21681

21681

طراحي كنترل كننده جريان براي جبرانسازهاي جامع كيفيت توان راه آهن برقي با رويكرد كاهش ظرفيت مبدل هاي جبرانساز

كارشناسي ارشد

راه آهن برقي

1396

1398/9/12

دكتر سيد محمد موسوي گزافرودي

راه آهن

در اين پايان¬نامه، بمنظور جبرانسازي نامتعادلي ناشي از بار تك¬فاز راه¬آهن برقي بر شبكه تغذيه¬كننده آن، از يك ترانسفورماتور متعادل¬كننده نامتقارن براي تغذيه پست كشش و يك جبرانساز كيفيت توان نيم پل استفاده شده است. اين ترانسفورماتور توانايي جبرانسازي بخشي از نامتعادلي را دارد. اما براي رعايت همه مشخصه-هاي كيفيت توان در حدود استاندارد، مي¬بايست از راهكارهاي جبرانسازي ديگري نيز استفاده كرد. يكي از اين راهكارها، بكارگيري جبرانسازهاي جامع كيفيت توان است. اين جبرانسازها متشكل¬از يك يا چند مبدل الكترونيك قدرت هستند. در اين پايان¬نامه بمنظور كاهش تعداد كليدها، از آرايش نيم¬پل اين جبرانسازها استفاده شده¬است. اين جبرانسازها توانايي رفع همزمان مشكلات كيفيت توان را دارند. اما اين جبرانسازها برخي چالش¬ها را نيز بهمراه دارند. يكي از مهم¬ترين آنها ظرفيت ولت-آمپري بالاي جبرانساز است كه منجر به استفاده از كليدهاي الكترونيك قدرت با نرخ بالاي جريان در ساختار آنها مي¬شود. لذا براي كاهش ظرفيت اين مبدل¬ها، يك روش جبرانسازي جزئي در بخش توليد جريان¬هاي مرجع جبرانسازي بكار رفته است. اين روش جبرانسازي بدون اضافه كردن هيچ گونه المان قدرتي، بيشينه ظرفيت جبرانساز را در بدترين نقاط بارگذاري تاحدي كاهش مي¬دهد كه شاخص¬هاي كيفيت توان از حدود استاندارد تجاوز نكند. همچنين يكي ديگر از چالش¬هاي بكارگيري جبرانسازهاي جامع كيفيت توان، مسئله استفاده از كنترل كننده مناسب بمنظور رديابي سريع جريان¬هاي جبرانسازي مبدل¬هاي آن است. غالب كنترل¬كننده¬هاي جريان بكاررفته در پژوهش-هاي پيشين داراي ضعف¬هايي چون متغير بودن فركانس كليدزني يا ديناميك كند هستند. لذا در اين پايان¬نامه، براي كنترل جريان¬هاي جبرانسازي از روش كنترل جريان ددبيت كه داراي فركانس كليدزني ثابت بوده و منجربه تزريق هارمونيك هاي كمتري به شبكه تغذيه مي¬شود و همچنين ديناميك سريعي نيز دارد¬، استفاده شده است. شبيه¬سازي¬ها براي سه مورد مطالعاتي بمنظور اعتبارسنجي ساختار پيشنهادي، روش جبرانسازي جزئي و كنترل¬كننده ددبيت انجام شده است. از مقايسه موارد مطالعاتي اول و دوم تاثير ظرفيت اتصال كوتاه پست كشش بر روي حدود مجاز جبرانسازي جزئي بدست مي¬آيد. همچنين از مقايسه موارد مطالعاتي 1و3 كارايي ساختار پيشنهادي بر كاهش ظرفيت مبدل¬ها و همچنين كارايي كنترل¬كننده ددبيت درمقايسه با كنترل-كننده رايج هيسترزيس بدست مي¬آيد.

1398/11/13

Power Flow Controller Designing for Railway Power Quality Conditioners to Reduce VA-capacity of Converters

12/3/2019 12:00:00 AM

In this thesis, an asymmetric balancing transformer for traction substation system and a half-bridge power quality conditioner are used to compensate for the unbalance caused by the single-phase load of the electric railway on its feed grid. Asymmetric balancing transformer is capable of compensating part of current unbalance. But to maintain all power quality standards within the standard range, other compensating solutions must be used. One solution is to use railway power quality conditioners. These compensators consist of one or more power electronic converters that can be used with different configurations and different number of switches. Therefore, in this thesis, in order to reduce the number of these switches, the half-bridge configuration of these compensators is used. These compensators consist of two single-phase back-to-back converters connected by two dc link capacitors. These compensators are capable of simultaneously resolving power quality problems. But despite the positive features, these compensators face some challenges. One of the most important of these is the high VA-capacity of the compensator, which results in the use of high-rating power electronic switches in their structure. Therefore, to reduce the VA-capacity of these converters in the worst load situation (where one section is in nominal load and the other section has not any load) a partial compensating method is used in the generating unit of the compensating reference currents. Also, one of the challenges of applying railway power quality conditioners is the problem of using a suitable controller to quick tracking the reference currents of its converters. Most current controllers used in previous research have weaknesses such as variable switching frequency or slow dynamics. Therefore, in this thesis, in the control unit of the compensating reference currents and the production of switching pulses, a Dead-Beat current controller is used, in which the switching frequency is constant and injects fewer harmonics and also has fast dynamics. The simulation results, confirm the performance of the proposed structure, partial compensation method and current controller.