آنالیز شبیه سازی عملکرد DVR برای جبرانسازی کمبود ولتاژ (sag)

چکیده 

مقدمه

روش انجام کار

محاسبات ریاضی

شکل 1: محاسبه تزریق ولتاژ DVR

اصول عملکرد

مدلسازی DVR

شکل 2: فلوچارت عملکرد DVR

شکل 3: مدلسازی DVR با استفاده از Matlab/Simulink

تکنیک های کنترل DVR

CL کنترلر تناسبی –انتگرالی(PI)

شکل 4: کنترلر pi گسسته

شکل 5: مدار کنترلی با استفاده از کنترلر pi

کنترلر منطق فازی

شکل 6: ساختار پایه کنترلر فازی (FL)

 شکل 7: مدار کنترلی با استفاده از کنترلر FL

شکل 8: متغیرهای زبانی ورودی

شکل 8: متغیرهای زبانی خطای دلتا

شکل 10: متغیرهای زبانی سیگنالهای خروجی

نتايج و بحث

تحليل خطا

خطای دو فاز به زمین با کمبود ولتاژ 50٪ :

شکل 11: (a): ولتاژ تزریقی DVR کنترل شده توسط pi ؛ (b): ولتاژ تزریقی DVR کنترل شده توسط FL

شکل 12: (b): ولتاژ  خروجی در بار 1 بعد از تزریق ولتاژ با بکارگیری کنترلر PI؛ (a): ولتاژ  خروجی در بار 1 بعد از تزریق ولتاژ با بکارگیری کنترلر FL

)‌ خطای سه فاز متعادل با کمبود ولتاژ 50٪:

شکل 13: (a): ولتاژ تزریقی DVR کنترل شده توسط pi ؛ (b): ولتاژ تزریقی DVR کنترل شده توسط FL

شکل 12: (b): ولتاژ  خروجی در بار 1 بعد از تزریق ولتاژ با بکارگیری کنترلر PI؛ (a): ولتاژ  خروجی در بار 1 بعد از تزریق ولتاژ با بکارگیری کنترلر FL

جدول 2 : خطای دو فاز به زمین

جدول 3 : خطای سه فاز متعادل

شکل 15: THD تولید شده در هنگام استفاده از کنترلر PI 

شکل 16: THD تولید شده در هنگام استفاده از کنترلر FL

اثر ظرفيت ذخيره انرژي

جدول 4: قابلیت DVR برای جبرانسازی sag

اثر مقادير نامي ولتاژ

جدول 5: تاثیرات اعوجاج هارمونیکی کل با KVA های مختلف نامی

نتيجه گيري

کمبود ولتاژ (sag) را به جرأت می توان یکی از مهمترین معضلات کیفیت قدرت نامید که برای مصرف کنندگان بسیار پرهزینه است. Sag می تواند باعث اختلال بسیاری از تجهیزات حساس شود. این مشکل را می توان با روش تزریق ولتاژ کم کرد که این کار با استفاده از یکی از ادوات custom power مرسوم به نام DVR ( جبران کننده دینامیک ولتاژ) قابل انجام است. در این مقاله، مدلسازی و تحلیل یک DVR که با کنترلر بر مبنای مدولاسیون پهنای پالس کار می کند، ارائه می شود. عملکرد این DVR به تکنیک کنترلی استفاده شده برای سوئیچینگ اینورتر بستگی دارد. این مقاله دو نوع کنترلر را بررسی می کند که اولی کنترلر PI و دیگری کنترلر منطق فازی (FC) است. برای اینکه بتوان مقایسه کرد که کدام کنترلر،عملکرد بهتری برای حل مسأله کیفیت قدرت دارد، نتایج به صورت جامع عرضه شده اند. همچنین فاکتورهای دیگری که می توانند عملکرد DVR را تحت تأثیر قرار دهند نیز مورد بحث قرار گرفته اند.

به خاطر تلفات زیاد در زمان و سرمایه، اجزاء مشکلات در زمینه کیفیت قدرت، به نگرانی اصلی صنایع تبدیل شده اند. در نتیجه همیشه کیفیت مناسب قدرت مورد تقاضاست که این کیفیت خوب قدرت به کاهش مشکلات کیفیت قدرت مانند sag، هارمونیک وflicker منجر می شود.sag همیشه به عنوان یکی از مهمترین معضلات کیفیت قدرت مطرح است چون که تعداد دفعات وقوع آن بسیار بالاست. علاوه براین، بنا به اطلاعات جمع آوری شده توسط (TNB) مشخص شده است که 80٪ از مشکلات مورد شکایت مصرف کننده ها به sag مرتبط است. دلایل رایج sag عبارتند از: خطا یا اتصال کوتاه در سیستم، استارت کردن بارهای سنگین و سیم بندی نادرست. این معضل منجر به تلفات صنایع هم در بعد مالی و هم در بعد تولید می شود. بنابراین مواجهه با sag امری بسیار ضروری است. دو مشخصه اصلی که sag با آن بیان می شود عبارتند از عمق / دامنه و بازه زمانی sag. عمق / دامنه و بازه زمانی افت ولتاژ که sag نامیده می شود بین 1/0 تا 9/0 پریونیت و زمان آن (t) بین نیم سیکل تا 1 دقیقه می باشد. این تعریف بر مبنای استاندارد IEEE std 1159-1995 بنا شده است. امروز تجهیزات متعددی برای جبران اثر sag در دسترس هستند مانند fhywheel ups و تجهیزات با تکنولوژی ac انعطاف پذیر که این تجهیزات به دلیل قابلیت اطمینان در حفظ کیفیت قدرت به طور گسترده ای استفاده می شوند. یکی از پرکاربردترین تجهیزات FACTS که برای بهبود کیفیت قدرت ارائه شده است DVR است که با نام custom power device هم شناخته می شود. در این مقاله برای جبران sag در سیستم توزیع قدرت از یک DVR استفاده می شود که شامل این قسمت هاست:‌ترانسفور تزریق، واحد فیلتر ، اینورتر pwm، ذخیره کننده انرژی و سیستم کنترلی. واحد کنترل، قلبDVR است که نقش اصلی آن تشخیص sag در سیستم محاسبه ولتاژ مورد نیاز برای جبران توسط DVR و تولید ولتاژ مرجع برای ژنراتور pwm در جهت تریگر اینورتر pwm است. اجزای سیستم کنترلی عبارتند از dqo-transformation، حلقه فاز قفل شده (PLL)، کنترلر PI یا FL. کنترلر PI یک کنترلر فیدبک دار است که سیستم تحت کنترل را بوسیله جمع وزنی خطا ( اختلاف خروجی و نقطه تنظیم دلخواه ) و انتگرال این مقدار، کنترل می کند.