دانلود شبیه سازی مقاله فیلترهای توان اکتیو برای حذف هارمونیک و بهبود کیفیت توان

پروژه متلب فیلتر توان اکتیو

رشد شدید لوازم الکترونیکی مصرفی و خانگی، نگرانی های زیادی در صنعت تامین برق بوجود آورده است. این لوازم خانگی، بخاطر مدار رابط شان (یک پل دیودی و پس از آن یک خازن DC بزرگ)، تنها نزدیک پیک ولتاژ برق شهر، جریان می کشند. مانند این مدار، لوازم خانگی مبتنی بر الکترونیک قدرت، علیرغم سینوسی بودن ولتاژ اعمال شده، جریان غیرسینوسی می کشند. بخاطر مشخصه های غیرایده آل منبع ولتاژ، جریان های هارمونیکی، باعث بوجود آمدن اعوجاج ولتاژ می شوند. بارهای غیرخطی مانند یکسوسازها، سیکلوکانورترها، درایوهای سرعت متغیر و کوره های قوسی، قطعات DC بزرگ تنزل یابنده، بارهای نامتقارن و دیگر تجهیزات الکتریکی ممکن است باعث آشفتگی زیاد در سیستم تامین برق شوند. هارمونیک های تولید شده بوسیله اکثر بارهای غیرخطی مرسوم، ویژگی های زیر را دارند:

• هارمونیک های مرتبه پایین، از لحاظ دامنه نوسانات غالب هستند.
• اگر شکل موج، تقارن نیم موج داشته باشد، هارمونیک زوج بوجود نمی آید.
• انتشار هارمونیک از تعداد زیادی بار غیرخطی از نوع یکسان افزوده خواهد شد.

مسائل عمده ناشی از جریان های هارمونیک برق شهری، مسائل مرتبط با خود جریان های هارمونیک و مسائل ناشی از اعوجاج شکل موج ولتاژ ناشی از جریان های هارمونیکی جاری در امپدانس منبع تغذیه، می باشند. این اعوجاج شکل موج ولتاژ برای مثال، می تواند باعث اثرات جدی در موتورهای القایی برخط مستقیم، متنوع از افزایش جزئی دمای داخلی تا نویز و ارتعاش بیش از حد تا آسیب واقعی، گردد؛ منابع تغذیه الکترونیکی ممکن است نتوانند به میزان کافی کار کنند؛ جریان نشتی زمین از طریق خازن های فیلتر EMI بخاطر راکتانس کمتر در فرکانس های هارمونیک افزایش می یابد. برای کمینه سازی این اثرات در سیستم های توزیع برق (ولتاژهای غیرسینوسی، جریان های هارمونیک، شرایط نامتوازن، کاهش توان اسمی و غیره)، انواع مختلفی جبرانساز جهت افزایش کیفیت سیستم برق، پیشنهاد شده اند. یکی از این جبرانسازها، فیلتر توان اکتیو (APF) می باشد.

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

فیلتر توان اکتیو، یک مبدل الکترونیک قدرت کیفیت بالا می باشد که در مدهای مختلف می تواند کار کند: حذف هارمونیک، تصحیح ضریب توان، تنظیم ولتاژ و جبرانسازی عدم توازن بار. روش های کنترل مختلفی را می توان بکار گرفت، اما همه آنها یک هدف مشترک دارند: تزریق جریان های سینوسی در شبکه، در نهایت با ضریب توان واحد، حتی در ولتاژ شبکه بسیار دچار اعوجاج. این پروژه، روش های مختلف قابل استفاده در کنترل APF را تحلیل و مقایسه می کند. به عنوان نمونه ای از قابلیت های APF، یکی از روش های کنترل انتخاب می شود. این روش، از یک رابط مدار قدرت ساده و مقاوم بدون حسگر جریان بار و با پردازش سیگنال کارآمد، بدون محاسبات سنگین و پیچیده، استفاده می کند. نتایج شبیه سازی تحت شرایط کاری مختلف، قابلیت های کلی روش کنترل و بطور کل، فیلتر توان اکتیو را نشان می دهد. همچنین، پیاده سازی تجربی انجام شده، اعتباریابی می شود و در مدهای عملکردی مختلف، یعنی: فیلتر اکتیو هارمونیک ها، تصحیح ضریب توان و متوازن سازی بارهای خطی یا غیرخطی، تکی یا گروهی، که باعث آشفتگی زیاد و تنزل عملکرد و کیفیت توان یک سیستم توزیع برق، قابل استفاده می باشد.

فیلترهای توان اکتیو اکنون بخوبی در بازار جا افتاده اند. با این حال، تعدادی مسئله وجود دارد که نیاز به پژوهش بیشتر دارند. دینامیک های فیلتر به فرکانس کلیدزنی بستگی دارد؛ فرکانس های بالاتر نتایج بهتری حاصل می کنند اما تلفات بیشتری نیز بوجود می آورند. استراتژی های مدولاسیون و الگوریتم های کنترل خاص باید بهبود یابند. بخصوص، روش های حذف هارمونیک گزینشی یا انتخابی، می توانند عملکرد بهتری حاصل کنند. همچنین، توپولوژی های چندسطحی، این امکان را بوجود می آورند که APF به ولتاژ و توان های بالاتر دست یابد و بنابراین، به فیلتر امکان بکارگیری در حوزه سیستم های قدرت را می دهد.