تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت

تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت

فهرست مطالب
چکیده:
مقدمه
فصل اول
کنترل ولتاژ سيستمهای قدرت توسط SVS
فصل دوم
کنترل تطبیقی ولتاژ سيستمهای قدرت
۲-1 ساختار تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ
۱-۲-1 طراحي توليد كننده خطاي ولتاژ
۲-۲ انتگرالگير اشباع شده تطبيقي و جبرانسازي مدل غيرخطي
فصل سوم
تنظيم كننده هاي تطبيقي ولتاژ مبتني بر مدل مرجع
۱-۳ تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ بر مبناي مدل مرجع
۳-2 طراحي مستقيم تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ بر مبناي مدل مرجع
۱-۲-۳ طراحي مدل مرجع
۳-2-2 طراحي قانون تطبيقي

فهرست شکل¬ها

شکل ۱-۱ : مشخصه کلی SVS
شکل ۲-۱: معادل تونن شبکه
شکل ۳-۱: مشخصه ولتاژ در مقابل جريان راكتيو
شکل ۴-۱: مشخصه سيستم قدرت
شکل ۵-۱: مدار معادل سيستم قدرت به همراه SVS
شکل ۱-۲ : ساختار تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ
شکل ۲-۲: ساختار بلوكي تنظيم كننده ولتاژ
شکل ۳-۲: ساختار بلوكي اتخاذ شده براي توليد خطاي ولتاژ
شکل ۱-۳: شماي كلي كنترل مدل مرجع

چکیده:
سيستم¬هاي مدرن قدرت سيستم¬هاي مقياس بزرگي مي باشند كه از يك ساختار پيچيده شامل شبكه هاي مشي به هم پيوسته به منظور تضمين بار شبكه تشكيل شده¬اند. سيستم¬هاي قدرت به طور پيوسته در معرض تغييرات ناگهاني و غير قابل پيش¬بيني نقطه كار قرار مي¬گيرند كه اين تغيير به دليل تغيير توپولوژي شبكه قدرت، تغيير توليد و بار صورت مي گيرد. اين قيود محيطي قابليت¬هاي سيستم قدرت را كاهش مي¬دهد هدف ما از مديريت و كنترل سيستم قدرت اين است كه عملكردي را بيابيم تا بر اين قيود غلبه كنيم. نگه داشتن ولتاژ نودال كافي براي سيستم قدرت عموما با اتخاذ يك سيستم كنترل پيچيده دنبال مي شود. سبك هاي متنوع كنترل تاكنون در مقالات پيشنهاد شده¬اند و در سيستم¬هاي واقعي به كار رفته¬اند كه اختلاف¬هايي با هم دارند اما در همه سبك¬ها ساختار كنترلي معرفي مي¬شود كه در آن يك دستگاه مستقيما و محلي دامنه ولتاژ باسبار را تنظيم مي¬كند.

تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت
در اين تحقيق براي كنترل ولتاژ در شين¬هاي سيستم قدرت به منظور ثابت نگه¬داشتن توان راكتيو دو روش معرفي شده است كه يك روش استفاده از رگولاتورهاي خودتنظيم ولتاژ و روش ديگر استفاده از تنظيم كننده¬هاي تطبيقي ولتاژ مبتني بر مدل مرجع مي¬باشد.

مقدمه
سيستم¬هاي مدرن قدرت سيستم¬هاي مقياس بزرگي مي¬باشند كه از يك ساختار پيچيده شامل شبكه¬هاي مشي به هم پيوسته به منظور تضمين بار شبكه تشكيل شده¬اند. سيستم¬هاي قدرت به طور پيوسته در معرض تغييرات ناگهاني و غير قابل پيش¬بيني نقطه كار قرار مي¬گيرند كه اين تغيير به دليل تغيير توپولوژي شبكه قدرت، تغيير توليد و بار صورت مي گيرد. اين قيود محيطي قابليت¬هاي سيستم قدرت را كاهش مي¬دهد هدف ما از مديريت و كنترل سيستم قدرت اين است كه عملكردي را بيابيم تا بر اين قيود غلبه كنيم. نگه داشتن ولتاژ نودال كافي براي سيستم قدرت عموما با اتخاذ يك سيستم كنترل پيچيده دنبال مي شود. سبك هاي متنوع كنترل تاكنون در مقالات پيشنهاد شده¬اند و در سيستم¬هاي واقعي به كار رفته¬اند كه اختلاف¬هايي با هم دارند ]۴[‍‌، اما در همه سبك¬ها ساختار كنترلي معرفي مي¬شود كه در آن يك دستگاه مستقيما و محلي دامنه ولتاژ باسبار را تنظيم مي¬كند. مرجع [۹] به منظور کنترل ولتاژ به بررسی جبرانسازهای توان راکتیو پرداخته است. این مقاله شامل سه قسمت می باشد که در قسمت اول به بررسی مشکلات کنترلی به وجود آمده موقع استفاده از جبرانسازهای استاتیکی می پردازد. در بخش دوم یک مقایسه بین سیستم های دارای بانک خازنی ثابت و سیستم های دارای خازن¬های تریستوردار صورت می گیرد. در قسمت سوم نیز به یک بررسی خلاصه وار از ساختار و توابع مورد نیاز در کنترل ولتاژ می پردازد. در ادامه به بررسی کنترل ولتاژ سیستم های قدرت توسط SVS پرداخته می شود.

فصل اول

کنترل ولتاژ سيستم¬های قدرت توسط SVS

معمولا در سیستم¬های قدرت به منظور کنترل ولتاژ از SVS استفاده می¬شود. اولين وظيفه انها كنترل سريع ولتاژ نودال در شبكه هاي انتقال مي باشد]۵[. علاوه بر اين، آنها مي توانند به بهبود پايداري زودگذر سيستم قدرت كمك كنند [۶].
۱-۱ مشخصه سيستم استاتيكي کنترل توان راكتيو (SVS)

تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت
در اينجا لازم است توضيحاتي درباره مشخصه يك سيستم استاتيكي کنترل توان راكتيو (SVS) و سيستم قدرت آن بيان شود]۲[. اگر SVS را شامل يك راكتور قابل كنترل و يك خازن ثابت در نظر بگيريم داراي يك مشخصه كلي خواهد بود که در شكل زير نشان داده شده است:

شكل ۱-۱: مشخصه كلي SVS

مشخصه سيستم قدرت را مي توان با در نظر گرفتن مدار معادل تونن از ديدگاه شيني كه ولتاژ آن قرار است بوسيله SVS كنترل شود تعيين كرد. اين مطلب را در شكل زير نشان داده ايم.

شكل ۲-۱: معادل تونن شبكه
مشخصه مربوطه ولتاژ را در مقابل جريان راكتيو در شكل زير آورده ايم .

شکل ۳-۱: مشخصه ولتاژ در مقابل جريان راكتيو
ولتاژ V به طور خطي با جريان خازني، افزايش و با جريان بار اندوكتيو ، كاهش مي يابد.
به صورت نموداري،حل معادلات SVS و مشخصه سيستم قدرت را در شكل زيرنشان داده ايم كه در شكل سه مشخصه سيستم قدرت، مطابق با سه مقدار ولتاژ منبع در نظر گرفته شده است.

شکل ۴-۱: مشخصه سيستم قدرت

مشخصه مياني، نمايشگر اسمي سيستم است و فرض مي شود كه مشخصه SVS را در نقطه A كه و است قطع مي كند. اگر ولتاژ سيستم به اندازه افزايش يابد (مثلا به علت كاهش در سطح بار سيستم بدون SVS ،V به افزايش خواهد يافت. اما با SVS نقطه كار به B تغيير خواهد يافت. با جذب جريان اندوكتيو ،SVS ولتاژ را در حفظ مي كند. به طور مشابه اگر ولتاژ منبع كاهش يابد به جاي بدون SVS ،SVS ولتاژ را در حفظ مي كند. اگر شيب مشخصه SVS صفر مي بود براي هر دو حالت مورد نظر فوق ولتاژ در حفظ مي شد.
گاهي اوقات به خاطر تغييرات بزرگتر در حالت سيستم ، از محدوده كنترل SVS تجاوز خواهد شد كه استفاده از مجموعه هاي خازني قابل كليدزني مي تواند محدوده كنترل پيوسته SVS را گسترش دهد. كليدهاي تريستوري يا مكانيكي مي توانند براي كليدزني خودكار خارج يا وارد كردن خازنها به وسيله كنترل هاي محلي حساس به ولتاژ، به كار مي روند.
۲-۱ اصول كار راكتور قابل كنترل بوسيله تريستور (TCR)
عنصر اصلي TCR راكتوري است كه به طور سري به يك كليد دو طرفه تريستوري متصل است. تريستورها بسته به زاويه آتش (كه از لحظه عبور از صفر ولتاژ، اندازه گيري مي شود) در هر نيم سيكل در ميان فركانس منبع هدايت مي كنند. هدايت كامل با زاويه آتش 90 درجه به دست مي آيد. جريان عملا راكتيو و سينوسي است. زواياي آتش بين صفر درجه و 90درجه به دست مي آيد. جريان عملا راكتيو و سينوسي است. زواياي آتش بين صفر درجه و 90 درجه مجاز نيست زيرا كه آنها جريانهاي نامتقارن با مولفه جريان مستقيم توليد مي كنند.
فرض كنيد كه زاويه هدايت به صورت زير با مرتبط باشد.

