31009

بهبود عملكرد سيستم Co-Phase با استفاده از كنترل مد لغزشي

كارشناسي ارشد

مهندسي راه آهن برقي

1400

1403/02/31

دكتر سيد محمد موسوي گزافرودي

ندارم

دانشكده مهندسي راه‌آهن

امروزه استفاده از قطارهاي برقي براي حمل ونقل بين‌شهري افزايش چشمگيري داشته است و هم‌اكنون قسمت اعظم ناوگان حمل‌ونقل زميني در سراسر جهان را تشكيل مي‌دهد. از اين رو ساختارهاي متفاوتي براي سيستم تغذيه الكتريكي قطار برقي مورد استفاده قرار گرفته است. كيفيت توان پايين و مصرف زياد انرژي از بزرگترين مشكلات يك سيستم راه‌آهن برقي مي‌باشد. رشد سريع ظرفيت حمل‌ ونقل و مشكلات كيفيت تواني باعث روي آوردن به شبكه Co-Phase مي‌گردد. زيرا ساختار منبع تغذيه هم‌فاز يك روش تركيبي براي جبران كيفيت توان مي‌باشد كه باعث از بين بردن نيمي از قسمت‌هاي خنثي مي‌گردد كه اين قسمت‌هاي خنثي باعث ايجاد محدوديت در سرعت لوكوموتيوها مي‌شود. به همين خاطر داراي پتانسيل خوبي براي استفاده در راه‌آهن‌هاي سريع السير مي‌باشد. براي مقابله با مشكلات مربوط به كيفيت توان، جبرانسازهاي كيفيت توان در شبكه راه‌آهن نصب مي‌شوند. كه در اين پايان‌نامه از جبرانساز كيفيت توان هيبريدي راه‌آهن (HPQC ) با كوپلينگ خازني به همراه منابع انرژي تجديدپذير استفاده شده است. به همين خاطر شبكه تغذيه كشش هم‌فاز به همراه جبرانساز كيفيت توان هيبريدي راه‌آهن داراي مزيت‌هايي همانند: 1- كاهش تعداد بخش‌هاي خنثي و محدوديت‌هاي سرعت لوكوموتيو 2- درصد استفاده بيشتر از ترانسفورمرها و قابليت اطمينان بيشتر 3- ولتاژ عملكردي پايين‌تر جبرانساز مي‌باشد. در اين پايان‌نامه سيستم كنترل اين جبرانسازكيفيت توان به روش كنترل مدلغزشي پياده‌سازي شده است؛ روش كنترل مدلغزشي (SMC ) يك روش كنترل غيرخطي مفيد است كه مي‌توان آن را به دليل استحكام، پياده‌سازي و پيكربندي آسان پارامترها، پايداري و پاسخ ديناميكي خوب، استراتژي مفيد معرفي كرد. در اين جبرانساز از كنترل ولتاژ لينك dc تطبيق‌پذير نيز استفاده گرديده است. بايد توجه داشت كه عملكرد نامطلوب HPQC راه‌آهن در هنگام تغيير بار ناشي از ولتاژ ناكافي عملياتي است، اين بدين معني است كه توان خروجي HPQC راه‌آهن كمتر از نياز جبرانسازي است. به همين دليل بايد ولتاژ مرجع لينكdc متناسب با تغييرات بار تغيير كند. مطالعات شبيه‌سازي در جعبه ابزار SimPower system نرم افزار MATLAB/Simulink انجام شده است و ميزان مولفه‌ توالي منفي جريان به 32/1 آمپر و مقدار نامتعادلي جريان 2/2 درصد و ميزان THD جريان نيز به كمتر از 41/2 درصد كاهش پيدا كرده است.

1403/03/15

Improving Co-Phase System Performance Using Sliding Mode Control Method

5/20/2025 12:00:00 AM

Today, the use of electric trains for intercity transportation has seen a significant increase and currently constitutes the majority of the ground transportation fleet worldwide. Consequently, various structures have been employed for the electrical power supply system of electric trains. Low power quality and high energy consumption are among the biggest challenges of an electric railway system. The rapid growth in transportation capacity and issues with power quality lead to a shift towards a synchronized network. The synchronized power supply structure is a composite method to compensate for power quality, eliminating neutral sections that restrict locomotive speeds, thus having great potential for high-speed railways. To tackle power quality issues, power quality compensators are installed in the railway network. In this thesis, a Hybrid Power Quality Compensator (HPQC) with capacitive coupling along with renewable energy sources has been utilized. Consequently, the synchronized traction power supply network with the Hybrid Power Quality Compensator has advantages such as: 1- reducing the number of neutral sections and locomotive speed limitations, 2- higher utilization of transformers and increased reliability, 3- lower operational voltage of the compensator. In this thesis, the control system of this power quality compensator is implemented using the sliding mode control (SMC) method; SMC is a useful nonlinear control method that can be introduced as a useful strategy due to its robustness, easy parameter implementation and configuration, stability, and good dynamic response. Adaptive voltage control for the dc link is also employed in this compensator. It should be noted that the undesirable performance of the railway HPQC during load changes due to insufficient voltage is operational. This means that the output power of the railway HPQC is less than the compensatory requirement. Therefore, the reference voltage of the dc link should change proportionally to the load variations. Simulation studies are performed in MATLAB/Simulink software's SimPower System toolbox, resulting in a 1.32 A reduction in negative sequence current components and a reduction in THD current to less than 2.41%.

كيفيت توان , سيستم راه‌آهن برقي , شبكه تغذيه هم‌فاز , جبرانسازHPQC , كنترل مدلغزشي , لينكdc تطبيق‌پذير , منابع انرژي تجديدپذير , شبكه Co-Phase

Power Quality , Electric Railway System , Synchronized Power Supply Network , HPQC Compensator , Sliding Mode Control , Adaptive dc Link , Renewable Energy Sources

Sajjad Najafpour

Dr. Seyyed Mohammad Mousavi Gazafroudi