بهبود شاخصهاي كيفيت توان در سيستمهاي توزيع بوسيله طراحي جبران كننده D- با اراي ه يك روش جديد كنترل مهدي ترابيان اصفهاني مجيد شريعتي شركت توسعه و نوسازي هدايت وابسته به وزارت نيرو Email: Trabian_mehdi@yah.cm چكيده گسترش اتوماسيون در صنايع مدرن ساختار نيازمنديهاي كيفيت توان را تغيير داده است. كامپيوتر و تجهيزات كنترل فرآيند و همچنين مبدلهاي الكترونيك قدرت به عدم سينوسي بودن ولتاژ خط حساساند. از اين رو در اين مقاله ابتدا پديدههاي كيفيت توان با توجه به استانداردهاي معتبر جهاني مورد بررسي و تحليل قرار ميگيرند. سپس به منظور بهبود اين پديدهها در سيستمهاي توزيع با اراي ه روش جديدي به طراحي بهينه جبرانساز D- پرداخته ميشود. نحوه طراحي به گونه اي است علاوه بر بهبود شاخصهاي كيفيت توان كاهش هارمونيكهاي شبكه توزيع نوسانات توان اكتيو و راكتيو سيستم نيز در حد مطلوبي كاهش مييابند. از طرفي ولتاژ خازن DC جبران كننده نيز تا حد مطلوبي تثبيت ميگردد. نتايج شبيه سازي كه توسط نرم افزار PSCAD/EMTDC انجام شده است دقت و صحت طراحي را نشان ميدهد. واژههاي كليدي: پديدههاي كيفيت توان- كمبود ولتاژ -(Sag) بيشبود ولتاژ -(Swell) اعوجاج هارمونيكي- جبران كننده D- 1- مقدمه با نوجه به رشد روزافزون مصرف انرژي الكتريكي و رشد بارهاي غير خطي در سيستم قدرت بهره برداري بهينه از اين سيستم و اراي ه توان الكتريكي با كيفيت بالا از مساي ل مهم مهندسي برق ميباشد. امروزه مصرف كنندههاي انرژي الكتريكي خواستار قابليت اطمينان و كيفيت بالا در شبكههاي توزيع هستند. لذا شركتهاي برق در صدد بهبود كيفيت توان و قابلت اطمينان در شبكهها هستند. سيستمهاي الكترونيك قدرت از يكسو منشا جريانهاي هارمونيكي و اختلالات كيفيت توان در سيستم قدرت هستند و از سوي ديگر با استفاده ادوات الكترونيك قدرت ميتوان كيفيت توان را در شبكههاي توزيع بهبود داد. بنابراين با پيشرفتهاي حاصل شده در اين ادوات از طرف شركتهاي برق بر بهبود ساختار و عملكرد سيستمهاي انتقال و توزيع توان الكتريكي تا كيد زيادي وجود دارد. از طرفي كيفيت توان از اواخر دهه 1980 بصورت يكي از مهمترين واژههاي صنعت برق بشمار ميآيد. اين واژه بعنوان يك مفهوم فراگير براي انواع مختلف اغتشاشات سيستم قدرت بكار ميرود [4-1]. بطور كلي هر گونه مشكلي كه باعث تغيير در ولتاژ جريان يا فركانس گردد و موجب خرابي و يا عملكرد نادرست تجهيزات مصرف كننده شود به عنوان يك مشكل كيفيت توان مطرح است [5]. در راستاي طرح و توسعه سيستمهاي الكترونيك قدرت مو سسات تحقيقات 1 توان الكتريكي مفاهيم FACTS را درسيستمهاي انتقال و Custm Pwer را در سيستمهاي توزيع معرفي كردهاند. ادوات FACTS در جهت كنترل بهتر توان عبوري از شبكه و افزايش 1. Flexible Alternative Current Transmissin System
بارگذاري در سيستمهاي انتقال تا محدوده گرمايي تجهيزات عمل ميكنند. از طرفي تجهيزات Custm Pwer در صدد بهبود قابليت اطمينان و كيفيت توان در شبكههاي توزيع هستند [7 و 8 و 9]. يكي از تجهيزات Custm Pwer جبران كننده 1 D- ميباشد كه در سالهاي اخير توجه زيادي به آن شده است [14-11]. در اكثر اين تحقيقات تمام مشكلات كيفيت توان به خوبي قابل حذف نيستند. در اين مقاله با توجه به اهميت پديدههاي كيفيت توان در سيستمهاي توزيع ابتدا به بررسي برخي از اين پديدهها كه در اغلب سيستمهاي توزيع اتفاق ميافتد پرداخت ميشود. سپس به طراحي يكي از مو ثرترين تجهيزات Custm Pwer به نام D- پرداخته ميشود. در اين راستا ابتدا نحوه عملكرد اين جبران كننده در سيستم توزيع مورد بررسي و تحليل قرار ميگيرد. سپس با اراي ه روش جديدي به طراحي سيستم كنترل اين تجهيز پرداخته ميشود. نحوه طراحي به گونهاي است كه جبران كننده بتواند به خوبي كيفيت توان سيستم را بهبود دهد و از طرفي قابليت حذف هارمونيكهاي ايجاد شده را درسيستم داشته باشد و بخوبي بتواند ولتاژ خازن DC را تثبيت نمايد. همچنين نارساناييهاي تحقيقات قبلي را نداشته و در واقعيت نيز قابل پياده سازي باشد. 2- بررسي پديدههاي كيفيت توان كيفيت توان الكتريكي توجه روزافزون شركتهاي برقي و مشتركين را به خود معطوف كرده است. اين واژه به عنوان يك مفهوم فراگير براي انواع مختلف اغتشاشات سيستم قدرت بكار ميرود. در اين مقاله به بررسي مهمترين پديدههاي كيفيت توان كه ممكن است در سيستمهاي توزيع ايجاد شوند پرداخته ميشود. 1-2- كمبود ولتاژ كوتاه مدت كمبود ولتاژ كاهش كوتاه مدت در مقدار مو ثر ولتاژ ميباشد. طبق استاندارد EN50160 كاهش مقدار مو ثر ولتاژ نامي به مقدار 90 درصد يا كمتر در مدت زمان 10 ميلي ثانيه تا 60 ثانيه كمبود ولتاژ ناميده ميشود. اين پديده ممكن است در اثر خطاهاي اتصال كوتاه سيستم قدرت مثل خطاي يك فاز يه زمين ايجاد ميشود. 2-2- بيشبود ولتاژ كوتاه مدت طبق استاندارد EN50160 افزايش مقدار مو ثر ولتاژ نامي از مقدار 110 درصد به بالا و در ندت زمان 20 ميلي ثانيه تا 120 ثانيه (در فركانس 50 هرتز) را بيشبود ولتاژ گويند اگر زمان كمتر از 20 ميلي ثانيه باشد به آن اضافه ولتاژ گذرا گويند. اين پديده ممكن است در اثر اتصال كوتاه يك فاز به زمين رخ دهد كه در اثر آن روي فازهاي ديگر يك بيشبود ولتاژ رخ خواهد داد. در اثر خارج شدن بارهاي بزرگ و يا وارد شدن بانكهاي خازني بزرگ نيز اين پديده رخ ميدهد. 3-2- ضريب اعوجاج هارمونيكي كل 2 اعوجاج هارمونيكي كل (THD) طبق رابطه زير برابر نسبت مقدار مو ثر هارمونيكها به مقدار مو ثر مو لفه اصلي شكل موج ميباشد. THD = hmax n= 2 H 2 n H1 مقدار مو ثر مو لفه اصلي (1) در اين رابطه H n H 1 مو لفههاي هامونيكي و h max كه درمحاسبات مورد توجه قرار ميگيرد. مقدار مو ثر بزرگترين مرتبة هارمونيكي است 3- س اختار و اص ول عملك رد در شبكههاي توزيع يكي از تجهيزات Custm Pwer جبران كننده در سيستمهاي توزيع ميباشد كه اصطلاحا جبرانساز D- ناميده ميشود. اين جبران كننده كه بصورت موازي به شبكه متصل ميگردد و به عنوان يك منبع جريان كنترل شونده ميتواند اعوجاج هارمونيكي بهبود دهد و توان راكتيو مورد نياز بار را نيز تا مين نمايد. آرايش عملكردي يك D- در شكل (1) نشان داده شده است. همانطور كه در اين شكل نيز قابل مشاهده است اين جبران كننده از يك اينوتر ولتاژي كه بصورت PWM شكل موج را بصورت V c سينوسي براي كنترل جريان داخل سلف تبديل ميكند استفاده كرده است. با صرفنظر از جريانهاي هامونيكي داخل سلف روابط زير ار ميتوان داشت: Vc V I = jx Lf S (2) توان اكتيو و راكتيو بصورت زير قابل محاسبهاند. Vc V P = X Lf Lf S sinδ Vc VS V Q = csδ X X 2 S Lf (3) (4) در اين روابط δ زاويه مابين ولتاژهاي V c و V S X Lf ميباشد. نيز اندوكتانس فيلتر بكار رفته در جبران كننده است. 2 Ttal Harmnic Distrtin 1. Distributin
C dc X Lf اينورتر PWM شكل (1): آرايش مبدل منبع ولتاژ بعنوان D- V C V S بنابراين در توزيع همانند انتقال براي كنترل توان اكتيو ميتوان زاويه بين ولتاژ مبدل و شبكه را كنترل كرد. همچنين بري كنترل توان راكتيو ميتوان اختلاف بين ولتاژ شبكه و مبدل را كنترل نمود. براي شارژ خازن ميتوان از توان شبكه استفاده كرد. از طرفي براي جبران توان تلفاتي مبدل ولتاژ شبكه نسبت به ولتاژ مبدل به اندازه زاويهاي كوچك پيشفاز است. تفاوت اساسي در سيستمهاي توزيع و انتقال اين است كه بر خلاف سيستم انتقال در سيستم توزيع ولتاژ مبدل ) c V) متناسب با ولتاژ خازن نميباشد و با تغييرات سيگنال مرجع ولتاژ مبدل ميتواند تغيير كند. همانند سيستم انتقال خازن مبدل به عنوان ذخيره كننده انرژي عمل ميكند و با توجه به ملاحظات هارمونيكي و كنترلي ظرفيت خازن تغيير خواهد كرد. با افزايش راكتانس تزويج رفتار گذراي مبدل كندتر خواهد شد. در مقابل اعوجاج هارمونيكي شبكه كاهش مييابد 10] و 12 و.[14 به منظور بهبود پديدههاي كيفيت توان علاوه بر خصوصيات بيان شده لازم است ظرفيت خازن جبران كننده افزايش يابد و از سيستمهاي ذخيزه ساز انرژي در آن استفاده گردد. شكل (2) دياگرام تك خطي سيستم توزيع را به همراه جبران كننده D- نشان ميدهد. شكل (2): اصول عملكرد D- در شبكه توزيع بطور خلاصه و مطابق با شكل (2): 1- سيستم جبران علاوه بر استفاده از يك اينورتر منبع ولتاژ در هر فاز (كه مهمترين قسمت جبران كننده است) از يك سيستم ذخيرهساز انرژي نيز تشكيل شده است. هدف قرار دادن اين سيستم ذخيره كردن انرژي در ساعاتي از روز ميباشد كه مصرف كمتر ميباشد. در حقيقت ذخيره انرژي ميتواند جريان انرژي را از ساعات پر مصرف و گران قيمت به زمانهاي كم مصرف و ارزان قيمت جابجا كند و به اين ترتيب با تزريق انرژي به سيستم توزيع (در مواردي سيستم دچار اغتشاش ميگردد) باعث بهبود پديدههاي كيفيت توان و جلوگيري از اضافه بار ترنسفورماتورهاي توزيع گردد. C f L f و -2 به ترتيب خازن و سلف فيلتر LC بكار رفته در سيستم جبران است كه باعث كاهش ريپل ولتاژ توليد توسط كليدزني اينورترهاي D- ميباشد. 4- طراحي سيستم كنترل D- پس از معرفي و بررسي و انتخاب مبدل D- به منظور بهبود كيفيت توان در شبكههاي توزيع و كاهش اعوجاج هارمونيكي در اين سيستمها طراحي مناسب بخش كنترل از مهمترين مساي ل ميباشد. در اين راستا براي تصحيح در حوزه زمان ولتاژ يا جريان لحظهاي بايد در نزديكي شكل موج سينوسي نگاه داشته شود و تابع خطاي لحظه به دقت محاسبه گردد. به اين منظور در اين مقاله از روش n-line براي بهبود عملكرد سيستم كنترل استفاده شده است. همچنين بهينه سازي سيستم كنترل لازم است ولتاژ خازن DC با توجه به تغييرات سيستم در حد مطلوبي ثابت نگاه داشته شود. در ادامه اين قسمت بطور كامل توضيح داده ميشود. 