دانلود شبیه سازی مقاله دستگاه اکتیو تک فاز برای افزایش کیفیت توان در حمل و نقل الکتریکی

پروژه متلب رویکرد بهبود کیفیت توان

پیش بینی شبکه های هوشمند آینده مرتبط با ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی، نگرانی های جدی در مورد همه جنبه های کیفیت برق سیستم قدرت بوجود آورده است، درحالی که واحدهای شارژ باتری وسیله های نقلیه الکتریکی گسترده، اثرات مضری بر سطوح ولتاژ هارمونیک سیستم توزیع قدرت دارند. از سوی دیگر، رشد هارمونیک های تغذیه شده از بارهای غیرخطی مانند شارژهای باتری پیشرانه خودروی الکتریکی که در واقع اثرات مضر بر سیستم قدرت و تجهیزات شبکه می گذارند، باید در توسعه شبکه های مدرن مورد ملاحظه قرار گیرد. به همین صورت، افزایش RMS و مقدار پیک شکل موج های اعوجاج یافته جریان، گرمایش و تلفات را افزایش می دهند و باعث خرابی تجهیزات الکتریکی می شوند. چنین پدیده ای بطور موثر بازده سیستم را کاهش می دهد و باید به درستی رفع شود.

علاوه بر آن، برای حفاظت از «نقطه تزویج مشترک» (PCC) در مقابل اعوجاج ولتاژ، استفاده از کارکرد «بازیاب دینامیکی ولتاژ» توصیه می شود. یکی از راهکارها، کاهش مستقیم آلودگی بارهای برپایه الکترونیک قدرت در مبداءشان می باشد. با اینکه چندین تلاش برای مطالعات موردی خاص صورت گرفته، اما هنوز یک راهکار عامل ارائه نشده است. دو نوع ادوات توان اکتیو برای رفع مسائل کیفیت توان توصیف شده وجود دارد. نوع اول، فیلترهای اکتیو سری، شامل نوع هیبرید یا ترکیبی می باشد. این ادوات برای حذف هارمونیک های جریان تولید شده توسط بار غیرخطی از سیستم قدرت، توسعه یافته اند. فیلترهای اکتیو سری، پراکندگی کمتری نسبت به فیلترهای اکتیو نوع شنت دارند. مزیت فیلتر اکتیو سری نسبت به نوع شنت، مقادیر اسمی کمتر جبرانساز در مقایسه با مقادیر اسمی بار می باشد. اما، پیچیدگی آشکار سازی و لزومیت داشتن یک ترانسفورماتور سری ایزوله، باعث کاهش کاربرد صنعتی آنها در سیستم توزیع شده است. نوع دوم، جهت رفع مسائل ولتاژ برروی بارهای حساس ابداع شده است. این نوع که به «بازیاب دینامیکی ولتاژ» (DVR) معروف است، پیکربندی مشابهی با فیلتر اکتیو سری دارد. این دو نوع، از لحاظ اصول کنترلی خود با هم متفاوت هستند. این تفاوت بخاطر نوع کاربرد آنها در سیستم است. «فیلتر اکتیو سری هیبرید» (HSeAF) برای رفع مسائل ذکر شده در بالا با تنها یک ترکیب، پیشنهاد شده است. از لحاظ تئوری، این نوع فیلترها قادر به جبرانسازی هارمونیک های جریان هستند و در نتیجه تصحیح ضریب توان را تضمین می کنند و از اعوجاج ولتاژ در PCC جلوگیری می کنند. این ویژگی ها باعث شده تا به یک گزینه مناسب برای سرمایه گذاری در کیفیت توان تبدیل شوند. فیلترهای اکتیو سری سه فاز به میزان زیادی مورد مطالعه قرار گرفته اند، درحالی که کارهای پژوهشی محدودی، کاربردهای تک فاز فیلترهای اکتیو سری را در مجموعه مقالات، گزارش داده اند. در این پروژه، یک HSeAF بدون ترانسفورماتور تک فاز پیشنهاد می شود که قادر به پاکسازی شین شبکه اتصال طرف شبکه از هارمونیک های جریان تولید شده توسط یک بار غیرخطی می باشند. با مقادیر اسمی کوچکتر نهایتاً تا 10%، می تواند به آسانی جایگزین فیلتر اکتیو شنت شود. علاوه بر آن، می تواند ولتاژ سینوسی را به نقطه تزویج مشترک بار برگرداند. مزیت پیکربندی پیشنهادی این است که بارهای تولید کننده ولتاژ و جریان هارمونیک غیرخطی را می توان به نحو موثر جبرانسازی کرد. THSeAF، یک گزینه جایگزین برای مبدل های توان متداول در سیستم های تولید پراکنده که منابع انرژی تجدیدپذیر نفوذ زیادی به آنها دارند می باشند، جایی که هر فاز را می توان به صورت جداگانه کنترل کرد و مستقل از فازهای دیگر کار کند. این مقاله نشان می دهد که تفکیک یک مبدل سه فاز و تبدیل آن به مبدل های H-پل تک فاز، عدم نیاز به ترانسفورماتور ایزولاسیون گرانقیمت و افزایش کاربرد صنعتی فیلترینگ را ممکن ساخته است. راه اندازی آن، توانایی زیاد انجام امور جبرانسازی برای تصحیح اعوجاج های جریان و ولتاژ، تصحیح ضریب توان و همچنین بازیابی ولتاژ برروی ترمینال بار را اثبات کرده است.

این مقاله در محیط نرم افزار متلب (MATLAB) شبیه سازی شده و در ادامه نیز تعدادی از تصاویر مربوط به محیط شبیه سازی و خروجی های آن، قرار داده شده است:

منبع ولتاژ 120 ولت 60 هرتز:

بار مقاومتی (حساس) و بار RL غیر خطی:

تصاویر مربوط به خروجی های شبیه سازی:

ولتاژ منبع:

جریان منبع:

ولتاژ بار:

جریان بار:

ولتاژ جبران شده:

جریان فیلتر موازی:

بدون بای‌پس (by-pass):

جریان منبع:

ولتاژ بار:

جریان بار:

ولتاژ جبران شده:

جریان فیلتر موازی:

بدون فیلتر اکتیو:

ولتاژ منبع:

جریان منبع:

ولتاژ بار:

جریان بار:

ولتاژ جبران شده:

جریان فیلتر موازی: