یک ژنراتور sag ولتاژ تکفاز جهت تست تجهیزات الکتریکی

چکیده

مقدمه

ساختمان VSG

شکل 1. ساختمان VSG ترانسفورماتوری ساخته شده.

 مدار کنترل مدت زمان

ولتاژ همگام مربعی تولید شده توسط مقایسه گر ولتاژ

سیگنال آغاز (پالس سمت چپ) و سیگنال پایان (پالس سمت راست)

سیگنال عملکرد برای شمارنده ها (مدت زمان عملکرد VSG)

ترکیب 4 پالس مخصوص برای 5 سیکل sag،20 سیکل ولتاژ نامی پیش از sag، 

شکل 7. ساختمان مدار تحریک

عملکرد VSG

نتیجه گیری

شکل 8. نتایج عملکرد VSG گرفته شده توسط اسکوپ دیجیتال

این مقاله یک ژنراتور sag ولتاژ ترانسفورمری (VSG) مناسب برای اندازه گیری قابلیت سوسپتانس تجهیزات الکتریکی به sag ولتاژ را بیان می کند. در VSG (منظور تولید کننده ی sag ولتاژ که بر مبنای ترانسفورماتور کار می کند) ساخته شده،از یک اتو ترانس و 2 رله حالت ماندگار (SSR) برای ارایه ولتاژ نامی و ولتاژ sag به بار استفاده شده است. وضعیت سوییچینگ دو رله حالت ماندگار (SSR) توسط سیگنال مدت زمان ولتاژ نامی و ولتاژ sag تولید شده توسط مدارات الکترونیکی کنترل می شود. نتایج عملکرد VSG نشان می دهد که این ژنراتور sag کنترل موثری از دامنه ی sag،مدت زمان sag،نقاط آغاز و پایان sag بر روی شکل موج ولتاژ خروجی انجام می دهد. همچنین اگر نیاز باشد می تواند به عنوان تولید کننده ی swell ولتاژ و تولید کننده ی وقفه ولتاژ عمل کند. با تهیه ترانسفورماتور فشار قوی از سمت اولیه،VSG می تواند sag،swell،و وقفه ولتاژ فشار قوی را نیز ارایه دهد. ساخت VSG ارایه شده در آزمایشگاه و بطور دستی آسان تر است،و هزینه های ساخت آن بسیار پایین تر از تهیه ی محصولات VSG آن از بازار فعلی است.

