مقاله ارتقاء كيفيت توان با اصلاح ديناميكي ولتاژ

[am in 25041]

با توجه به افزايش روزافزون بارهاي غيرخطي و تأثير آنها بر كيفيت انرژي الكتريكي در شبكه، وجود تجهيزات جانبي جهت فیلـتر كردن يا اصلاح حالتهاي نامتقارن در ولتاژ سيستم يك ضرورت است. كيفيت انرژي بطور عمده بر پايداري حالت گذرا و كمك به ايجاد يك ولتاژ پايدار و ثابت در سيستم، همچنين بر تشكيل يك منبع انرژي با قابليت اطمينان بالا استوار است.

در شرايط نامتقارن ايجاد شده بواسطه خطاهاي نامتقارن و يا بارگذاري نامتعادل وضعيت دامنه ولتاژ شينهاي شبكه نامتقارن ميگردند. دراين حالت ولتاژ توالي منفي در شبكه توليد مي شود.

جهت كاهش ولتاژ توالي منفي اغلب از ترانسفورماتورهاي با گروه اتصال معين ( مانند Yd5,Yyo ) استفاده مي گردد. به منظور اصلاح سريع و دقيق عدم تقارن در ولتاژ به كمك المانهاي اكتيو دو روش موجود است:

الف ) تزريق مستقيم جريان به شبكه (The Parallel Current Injection)

ب ) ايجاد ولتاژ اضافي در خطوط انتقال (The Series Voltage Injection)

[am in 25041]

در روش تزريق جريان، با كنترل مناسب جريان تزريقي)(-Δi ولتاژهاي خط در طرف بار متقارن مي گردد. كنترل و بهينه نمودن اين تجهيزات مشكل است. براي افزايش كيفيت ولتاژ در ترمينال مصرف كننده روش دوم مؤثرتر است. با ايجاد يك مؤلفه سري )(Δu در هر فاز و كنترل آن ، مي توان با دقت بالايي ولتاژ خطوط را در نقطه اتصال بار متقارن نمود. اين روش در مقايسه با روش قبلي (تزريق موازي جريان) مناسبتر و مطمئن تر است. اصلاح ولتاژ در بارها به كمك تزريق ولتاژ بطور سري در واقع نياز به توان اكتيو و راكتيو دارد. تأمين اين انرژي به كمك دو روش امكانپذير است. در يك روش مي توان از المانهاي ذخيره كننده انرژي استفاده نمود. روش ديگر بر استفاده از انرژي موجود در سيستم استوار است و اين انرژي توسط برخي تجهيزات (مانند ترانسفورماتورها و… ) از نقاط ديگر سيستم فراهم مي شود.

توسط گروه محققين شركت ABB ، دو سيستم براساس دو روش فوق پيشنهاد گرديده و ساخته شده است.

1- بازياب ديناميكي ولتاژ DVR( Dynamic Voltage Restorer ) .

2- كنترل كننده يكپارچه ولتاژ UVC( Unified Voltage Controller ) .

هردو سيستم قابليت جلوگيري از نوسانات و اغتشاشات ولتاژ ترمينال بار را دارا هستند. بنابراين افزايش يا كاهش ولتاژ در سيستم تأثير اندكي در ولتاژ بار خواهد داشت.

[am in 25041]

سيستم بازياب ديناميكي ولتاژ (DVR)

در نمونه نصب شده براي باري با ظرفيت نامي 4MVA ، مشاهده شده كه نوسانات ولتاژ تا 50% در حالت تكفاز و تا 38% در حالت سه فاز در طي زمان 150 ميلي ثانيه قابل جبران هستند. مبدل نوع ولتاژي Voltage Source Converter (VSC) موجود در DVRبراساس يك نوع كنترل خاص از نوع PWM ولتاژ خروجي را توليد مي نمايد. طراحي اين جبران كننده بر ميزان ولتاژ جبران شده، جريان خط، ضريب توان بار و عوامل ديگر استوار مي باشد.اندازه و زاويه هر سه ولتاژ خروجي در DVR ، قابل كنترل مي باشد. عملكرد DVR در سيستم مورد بحث، براي خطاهاي فاز به زمين و دوفاز به زمين مورد آزمايش قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه DVR پس از مدت زمان 2 تا 3 پريود توانسته است، ولتاژ را به حالت قبل از وقوع خطا برگرداند.

 

كنترل كننده يكپارچه ولتاژ( UVC )

در سيستمهاي قدرت با قدرت اتصال كوتاه بالا براي فراهم نمودن توان اكتيو نياز به المانهاي ذخيره كننده انرژي نيست. در UVC انرژي لازم مستقيما" از سيستم تغذيه كننده انرژي دريافت مي گردد. اگر يك افت ولتاژ در سيستم انتقال بوجود آيد، ولتاژ توليد شده توسط يكي از المانهاي داخلي UVC طوري تغيير مي يابد كه در طرف بار، ولتاژها متعادل شوند. UVC قابليت كنترل ضريب توان كلي بار را نيز دارد. UVC با عملكرد مناسب قادر است توان راكتيو نيز به سيستم تزريق نمايد.

UVC ساختمان ساده تري نسبت به DVR داشته اما اصول كار آن مشابه با DVR است. UVC براي نقاطي از شبكه كه داراي قدرت اتصال كوتاه بالاتري هستند، مورد استفاده قرار مي گيرد. در DVR براي توليد توان اكتيو لازم است كه از المانهاي ذخيره كننده انرژي مستقل استفاده شود درحالي كه UVC بدون هيچ منبع مستقلي، قادر است شرايط مناسب را براي بار فراهم نمايد.