27247

تغذيه بار صنعتي حساس به ولتاژ از طريق سيستم VSC-HVDC چند پايانه‌اي باهدف بهبود كيفيت ولتاژ در شرايط خطا

دكتري

برق-قدرت

96

1401/7/26

دكتر عباس شولايي

برق

افت ولتاژ ناگهاني مهم‌ترين موضوع كيفيت توان در تأسيسات صنعتي است كه مي‌تواند باعث ايجاد وقفه در فرايند صنعتي شده و هزينه‌هاي هنگفتي را بر كارخانه‌هاي صنعتي تحميل كند. روش‌هاي مختلفي جهت مقابله با افت ولتاژ ناگهاني در شبكه AC پيشنهاد شده است كه هركدام از آن‌ها داراي محدوديت‌هايي هستند. باتوجه‌به قابليت‌هاي كه سيستم VSC-HVDC دارد مي‌تواند در كنار تغذيه بارهاي صنعتي، پايداري و كيفيت ولتاژ در تأسيسات را بهبود بخشد و قابليت عبور از شرايط خطا و اختلالات را نسبت به سيستم انتقال AC به طور قابل‌ملاحظه‌اي افزايش دهد. بنابراين، هدف اصلي رساله تأمين برق يك مجموعه صنعتي از طريق سيستم VSC-HVDC به‌منظور بهبود كيفيت ولتاژ تحويلي به بار در زمان بروز افت ولتاژ ناگهاني ناشي از وقوع خطا در شبكه AC مي‌باشد. در اين راستا روش‌هايي براي كنترل فركانس و بهبود سيستم كنترل VSC-HVDC در شرايط وقوع خطاي متعادل و نامتعادل پيشنهاد شده است. همچنين روش‌هاي مختلف كنترل MTDC در يك سيستم سه پايانه‌اي مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. اما در سيستم انتقال DC مبتني بر VSC دو مسئله راه‌اندازي سيستم و وقوع خطاي قطب به زمين مي‌تواند بر روي كيفيت توان تحويلي به تأسيسات صنعتي تأثيرگذار باشد. روش‌هاي پيشنهاد شده براي مسائل ذكر شده زمان‌بر بوده و باعث افزايش تأخير در سرويس‌دهي مجدد به تأسيسات صنعتي مي‌شود. بنابراين اهداف ديگر رساله شامل ارائه يك روش مناسب جهت راه‌اندازي سريع سيستم VSC-HVDC و ارائه يك روش مناسب به‌منظور متعادل‌سازي سريع ولتاژ قطب ها بعد از رفع خطا DC در راستاي بهبود كيفيت توان و كاهش هزينه هاي تاخير در راه اندازي مجدد در تأسيسات صنعتي مي‌باشد. به‌منظور بررسي تغذيه بار صنعتي توسط سيستم VSC-HVDC دو پايانه‌اي و سه پايانه‌اي و مطالعه انواع خطا و بررسي عملكرد روش‌هاي پيشنهادي جهت بهبود كيفيت ولتاژ از نرم‌افزار PSCAD/EMTDC براي شبيه‌سازي‌ها استفاده شده است. همچنين به‌منظور بررسي صحت عملكرد روش‌هاي پيشنهادي براي راه‌اندازي و متعادل‌سازي ولتاژ قطب‌ها در عمل، يك نمونه آزمايشگاهي VSC-HVDC دو پايانه‌اي ساخته شد.

1401/08/06

Supplying voltage-sensitive industrial plant through multi-terminal VSC-HVDC system with the purpose of improving voltage quality in fault conditions

10/18/2023 12:00:00 AM

Voltage sag is the most important power quality issue in industrial plants, which can cause an interruption in the industrial process and impose huge costs on industrial plants. Various methods have been proposed to deal with voltage sag in the AC grid, which each of them has limitations. According to the capabilities of the VSC-HVDC system, it can improve the stability and quality of the voltage and supply the industrial plant as well. Furthermore, it significantly enhances fault ride-through capability during disturbances compared to the AC transmission system. Therefore, the main purpose of this thesis is supplying an industrial plant through the VSC-HVDC system in order to improve the voltage quality when a voltage sag occurs due to a fault at AC grid. In this regard, a frequency control method for mitigating voltage sag during severe faults and a method for improving the performance of the VSC-HVDC control system during unbalanced fault are proposed. Also, different MTDC control methods in a three-terminal system are investigated and compared under different disturbances, when system is supplying an industrial plant. However, there are two problems in the DC transmission system based on VSC, namely starting-up and pole-to-ground fault, which can affect the quality of power delivered to industrial plants. The proposed methods for these issues are not desirable and increase the delay in re-servicing to industrial plants. Therefore, the other purposes of thesis include providing a suitable method for fast starting-up of the VSC-HVDC system and providing a suitable method for fast rebalancing voltage of the poles after DC fault clearance in order to improve power quality and reduce economic loss due to delay in restarting at industrial plants. In order to investigate the supplying of industrial plant in a two-terminal and a three-terminal VSC-HVDC system and verify the performance of the proposed methods under different faults, PSCAD/EMTDC software is used in simulations studies. Also, for validate the proposed methods for starting-up and rebalancing the voltage of poles in practical, an experimental setup (bipolar two-terminal VSC-HVDC) is implemented and tested.

راه‌اندازي VSC-HVDC , متعادل‌سازي ولتاژ قطب‌ها , تأسيسات صنعتي , افت ولتاژ ناگهاني , كنترل فركانس , سيستم MTDC

Starting-up , Voltage rebalancing , Industrial plant , Voltage sag , Frequency control , MTDC system

Mahmudreza Changizian

Professor Abbas Shoulaie