در اين صورت جريان لحظه اي I به صورت زير خواهد بود.

تحليل فوريه شكل موج جريان ، مولفه زير را نتيجه مي دهد:

كه و V مقادير موثر و راكتانس راكتور در فركانس اصلي است. تاثير افزايش (كاهش ) ، كاهش مولفه اصلي است. اين موضوع معادل با افزايش اندوكتانس موثر راكتور است. در عمل و تا آنجا كه مولفه جريان فركانس اصلي مد نظر است ، TCR يك سوسپتانس قابل كنترل است. سوسپتانس موثر، تابعي از زاويه آتش است.

مقدار حداكثر سوسپتانس موثر در هدايت كامل مساوي با است.

تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت
حداقل مقدار، صفر است كه با به دست مي آيد. اين اصل كنترل سوسپتانسي به كنترل فاز موسوم است. سوسپتانس در پاره اي قابل كنترل از هر نيم سيكل ، به درون سيستم كليد زني مي شود. تغيير در سوسپتانس و نيز جريان TCR ، هموار يا پيوسته است.
TCR نيازمند يك سيستم كنترلي است كه لحظات آتش (يعني زاويه آتش ) را كه از آخرين عبور از صفر ولتاژ اندازه گيري مي شود (هماهنگي زواياي آتش) تعيين كند. در بعضي طراحي ها سيستم كنترل به سيگنالي كه مستقيما نمايشگر سوسپتانس مطلوب است، عكس العمل نشان مي دهد. در ديگر طراحي ها كنترل به سيگنالهاي خطا از قبيل انحراف ولتاژ، سيگنالهاي كمكي پايدار ساز و غيره عكس العمل نشان مي دهد.
یک سيستم قدرت را مي توانيم به راحتي با يك ولتاژ بي باري و يك مقاومت معادل تونن مدل كنيم شكل مدار معادل در شكل زير نشان داده شده است.

شکل ۵-۱: مدار معادل سيستم قدرت به همراه SVS
و مدل با معادلات فازوري توصيف شده است. سپس يك رابطه غير خطي بين سوسپتانس معادل SVS و مقدار ولتاژباس معرفي شده است. علاوه بر اين مقادير پارامترهاي مدار معادل وقتي آشفتگي در سيستم قدرت اتفاق مي افتد تغيير مي كنند.

تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت
كارايي يك سيستم SVS قويا به شرايط كاري سيستم قدرتي كه SVC به آن متصل است بستگي دارد]۷ [. از آنجايي كه اين شرايط كاري اغلب به صورت غيرقابل پيش بيني تغيير مي كنند محدوديت هايي براي كارايي سيستم SVS ممكن است بوجود بيايد. براي غلبه به اين قبيل اشكالات يك ساختار جديد تنظيم كننده ولتاژ SVS بر اساس تئوري كنترل تطبيقي پيشنهاد مي شود.

فصل دوم

کنترل تطبیقی ولتاژ سيستم¬های قدرت

در ميان دستگاه هایی که به منظور کنترل ولتاژ استفاده می شود SVSها به صورت وسيعي تطبيقي هستند. ساختار كنترل SVS با فرض اينكه پارامترهاي مدل سيستم قدرت شناخته شده و تغييرناپذير بازمان هستند طراحي مي شود اما اين مفروضات ممكن است كه كافي نباشند زيرا سيستم قدرت اغلب با تغييرات غير قابل انتظار در شرايط كاري خود مواجه مي شود. بنابراين يك روش تطبيقي براي طراحي يك كنترلSVS مورد نياز است. در واقع می توان گفت تنظيم كننده های ولتاژ استاندارد دو تا اشكال دارند]۹[. وقتي كه بهره معادل سيستم قدرت عوض مي شود مقادير مفروض كه كوچكتر از مقادير فرض شده در طراحي هستند باعث مي شوند كه عملكرد SVS در پاسخ سريع و دنبال كردن مرجع بد شود علاوه بر اين هميشه ممكن است تغييرات غير قابل پيش بيني در ساختار سيستم قدرت پيش بيايد كه در طراحي فاز در نظر گرفته نشده است. وقتيكه مقدار بهره معادل سيستم قدرت بزرگتر از مقدار فرض شده در طراحي شود باعث مي شود كه تنظيم كننده ولتاژ ناپايدار شود.

۲-1 ساختار تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ
براي غلبه بر محدوديت هاي كنترل استاندارد يك ساختار جديد تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ در زير معرفي مي شود.
شكل (۱-۲) يك ساختار تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ است كه در آن ، سيگنال پايدارکننده ، مقادير واقعي ولتاژ باس به تنظيم كننده تطبيقي ولتاژ تغذيه مي شوند. اين

تحقیق درباره كنترل تطبيقی ولتاژ در سيستم های قدرت

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر