفتن از مبدل dc-ac
مبدلهای dc-ac دستهای از مبدلها میباشند که توان dc را به توان ac تبدیل مینمایند. این عمل با کلیدزنی یک منبع dc بهطور مناسب و تبدیل آن به یک منبع ac انجام میپذیرد. اگر اینورتر منبع ولتاژ باشد به آن اینورتر منبع ولتاژ (VSI)[17] و اگر منبع جریان باشد به آن اینورتر منبع جریان (CSI)[18] میگویند.
ب- ۱) SVC با بهره گرفتن از اینورتر منبع ولتاژ (VSI)
همانطور که ذکر شد با پیشرفت تکنولوژی نیمه هادیها، SVC جدید با نام اینورتر منبع ولتاژ (VSI) به بازار عرضه شد. VSI جبرانکننده توان راکتیو است که تنها یک خازن نسبتاً کوچک در طرف dc آن وجود دارد.
نام دیگر این دسته از SVC، جبرانکننده توان راکتیو ایستای پیشرفته (ASVC) یا کندانسور ایستا (STATCON) میباشد، نام ASVC به این دلیل بر این دسته از SVCها اطلاق شده که نسبت به SVCهای امپدانس متغیر جدیدتر و پیشرفتهتر میباشند اما نام STATCON به این دلیل میباشد که این جبرانکننده ایستا (فاقد جزء گردان) در حالت پایداری، مشخصه های خروجیاش بسیار شبیه کندانسور سنکرون که دارای جزء گردان است، میباشد از این جهت به STATIC Condensor یا STATCON مشهود شدهاند.
ASVCها در مقایسه با سایر SVC کم حجمتر و اجزاء ارزانتر دارند.
در شکل زیر شکل تک فاز یک VSI نشانداده شده و در کنار آن نمودار فاز ورودی ولتاژهای VSI و ولتاژ خط به نمایش درآمده است.
شکل ۳-۱۷: شکل تک فاز یک VSI
همانطور که مشاهده میشود VSI توسط یک سلف (Xc) به سیستم متصل شده است که جهت فیلتر کردن هارمونیکهای اضافی بکار میرود. این سلف در مقابل هارمونیکهای فرکانس بالا، امپدانس بزرگی از خود نشان میدهد و مانع جاری شدن آن هارمونیکها میشود. اگر مدار بدون تلفات درنظر گرفته شود مؤلفه اصلی ولتاژ خروجی (Vx) VSI با ولتاژ نقطه اتصال به شبکه همفاز میشود و جریان کشیده شده یا تزریق شده به شبکه ْ۹۰ با ولتاژها اختلاف فاز دارد.
همانطور که در شکل ۳-۱۷ ب نشان داده شده است ولتاژ خروجی VSI از ولتاژ شبکه کمتر میباشد، توان راکتیو توسط ASVC یا (VSI) جذب میشود، در صورت دیگر مطابق شکل ۳-۱۷- ج اگر ولتاژ شبکه از خروجی VSI کمتر باشد، توان راکتیو به شبکه تزریق میشود.
یا به تعبیر دیگر همانطور که در شکل بالا یک VSI سه فاز نمایش داده شده، اگر دامنه ولتاژ خروجی بیشتر از دامنه ولتاژ شبکه باشد جریان سلفی به شبکه تزریق و اینورتر توان راکتیو تولید میکند و اگر دامنه ولتاژ خروجی کمتر از دامنه ولتاژ شبکه باشد جریان خازنی به شبکه تزریق و جریان سلفی از شبکه کشیده شده و توان راکتیو جذب میشود.
نمودار V-I یک VSI در شکل زیر مشخص شده است. مشخص است که تغییر ولتاژ در حین تغییر جریان در محدوده کنترلی بسیار کم میباشد و با تقریب خوبی میتوان آن را ثابت درنظر گرفت.
شکل ۳-۱۸: نمودار مشخصه V-I یک VSI
ب- ۲) SVC با بهره گرفتن از اینورتر منبع جریان CSI
در شکل زیر مدار قدرت یک اینورتر تک فاز منبع جریان نشان داده شده است. در این مدار یک سلف در سمت dc مانع از تغییرات سریع جریان شده و عملاً بهصورت یک منبع جریان کنترل شده کار میکند(رشید، ۲۰۰۱).
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1401-04-04] [ 10:43:00 ب.ظ ]
|