1-4- كنترل كليدهاي جبران كننده روش بكار رفته براي كنترل D- با توجه به اينكه شكل موجهاي ولتاژ و جريان سينوسي هستند روش PWM 1 سينوسي براي مدل ولتاژ است. به منظور بهبود عملكرد D- روش كنترل به صورت n-line عمل ميكند. در اين روش الگوي ولتاژ توسط سيگنالهاي فاز به زمين توليد ميگردد و با تركيب اين سيگنالها الگوي سينوسي ولتاژ حاصل ميشود. در اين حالت سيگنال مدولاسيون بصورت زير تعريف ميگردد: M r sin( ωt) 0 < ωt < 120 * V = sin( 60) 120 < < 240 (5) m M r ωt ωt 0 240 < ωt < 360 شكل موجهاي رابطه فوق با اندازه گيري و به صورت n-line بدست ميآيند و با اين ترتيب با تغيير M r ميتوان ولتاژ را تنظيم نمود. از طرفي شكل موج مثلثي رابطهاي به فرم زير دارد: 1 Vcarrier = 1 (6) Tcarrier در اين روش فركانس سيگنال حامل كاهش مييابد. اين كاهش فركانس بدليل تركيب سيگنالهاي مدوله شده ولتاژ فاز به زمين 1. SIN PWM
و بدست آوردن سيگنالهاي خط به خط حاصل ميشود. با * استفاده از سيگنالهاي مدولاسيون V m و شكل موج V carrier سيگنالهاي آتش براي كليد زني توليد ميشوند. به منظور افزايش دقت كليد زني بايد در اين سيگنالها پالسهاي اتصال كوتاه را نيز در نظر گرفت. در اين حالت پالسهاي اتصال كوتاه تنها به يك ساق اعمال ميشود. اين روش كنترل باعث ميشود D- كليه هامونيكهاي ايجاد شده توسط خطا در سيستم كاهش دهد. 2-4- كنترل ولتاژ خازن DC براي عملكرد صحيح D- بايد بتوان ولتاژ خازن را در يك مقدار ثابتي نگاه داشت. با توجه به رابطه (7) اگر ولتاژ خازن ثابت باشد مقدار توان حقيقي رد و بدل شده بين خازن و سيستم قدرت در شرايط ماندگار صفر خواهد شد. d ( v 2 c ) 2 = pc dt C توان حقيقي لحظه اي توليد شده توسط (7) در اين رابطه لينك DC ميباشد. در شرايط گذرا ولتاژ خازن تغيير ميكند و در اين شرايط توان حقيقي را با سيستم مبادله ميكند. بنابراين P c بايد اين توان حقيقي را در سيستم كنترل طوري دخالت دهيم كه ولتاژ خازن ثابت باقي بماند. براي اين منظور ولتاژ خازن بعد از مقايسه با ولتاژ مرجع سيگنال خطاي e را توليد ميكند. اين سيگنال بعد از عبور از يك كنترل كننده PI سيگنال پيك جريان اكتيو را ميسازد. اين سيگنال بين D- و سيستم مبادله شده ميشود. اين جريان با ولتاژ متناظر همفاز ميباشد بنابراين با ضرب آن در ولتاژ يكه شده ميتوان آن را به صورت يك جريان سينوسي همفاز با ولتاژ تبديل كرد. به اين ترتيب ميتوان از اين سيگنال در مراحل ساخت PWM سينوسي استفاده نمود و ولتاژ خازن را تثبيت كرد. 5- بررسي نتايج شبيه سازي در اين قسمت منظور بررسي نتايج حاصل از مدل سازي سيستم توزيع شكل (2) مقادير زير در نظر گرفته شده است: V Rs = 0.03Ω, Ls = 3000μH L i C f = 220, f DC = 1mH, C Vltage s = 2500μF = 50Hz f = 0.5μF link = 75V (8) به منظور نشان دادن پديده كمبود ولتاژ در فاز a يك خطاي تك فاز به زمين رخ ميدهد. مدت اين خطا 50 ميلي ثانيه ميباشد كه در زمان 0/7 ثانيه رخ ميدهد. همچنين به منظور نشان دادن پديده بيشبود ولتاژ يك بانك خازني بزرگ در زمان 0/9 ثانيه و به مدت 50 ميلي ثانيه به فاز a متصل ميگردد. اين موضوع در شكل (3) به وضوح قابل مشاهده است. +300 Va_Befre شكل (3): منحني مربوط به ايجاد پديده كمبود و بيشبود ولتاژ در فاز D-STATCO سيستم قبل از اتصال a با توجه سيستم كنترل طراحي شده براي D- اتصال اين تجهيز به شبكه باعث ميشود ولتاژ بطور مطلوب تنظيم گردد و در حد مناسب ثابت نگاه داشته شود كه اين مطلب در شكل (4) قابل مشاهد است. +300 Va_After شكل (4): منحني مربوط به ايجاد پديده كمبود و بيشبود ولتاژ در فاز D- سيستم بعد از اتصال a اكثر جبران كنندههاي موجود قادر به حذف خطاهاي همزمان در فازهاي مختلف نيستند ولي با توجه به روش جديد اراي ه شده در طراحي D- در اين مقاله قابليت بهبود همزمان در فازهاي مختلف سيستم توزيع در هنگام اغتشاشات همزمان وجود دارد.. براي نشان دادن اين موضوع فرض ميكنيم كه در فازهاي b a و c يك خطاي تك فاز به زمين در زمان 0/7 ثانيه و به مدت 50 ميلي ثانيه در سيستم رخ دهد. اين حالت در شكلهاي (3) و (5) و (6) قابل مشاهده است. از طرفي فرض ميكنيم در فاز c نيز در زمانهاي 1/2 و 1/5 ثانيه هريك به مدت 50 ميلي ثانيه به ترتيب پديدههاي بيشبود ولتاژ و كمبود ولتاژ رخ دهد (مطابق شكل (6)). مشاهده ميگردد كه جبران كننده
+300 Vc_After D- به خوبي توانسته است اين پديدهها را جبران كند. اين موضوع به ترتيب در شكلهاي (4) و (7) و (8) قابل مشاهده است. به منظور درك بهتر اين موضوع پروفايل ولتاژ سه فاز بر حسب پريونيت قبل و بعد از حضور جبران كننده در شكل (9) آورده شده است. شكل (8): منحني مربوط به ايجاد پديده كمبود و بيشبود ولتاژ در فاز D- سيستم بعد از اتصال c +250 +150 +50 Vb_Befre -50 +1.2 Vpu_After Vpu_Befre Reference -150 +0.96 +0.72 +0.48-250 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (5): منحني مربوط به ايجاد پديده كمبود ولتاژ در فاز b سيستم قبل از اتصال D-STATCO +0.24 +0 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (9): منحني مربوط به پروفايل ولتاژ سه فاز قبل و بعد از اتصال D- +300 Vc_Befre شكل (6): منحني مربوط به ايجاد پديده كمبود و بيشبود ولتاژ در فاز D-STATCO سيستم قبل از اتصال c با توجه به شكل (9) كليه خطاهاي ايجاد شده در شبكه توزيع (كه به منظور نشان دادن پديدههاي كيفيت توان بود) قابل مشاهده است. از طرفي با توجه به اين شكل در مييابيم زماني كه D- به شبكه متصل ميگردد پروفايل ولتاژ تا حد مطلوبي تثبيت ميگردد. همچنين منحني مربوط به جريان فاز a بدون وجود جبران كننده D- و با حضور D- به ترتيب در شكلهاي (10) و (11) آورده شده است. +300 Vb_After +4 ia_befre +2.6 +1.2-0.2-1.6-3 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (10): شكل (7): منحني مربوط به ايجاد پديده كمبود ولتاژ در فاز b سيستم بعد از اتصال D- منحني مربوط به جريان در فاز a قبل از اتصال -D
+1.5 +0.9 +0.3-0.3-0.9 ia_after -1.5 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (11): منحني مربوط به جريان در فاز a بعد از اتصال -D با توجه به دو شكل اخير مشاهده ميگردد D- علاوه بر بهبود نوسانات ولتاژ باعث بهبود ميزان نوسانات در جريان نيز خواهد شد. همچنين ميزان تغييرات توان اكتيو و راكتيو سيستم توزيع قبل. بعد از حضور جبران كننده به ترتيب در شكلهاي (12) و (13) آورده شده است. صحيح اين جبرانساز ميتوان به طور مطلوبي به اين مهم دست پيدا كرد. همانطور كه قبلا نيز بيان شد نحوه كنترل D- در اين مقاله بصورت PWM سينوسي و به صورت n-line طراحي شده است. ميزان تغييرات دامنه تغييرات موج سينوسي ) r M) در شكل (14) نشان داده شده است. با توجه به اين شكل مشاهد ميگردد كه ميزان اين ضريب با توجه نوع تغيير ولتاژ تغيير ميكند و به اين ترتيب باعث تنظيم ولتاژ ميشود. +1.3 +1.2 +1.1 +1 +0.9 Mr +0.8 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (14): منحني مربوط به دامنه سيگنال مولاسيون (Mr) يكي از مهمترين قسمتهاي يك جبران كننده D- خازن DC ميباشد. ميزان نوسانات ولتاژ اين خازن نبايد زياد باشد. در اين مقاله با توجه نحوه صحيح كنترل و بر اساس شكل (15) مشاهده ميگردد كه ميزان اين نوسانات به حداقل ممكن رسيده است كه بسيار مطلوب است. +7 +5.4 +3.8 +2.2 +0.6 P_After P_Befre +100 +78 Vltage_DC Vltage_Reference -1 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (12): منحني مربوط به توان اكتيو قبل و بعد از اتصال -D +56 +34 +2 Q_After Q_Befre +12 +0.8-10 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (15): منحني مربوط به تغييرات ولتاژ خازن DC 1-5- نتايج حاصل از تحليل هارمونيكي سيستم توريع -0.4-1.6-2.8-4 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 شكل (13): منحني مربوط به توان راكتيو قبل و بعد از اتصال -D همانطور كه گفته شد در سيستم توزيع كاهش نوسانات توان اكتيو و همچنين بهبود توان راكتيو يكي از اهداف مهم در سيستم قدرت ميباشد. با توجه به شكلهاي (12) و (13) در مييابيم كه با اتصال جبران كننده D- و كنترل در اين قسمت به بررسي اعوجاج هارمونيكي در مرتبههاي هارمونيكي مختلف پرداخته ميشود. همچنين اعوجاج هارمونيكي كل نيز بررسي و شبيهسازي ميشود. در اين راستا شكل (16) ضريب THD ولتاژ ورودي شبكه را قبل اتصال جبران ساز D- نشان ميدهد. همچنين مقدار THD
+0.06 +0.048 +0.036 +0.024 +0.012 Va_After_H3 Va_After_H5 Va_After_H7 +00.2 0.56 0.92 1.28 1.64 2 شكل (19): ميزان اعوجاج هارومنيكي 3 و 5 و 7 ولتاژ ورودي شبكه در حضور D- اين ولتاژ بعد از حضور جبران كننده در شكل (17) قابل مشاهد است از طرفي اعوجاجهاي هارمونيكي مرنبه 3 و 5 و 7 بدون حضور جبران كننده و با حضور جبران كننده به ترتيب در شكلهاي (18) و (19) آورده شده است. با توجه به نتايج شبيهسازي در اين قسمت مشاهده ميگردد كه جبران ساز طراحي شده علاوه بر تثبيت پروفايل ولتاژ سيستم توزيع قابليت حذف هارمونيك در اين سيستم را نيز به خوبي دارا ميباشد. همچنين باعث بهبود اعوجاج هارمونيكي كل در شبكه توزيع ميگردد. +0.35 +0.28 +0.21 +0.14 +0.07 THD_Befre +00.2 0.56 0.92 1.28 1.64 2 ميزان THD شكل (16): ولتاژ ورودي شبكه توزيع بدون -D +0.07 +0.058 +0.046 +0.034 +0.022 THD_After +0.010.2 0.56 0.92 1.28 1.64 2 شكل (17): ميزان THD ولتاژ ورودي شبكه توزيع در حضور -D +0.12 +0.096 +0.072 +0.048 +0.024 Va_Befre_H3 Va_Befre_H5 Va_Befre_H7 +00.2 0.56 0.92 1.28 1.64 2 شكل (18): ميزان اعوجاج هارومنيكي 3 بدون D- و 5 و 7 ولتاژ ورودي شبكه با توجه به نتايج شبيهسازي در اين قسمت مشاهده ميگردد كه جبران ساز طراحي شده علاوه بر تثبيت پروفايل ولتاژ سيستم توزيع قابليت حذف هارمونيك در اين سيستم را نيز به خوبي دارا ميباشد. همچنين باعث بهبود اعوجاج هارمونيكي كل در شبكه توزيع ميگردد. 2-5- ارزيابي و تحليل نتايج شبيه سازي نتايج شبيه سازي در قسمت هاي قبلي مي توان بصورت زير مورد ارزيابي قرار داد: 1- با توجه به نتايج حاصل از بررسي پديده هاي كمبود و بيشبود ولتاژ در فازهاي مختلف شبكه توزيع (شكل (3) و (5) (6)) در مي يابيم اولا اين پديدها به خوبي در شبكه ايجاد شده و سپس بطور مطلوبي توسط جبران ساز D- از ولتاژ شبكه حذف گرديده است. اين جبران سازي باعث پروفايل ولتاژ شبكه در حد مطلوبي ثابت گردد (شكل (9)). از طرفي با توجه به ساختار اين جبران كننده و نحوه كنترل اراي ه شده در اين مقاله مشاهده ميگردد حتي اگر اغتشاش ولتاژ در هر سه فاز بصورت همزمان ايجاد گردد جبران كننده طراحي شده به خوبي مي تواند ولتاژ شبكه را تثبيت نمايد. همچنين اين جبران كننده در زمان اغتشاش قابليت بهبود جريان شبكه را نيز دارا ميباشد (شكل (11)). 2- با توجه به نتايج حاصل از بررسي توان الكتريكي در مييابيم كه D- طراحي شده به خوبي توانسته است نوسانات ايجاد شده در توان اكتيو و راكتيو سيستم را نيز در زمان ايجاد پديدههاي مختلف حذف نمايد (شكل هاي (12) و (13)). اين موضوع يكي از مهمترين مساي ل در شبكههاي قدرت است. 3- با توجه به اينكه در شبكه براي بهبود كيفيت توان از سيستم ذخيره ساز انرژي استفاده شده است به اين ترتيب تثبيت ولتاژ خازن امري ضروري است. با بررسي نتايج حاصل از ولتاژ خازن DC در مييابيم كه ولتاژ خازن به خوبي توانسته است با اغتشاش ايجاد شده در شبكه ولتاژ به شبكه تزريق كند و به علاوه مقدار
[7] L. G. B. Rlim, A. Ortiz, M. Aredes, "Custm Pwer Interfaces fr Renewable Energy Surces", IEEE Cnference, pp. 2673-2678, 2007. [8] F. A. Albasri, R. K. Varma, "Perfrmance Cmparisn f Distance Prtectin Schemes fr Shunt- FACTS Cmpensated Transmissin Lines", IEEE Transactins n Pwer Delivery, Vl. 22, N. 4, pp. 2116-2125, 2007. [9] W. Qia, R. G. Harley, "Pwer Quality and Dynamic Perfrmance Imprvement f Wind Farms Using a ", IEEE Cnference, pp. 1832-1838, 2007. [10] A. Elnady, M. A. Salama, "Unified Apprach fr Mitigating Vltage Sag and Vltage Flicker Using the D", IEEE Transactins n Pwer Delivery, Vl. 20, N. 2, pp. 992-1000, 2005. [11] Y. H. Chrmg, G. H. Kwn, T.B. Park, "Vltage Sag and Swell Generatr fr the Evaluatin f Custm Pwer Devices", IEEE Cnference, pp. 2503-2507, 2003. [12] S. M. W, D. W. Kang, "The Distributin fr Reducing the Effect Vltage Sag and Swell", IEEE Cnference, pp. 1132-1137, 2001. [13] I. Papic, "Pwer Quality Imprvement Using Distributin Static Cmpensatr with Energy Strage System", IEEE Cnference, pp. 916-921, 2000. [14] K. Anuradha, B. P. Muni, A. D. RajKumar, "Simulatin f Cascaded H-Bridge Cnverter based D", IEEE Cnference (ICIEA), 2006. در حد مجاز ثابت باشد (شكل (15)). اين بررسي نشان ميدهد كه طراحي سيستم كنترل ولتاژ خازن به نحو مطلوبي انجام گرفته است. 4- يكي از مهمترين مساي ل كيفيت توان بررسي هارمونيكهاي ايجاد شده در شبكه توزيع است. باتوجه به تحليل هارمونيكي سيستم مشاهد ميگردد كه ساختار و سيستم كنترل اراي ه شده براي D- در اين مقاله علاوه بر مزيتهاي بيان شده قابليت كاهش هارمونيكي در شبكه را نيز درارا ميباشد. اين موضوع در شكلهاي (18) و (19) به وضوح قابل مشاهد است. همچنين در مييابيم اين سيستم ضريب اعوجاج هارمونيك كل (THD) را نيز به طور مطلوبي بهبود داده است (شكل (17)). 6- نتيجهگيري در اين مقاله ابتدا با توجه به اهميت پديدههاي كيفيت توان اين پديدهها بر اساس استانداردهاي معتبر بين المللي مورد بررسي و تحليل قرار گرفتند. سپس به منظور بهبود اين پارامترها در سيستمهاي توزيع يك جبران كننده بهينه D- طراحي و شبيهسازي شد. كنترل اين جبران كننده به گونهاي طراحي گرديد كه علاوه بر تنظيم ولتاژ جريان توان اكتيو و توان راكتيو بتواند هارمونيكها را نيز در سيستم كاهش دهد. از طرفي ميزان اعوجاج هارمونيكي كل را نيز بهبود دهد. همچنين اين طراحي باعث تثبيت نوسانات شديد در ولتاژ خازن DC نيز ميگردد. نتايج شبيهسازي صحت اين موضوع را به وضوح نشان ميدهد. علاوه بر مزيتهاي بيان شده براي اين جبران ساز اين تجهيز قابلت استفاده در حالت واقعي را نيز دارا ميباشد و از آن ميتوان در كليه سيستمهاي توزيع كارخانجات صنعتي و شبكه تغذيه راه آهن استفاده نمود. 8- مراجع [1] IEEE Cmmittee, IEEE Standard fr Standard General Requirements fr Liquid-Immersed Distributin, Pwer, and Regulating Transfrmers, IEEE Pwer Engineering Sciety, pp. 1-71, 2007. [2] Mncrief W. A., Sabin D., Radmap fr Pwer- Quality Standards Develpment, Transactin. n Industry Applicatins, Vl. 43, N. 2, pp. 412-411, 2007. [3] Emanuel, A. E., Intrductin t IEEE Trial-Use Standard 1459-2000, IEEE Standard, pp. 1425-1427, 2002. [4] IEC, Testing and Measurement Techniques-Pwer Quality Measurement Methds, IEC 61000-4-30 Standard, 2001. [5] Bllen, M. H., Understanding Pwer Quality Prblems-Vltage Sags and Interruptin, IEEE Press, 2000. [6] N. G. Hingrani, "Intrducing Custm Pwer "IEEE Spectrum, pp. 4148,1995.