بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR) مبتنی بر ذخیره ساز انرژی مغناطیسی ابر رسانا (SMES) برای جبرانسازی نوسانات ولتاژ

مقدمه 

توپولوژی و مدل DVR

شکل 1: توپولوژی پایه DVR مبتنی بر SMES

 مبدل PWM سری

 چاپر DC

سیستم کنترل 

کنترل جبرانسازی ولتاژ 

 کنترل مبدل سری

کنترل چاپر DC 

شکل 2:‌بلوک دیاگرام کنترلر DVR

طراحی پارامتر 

شکل 3: مقایسه حد جبرانسازی برای DVR با و بدون سلف مغناطیسی ابررسانا 

نتایج شبیه سازی 

شکل 4: جبرانسازی دینامیکی برای کمبود ولتاژ 

نتیجه گیری

این مقاله، یک بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR) مبتنی بر ذخیره ساز انرژی مغناطیسی ابر رسانا (SMES) برای حفاظت مصرف کننده ها در مقابل نوسانات ولتاژ شبکه ارائه می کند. به علت مشخصه چگالی انرژی بالا و پاسخ سریع ، یک سلف مغناطیسی ابررسانا به عنوان واحد منبع انرژی برای بهبود قابلیت جبرانسازی DVR انتخاب می شود. این مقاله، اساس عملکرد DVR مبتنی بر SMESرا آنالیز می کند و طراحی کنترل ولتاژ خروجی DVR را بیان می کند. سیستم کنترل اساساً شامل دو بخش ؛ کنترل مبدل PWM و کنترلر چاپر DC/DC ؛ است. کنترل مبدل PWM از استراتژی کنترلی حلقه دوبل (دو حلقه ای)‌ با یک تنظیم کننده جریان داخلی و کنترلر ولتاژ بیرونی استفاده می کند. با ترکیب کنترل هماهنگ شده چاپر DC/DC ، DVR می تواند ولتاژ خروجی را دقیقاً تنظیم کند و بطور سریع نوسانات ولتاژ سیستم را جبرانسازی کند. با استفاده از نرم افزار MATLAB/SIMULINK ، مدل DVR مبتنی بر SMES ساخته می شود و آزمایشات شبیه سازی برای ارزیابی عملکرد سیستم انجام می شوند.

ذخیره ساز انرژی مغناطیسی ابر رسانا (SMES) دارای مشخصه ذخیره انرژی با بازده بالا ، پاسخ سریع و دارای قابلیت کنترل توان، انتظار می رود که باعث کیفیت بالای توان سیستم های قدرت گردد. تحقیقات بر روی SMES برای بهبود کیفیت توان اساساً بصورت دو متد انجام می شود. یکی اینکه از SMES به عنوان یک منبع توان غیر قابل وقفه (ups) برای حفاظت از بارهای حساس استفاده شود[1],[2] . SMES-UPS نیاز به جبرانسازی توان کامل برای بار دارد که این نیاز به مبدلهای با ظرفیت بزرگ و واحدهای ذخیره ساز انرژی با ظرفیت بزرگ دارد. متد دیگر این است که SMES بصورت موازی با سیستم متصل شود و نوسان ولتاژ سیستم را جبران کند[3] . متد جبرانسازی موازی، ولتاژ سیستم را مستقیماً با استفاده از تنظیم جریان تزریقی SMES ، کنترل می کند. قابلیت جبرانسازی تحت تاثیر ظرفیت اتصال کوتاه سیستم و محل SMES قرار می گیرد. برای جبرانسازی دینامیکی نوسان ولتاژ ، بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR )‌، که بصورت سری متصل می شود یک راه حل پرهزینه تر و موثرتر است. اساس عملکرد پایه یک DVR ، تزریق ولتاژ با دامنه و فاز لازم بصورت سری با یک فیدر توزیع جهت حفظ دامنه و شکل موج مطلوب برای ولتاژ بار است. علاوه براین، قابلیت و توانایی جبرانسازی به سطح بار ، حساس است و مستقل از ظرفیت اتصال کوتاه سیستم و مکان نصب است. برای بهبود قابلیت جبرانسازی DVR ، نظیر دامنه بالا یا در نوسان ولتاژ با مدت طولانی ، واحد ذخیره ساز انرژی برای تامین انتقال توان در طی جبرانسازی ولتاژ ضروری است[4] . در این مقاله، یک سلف مغناطیسی ابررسانا به عنوان واحد ذخیره ساز انرژی DVR معرفی می شود . در ابتدا، اساس عملکرد DVR مبتنی بر SMESتحلیل می شود، ثانیاً طراحی کنترل جبرانسازی ولتاژ بیان می شود و سپس پاسخ دینامیکی DVR مبتنی بر SMESبا استفاده از شبیه سازی نرم افزار MATLAB ارزیابی می شود.