سیستم های قدرت مدرن کماکان در حال حساس و حساس تر شدن به کیفیت توان تولید شده می باشند. دلیل این امر این است که نه تنها تجهیزات مدرن شامل انواع زیادی از قطعات الکترونیکی که می توانند در برابر اختلالات توان بسیار آسیب پذیر باشند می باشد،بلکه مصرف کننده ها نیز نسبت به تلفات ناشی از عملکرد نادرست تجهیزات برقی حساستر شده اند. یکی از رایج ترین تداخلات توان،sag ولتاژ است که معمولن بطور اتفاقی رخ می دهد و چند سیکلی هم بیشتر دوام نمی یابد. اگرچه تجهیزات حساس،معمولن در مقابل چنین sag هایی ترییپ داده یا خاموش می شوند؛حتی اگر ولتاژ نامی در چند سیکل باز گردد. بدین ترتیب،sag ولتاژ بیشترین تلفات مالی را در مقایسه با بیشتر انواع تداخلات توان در پی دارد[1]،[2]. به منظور کاهش اختلالات ولتاژ،تعدادی ابزار در سیستم قدرت نصب شده اند،مانند منبع توان اضطراری،رگولاتور ولتاژ،و بازگرداننده ی sag ولتاژ پویا.این ابزارها موثر ولی گران هستند. از نظر اقتصادی،بهتر است که پایداری تجهیزات الکتریکی را به انداز ای بالا ببریم تا بتوانند اختلالات رایج توان را بدون نیاز به تجهیزات اضافی،تحمل کنند[3]. تولید کننده ی ولتاژ sag ترانسفورمری (VSG) می تواند sag ولتاژ قابل اطمینان و قابل تکراری را برای اندازه گیری قابلیت سوسپتانس تجهیزات به sag ولتاژ تامین کند. با کمک VSG،با کمک VSG مهندسان می توانند درک بهتری از سوسپتانس تجهیزات به تداخلات ولتاژ داشته باشند،و همجنین طراحی تجهیزات را تنظیم کنند[4]،[5]. همچنین برخی از روش های استاندارد،محدوده ی عملکرد توسیه شده ای برای عملکرد درست تجهیز در برابر sag ولتاژ با دامنه ها و مدت زمان های sag ولتاژ مشخص ارایه داه اند. به منظور کامل کردن این توسیه ها،مهندسان نیازمند ابزارهایی همچون VSG هستند [1]،[6]،[7]. بسته به نوع روش تحقیق،چهار گونه VSG وجود دارند،که شامل ژنراتور ولتاژ sag بر مبنای تقویت کننده،بر مبنای ترانسفورماتور (ترانسفورماتوری) ،بر مبنای امپدانس سوییچینگ،و بر مبنای ژنراتور(ژنراتوری) می باشند. VSG تقویت کننده ای ولتاژ و جریان خروجی با مشخصه های مطلوبی را با استفاده از یک ژنراتور تولید کننده ی شکل موج و تقویت کننده های توان،تولید می کند. این تولید کننده ولتاژ sag می تواند sag ولتاژهای با دامنه،مدت زمان،فرکانس و هارمونیک مختلفی را تولید کند. در حالت عادی VSGهای تقویت کننده ای(برمبنای تقویت کننده) پیچیده تر و گرانتر از VSG های ترانسفورماتوری هستند [8]. VSG ترانسفورماتوری معمولن به صورت ترکیبی از چند ترانسفورماتور و ابزارهای کلیدزنی(سوییچینگ) مناسب ساخته شده اند. این وسیله نمی تواند فرکانس ها و اعوجاج های هارمونیک قابل تنظیمی را تامین کند. با این وجود،ارزان قیمت است و معمولن به سادگی در آزمایشگاه ها قابل ساخت است [9]. VSGهای مبنی بر تغییر امپدانس(سوییچینگ امپدانس) با تغییر امپدانس در سیستم قدرت با استفاده از راکتورهای ترسیتور کنترل شده(TCR) ،sag ولتاژ تولید می کند. این دستگاه با کنترل زاویه ی آتش TCR می تواند هارمونیک تولید کند. VSGهای مبتنی بر تغییر امپدانس،وسیله ی خوبی برای تست تجهیزات در مدارات قدرت فشار قوی HV می باشند [10]. VSGهای ژنراتوری توسط جریان تحریک ژنراتور،تولید sag ولتاژ می کنند. مشکل این نوع،اندازه ی بزرگ و وزن زیاد آن است [2]. از آنجایی که VSGهای ترانسفورماتوری قادر به تامین sag ولتاژ تعیین شده در مرجع [1] می باشند،یک کاهش مقدار rms ولتاژ یا جریان در فرکانس های توان با مدت زمان های بین یک نیم سیکل تا 1 دقیقه،این VSG دارای مزیت های اقتصادی و اطمینانی بیشتری نسبت 3 نوع دیگر می باشد. برخی از محصولات VSG هم اکنون در بازار موجودند؛مانند Industry Power Corruptor توسط آزمایشگاه استاندارد توان،و Porto-Sag توسط شرکت EPRI PEAC. این وسایل مناسب،اما گران هستند. در این مقاله ما یک تولید کننده ی sag ولتاژ ترانسفورماتوری را که ساخت آن در آزمایشگاه بسیار آسان بوده و ارزان هم تمام می شود(کمتر از 300 دلار) را ارایه می دهیم.