23325

امولاتور ديناميكي بارهاي الكتريكي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق گرايش الكترونيك قدرت

1397

1399/11/1

دكتر ابوالفضل واحدي

مهندسي برق

در آزمايش‌هاي تجربي معمولا محدوديت‌هاي زيادي مانند هزينه، احتمال خرابي، آسيب به وسايل گران‌قيمت، عدم اجازه بهره‌برداران براي تست بر‌روي شبكه و تفاوت مشخصه دو وسيله همسان با يكديگر وجود دارد. لذا وجود ابزاري كه قادر به تقليد مشخصه وسايل الكتريكي درست همانند نوع واقعي آن وسيله باشد، بسيار سود‌بخش و مثمر ثمر است. در اين پايان‌نامه به معرفي و پياده‌سازي يك امولاتور بار قابل برنامه‌ريزي ديناميكي كه قابليت تقليد مشخصه جريان-زمان تعداد زيادي از بار‌ها نظير بار‌هاي وسايل خانگي، بار‌هاي پالسي، خودرو‌هاي الكتريكي و غيره را دارا مي‌باشد، پرداخته مي‌شود. ابتدا به مطالعه نظري و يافتن مدل رياضي از انواع بار‌هاي قابل پياده‌سازي توسط امولاتور الكتريكي پرداخته شده‌است و سپس شكل اين بار‌ها در نرم‌افزار LabVIEW كه يك نرم‌افزار بلادرنگ بوده و قادر به ايجاد تغييرات آني در شكل‌موج بار‌ها است، رسم گرديده و به ميكرو‌كنترلر ARDUINO اعمال مي‌شود. در نرم‌افزار LabVIEW يك محيط رابط كابري بسيار خوب و كاربر پسند طراحي شده‌است كه با انتخاب نوع بار، شكل‌موج جريان آن به كنترل‌كننده اعمال مي‌شود. در اين نرم‌افزار انواع بار‌هاي خانگي، بار‌هاي پالسي، مصرف بار روزانه شبكه، وسايل نقليه الكتريكي و غيره طراحي شده‌است و با انتخاب يا تغيير هر‌كدام از شكل بار‌ها، اين نرم‌افزار قادر به تغييرات آني و بلادرنگ در شكل موج‌ها و تغيير مشخصه يا دامنه آن‌ها در هر زمان مي‌باشد. سپس طراحي و ساخت امولاتور بار بر پايه مبدل كاهنده انجام شده‌است. يك مبدل كاهنده بهينه براي پياده‌سازي امولاتور با لحاظ كردن تمام غير‌ايده‌آلي‌ها در نظر گرفته شده‌است و اين مبدل در محيط نرم‌افزار MATLAB شبيه‌سازي شده‌است. بعد از آن با بررسي صحت عملكرد مبدل و تصحيح پارامتر‌ها اين امولاتور طراحي و پياده‌سازي شده و سپس نتايج عملي دريافت شده‌است. اين امولاتور براي استفاده در آزمايشگاه‌ها به جهت تست به عنوان جايگزين وسايل واقعي در آزمايش‌هاي مختلف مثل آزمايش شبكه برق منطقه‌اي و يا آزمايش بر‌روي شارژ وسايل نقليه الكتريكي، مناسب است و كمك بسيار شاياني در مقرون به صرفگي آزمايش‌ها و امنيت شبكه مي‌كند. الگوريتم امولاتور براي پيگيري شرايط عملياتي مورد نظر با استفاده از محيط MATLAB و PSCAD با اندازه گام ثابت شبيه‌سازي شده و در گزارش آورده شده‌است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه الگوريتم عملكرد پويا و حالت ثابت بهبود يافته‌است. نتايج شبيه‌سازي و آزمايش‌هاي عملي نشان مي‌دهد كه اين امولاتور قادر به شبيه‌سازي انواع بار‌هاي داده شده توسط نرم افزار LabVIEW با دقت بسيار بالا بوده و يك نمونه امولاتور بار‌هاي جريان مستقيم با تقريب قابل قبول است. واژه¬هاي كليدي: امولاتور بار، بار‌هاي وسايل خانگي، وسايل نقليه الكتريكي، مبدل كاهنده، ميكرو‌كنترلر ARDUINO

1400/01/15

Dynamic Electrical Loads Emulator

1/20/2021 12:00:00 AM

In experimental tests, there is usually a lot of limitations such as costs, failure probability, expensive equipment damage, no authorization by contractor for testing on grid and the difference Characteristic between two identical devices. Therefore, existence of a device that can emulate the properties of the electrical devices just as the actual type can have a lot of benefits. in this thesis, introduction and implementation of a dynamically programmable load emulator that is capable of emulate many loads current-time characteristics such as home appliances, pulse loads, electric cars, etc., is discussed. First step is to have theoretical study and find a mathematical model of different types of loads that can be implemented in the LabVIEW software which is a real-time software and is able to apply instantaneous changes in time series. in LabVIEW software, a very user-friendly interface environment is designed, which is applied to the controller by choosing the load type. in this software, the home appliances loads, daily load consumption of grid, electric vehicles and etc. are designed and by selecting or changing each loads, it is able to change real-time variations in waveforms and aslo any changes in characteristic or amplitude is displayed at any time. then design and construction of this load emulator are performed based on buck converter. an optimal buck converter for implementation of the emulator is designed by considering all non-idealities and this converter is simulated in MATLAB software. After that, by investigating the accuracy of the converter's performance and correcting parameters, these parameters are designed, implemented and then practical results have been obtained. This emulator can be used in laboratories for testing instead of actual equipment for different experiments such as testing of a regional power grid, experiments on electric vehicles charging and give a tremendous contribution for tests efficiency and network security. The proposed emulator algorithm is simulated using PSCAD and MATLAB software environment with fixed step and presented in the report. simulation results show that the algorithm has improved dynamic and static performance. simulation and practical experiments results show that this emulator is able to emulate different types of load in LabVIEW software with very high accuracy and it is a very good sample of load emulator with acceptable approximation. Keywords: load emulator, home appliances, electric vehicles, buck converter, ARDUINO

امولاتور بار , بار هاي خانگي , وسايل نقليه الكتريكي , مبدل كاهنده

load emulator , home appliances , electric vehicles , buck converter