16724

16724

مدلسازي و شبيه سازي بهساز يكپارچه كيفيت توان مبتني بر كنترل رزونانسي در سيستم هاي سه فاز سه سيمه و چهارسيمه

كارشناسي ارشد

برق قدرت

بهمن 1395

دكتر عليرضا جليليان

برق

با اطمينان مي‌توان گفت كه ادوات الكترونيك قدرت، باعث به وجود آمدن پيشرفت زيادي در فناوري شده است. با اين وجود، افزايش تعداد بارهاي صنعتي كه با استفاده از ادوات الكترونيك قدرت كار مي‌كنند، مشكلات زيادي از نظر كيفيت توان به وجود آورده است. در اين ميان نقش ادوات بهساز كيفيت توان در فائق آمدن بر اين مسائل بسيار حائز اهميت است. بهساز يكپارچه كيفيت توان كه از اتصال دو فيلتر فعال سري و موازي تشكيل مي‌شود، يكي از مهم‌ترين تجهيزات بهبود كيفيت توان است. در عين ‌حال طريقه كنترل مبدل‌ها در اين تجهيز اهميت زيادي دارد. در اين پروژه، از ساختار دوگان كنترل بهساز يكپارچه كيفيت توان به‌منظور حل مشكلات كيفيت توان در شبكه توزيع استفاده شده است. اين ساختار از دو فيلتر فعال تشكيل‌شده كه وظيفه بهبود هارمونيك، نامتعادلي و فروافتادگي/بالازدگي ولتاژ و هارمونيك‌هاي جريان را به عهده دارند. برخلاف بهساز يكپارچه كيفيت توان، در ساختار دوگان كنترلي، فيلتر فعال موازي به‌صورت يك منبع ولتاژ سينوسي و فيلتر فعال سري همانند يك منبع جريان سينوسي كنترل مي‌شود. به‌اين‌ترتيب، درنتيجه استفاده از مراجع سينوسي، سيستم كنترل مدولاسيون پهناي پالس خروجي، براي توليد سيگنال‌هاي كليدزني با يك موج تك‌ فركانس سينوسي سروكار دارد. تاكنون روش‌هاي كنترل مختلفي بر روي اين تجهيز پياده‌سازي شده است. كنترل‌كننده‌هاي تناسبي انتگرالي علي‌رغم سهولت در طراحي و پياده‌سازي، نياز به تنظيم پارامتر ثابت در ورودي فيلتر فعال موازي خواهد داشت. همچنين، ديگر ايراد اين نوع كنترل‌كننده خطاي حالت ماندگار غير صفر براي ورودي‌ سينوسي مي‌باشد كه تنها براي استفاده در سطوح اوليه طراحي مناسب است. هدف اين پروژه، معرفي يك سيستم كنترل رزونانسي‌ بر پايه انتگرال‌هاي مرتبه دوم براي بهساز يكپارچه كيفيت توان سه‌فاز چهارسيمه مي‌باشد. جبران‌سازي جريان هادي نول در اين ساختار با اضافه شدن ساق چهارم به پيكربندي فيلتر فعال سري انجام مي‌شود. طرح كنترل پيشنهادي علاوه بر بهبود شاخص‌هاي كيفيت توان، تعداد سنسورهاي اندازه‌گيري ولتاژ را كاهش مي‌دهد. ويژگي برجسته اين طرح، كاهش تلفات كليدزني درنتيجه استفاده از مراجع سينوسي در سيستم مدولاسيون پهناي پالس خروجي همچنين رديابي دقيق مراجع كنترلي با تأمين خطاي حالت دائمي ناچيز مي‌باشد. به‌منظور ارزيابي بهتر، شبيه‌سازي براي هر دو روش كنترل تناسبي¬انتگرالي و تناسبي رزونانسي در سيستم‌هاي سه‌سيمه و چهارسيمه ارائه‌شده و نتايج مؤيد عملكرد مناسب‌تر كنترل‌كننده دوم در اغلب حالات مي‌باشد. واژه‌هاي كليدي: كيفيت توان، فيلتر فعال قدرت، بهساز يكپارچه كيفيت توان، ساختار دوگان كنترلي، كنترل رزونانسي.

1395/12/03

1/1/1900 12:00:00 AM

It is safe to say that power electronic devices led to great progress in today’s technology. However, the increasing number of industrial loads using power electronic devices, caused many power quality problems. In this case, power quality conditioners play an important role in overcoming this issues. Unified power quality conditioner (UPQC) that is composed of two active filters is one of the most effective devices to enhance power quality. However the control of the converters is an important matter here. To overcome the power quality issues in distribution system, in this project, the UPQC with dual control strategy is used. This method uses two active filters to remove grid voltage harmonics, unbalances, sag/swell an​d also the harmonics of the load current. Unlike the conventional UPQC, in dual control strategy, parallel active filter (PAF) an​d Series active filter (SAF) are controlled as voltage an​d current sources, respectively. In this manner, by using sinusoidal references, the pulse width modulation control of the UPQC deals with a well-known frequency spectrum. Different control methods have already been implemented on this equipment. Despite the easy design an​d implementation of the proportional integral controller, a constant gain needs to be adjusted properly in the input controller of the PAF. The other problem with this type of controller is the non-zero steady-state error for sinusoidal inputs which makes it suitable only for initial levels of design. The goal of this investigation is to introduce a resonant controller based on second order generalized integrators for UPQC to work in 3P4W distribution system. In the 3P4W topology, Neutral current is compensated using a fourth leg in series converter of the UPQC. The proposed control scheme not only improves power quality, but also reduces the number of measurements. The outstanding features of this scheme are reduction in switching losses by using sinusoidal references an​d also accurate tracking of control references with negligible steady state error. In order to eva​luate the control system performance, simulations are held for both proportional-integral an​d proportional-resonant controllers in 3P3W an​d 3P4W systems an​d the results confirm the better performance of PR controller in most of the scenarios. Keywords: Active power filter, Unified power quality conditioner, dual control strategy, resonant control.