13417

13417

بهبود كيفيت توان در تغذيه راه آهن برقي پرسرعت مبتني بر مبدل هاي نيم پل و ترانسفورماتور V/V با استفاده از روش كنترل دوحلقه اي

كارشناسي ارشد

برق- قدرت - سيستم

مهر 1393

مهر 1393

دكتر عليرضا جليليان

چكيده مشخصه بار سيستم¬هاي تغذيه راه¬آهن برقي پرسرعت و توان بالا، از نوع ديناميكي، غيرخطي و متغير با زمان هستند و با تبديل منبع سه¬فاز متقارن به دو منبع تكفاز مستقل، منجر به نامتعادلي نامطلوب و توليد جريان توالي منفي بزرگي در قسمت سه¬فاز شبكه مي¬شود. در سيستم¬هاي تغذيه ريلي از ترانسفورماتورهاي متعادل¬كننده استفاده مي¬شود تا بخشي از نامتعادلي جريان ناشي از اين سيستم كاهش يابد. اما به دليل متغير بودن بارهاي راه¬آهن برقي و همچنين وجود مشكلات ديگر همچون جذب جريان¬هاي هارمونيكي و راكتيو، نياز به به¬كارگيري جبران¬سازهاي مبتني بر مبدل¬هاي الكترونيك قدرت در كنار اين ترانسفورماتورها وجود دارد. در اين پروژه ابتدا مقايسه¬اي بين ترانسفورماتورهاي تغذيه ريلي مورد استفاده، از نظر بهره¬وري و هزينه صورت گرفته است و دلايل انتخاب ترانسفورماتور V/V در اين مطالعه ارائه گرديده است. همچنين انواع مختلف جبران¬سازهاي نوين توان راه¬آهن برقي مورد بررسي قرار گرفته و از بين آنها جبران¬ساز مبتني بر مبدل¬هاي نيم¬پل به عنوان مقرون¬به¬صرفه¬ترين جبران¬ساز انتخاب گرديده است. پس از انتخاب ساختار تغذيه و جبران¬سازي در پست راه¬آهن برقي، اصول جبران¬سازي و سيگنال¬هاي مرجع جبران¬سازي جريان¬هاي هارمونيكي و راكتيو و توالي منفي جريان بر اساس اين ساختار استخراج گرديده است. به منظور رديابي جريان¬هاي مرجع، يك ايده كنترل دوحلقه¬اي براي مبدل¬هاي نيم¬پل پيشنهاد شده است كه شامل يك حلقه كنترل جريان¬هاي خروجي مبدل¬ها بر اساس كنترل¬كننده تناسبي-انتگرالي بازگشتي فازي و يك حلقه كنترل ولتاژ شين dc مبدل¬ها بر اساس تعادل انرژي بهبوديافته و كنترل تعادل ولتاژ مي¬باشد. كنترل¬كننده تعادل انرژي بهبوديافته نيز بر اساس رابطه دقيق انرژي، نوسانات ولتاژ را كاهش داده و ولتاژ dc پايداري را فراهم مي¬كند. به منظور حفظ عملكرد عادي مبدل¬ها، كنترل تعادل ولتاژ خازن¬هاي مبدل¬ نيم¬پل در نظر گرفته شده است. در نهايت در طول شبيه¬سازي¬هاي نرم¬افزاري، قابليت و كارآيي طرح كنترلي پيشنهادي بر روي سيستم تغذيه V/V مجهز به جبران¬ساز مبتني بر مبدل¬هاي نيم¬پل نشان داده شده است. نتايج بدست¬آمده نشان داده است كه كنترل¬كننده PI بازگشتي قابليت رديابي سريع و دقيق جريان¬هاي مرجع سينوسي را امكان¬پذير مي¬كند. همچنين نشان داده شده است كه حلقه كنترل تعادل انرژي بهبوديافته و كنترل تعادل ولتاژ، تغييرات ولتاژ خازن¬هاي شين dc و رديابي ولتاژ مرجع را سريع¬تر و نرم¬تر نموده است. عملكرد مطمئن جبران¬ساز در مقابل تغييرات ديناميكي بارهاي سيستم تغذيه ريلي نيز به خوبي نشان داده شده است. كلمات كليدي:ترانسفورماتور V/V، جبران¬ساز توان راه¬¬آهن برقي، مبدل نيم¬پل، توالي منفي جريان، كنترل¬كننده PI بازگشتي، كنترل تعادل انرژي بهبوديافته.