کد خبر: ۵۶۰۳
تاریخ انتشار: ۱۳:۳۹ - ۱۱ ارديبهشت ۱۳۹۴
هدف اينورترها توليد ولتاژ AC سينوسي با دامنه و فركانس قابل كنترل است. اينورترها بطورگسترده در كاربردهايي نظير UPS ها و درايوها و راه اندازهاي موتورهاي AC مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انواع مختلفي از اينورترها وجود دارد و مطلوبترين آنها براي كاربردهاي صنعتي نوع PWM آن است. نمونه كنترل اينورترهاي PWM به دو دسته سينوسي SPWM و برنامه‌ريزي شونده PPWM تقسيم مي‌شود.

هدف اينورترها توليد ولتاژ AC سينوسي با دامنه و فركانس قابل كنترل است. اينورترها بطورگسترده در كاربردهايي نظير UPS ها و درايوها و راه اندازهاي موتورهاي AC مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انواع مختلفي از اينورترها وجود دارد و مطلوبترين آنها براي كاربردهاي صنعتي نوع PWM آن است. نمونه كنترل اينورترهاي PWM به دو دسته سينوسي SPWM و برنامه‌ريزي شونده PPWM تقسيم مي‌شود. نوع سينوسي در خيلي از كاربردها مرسوم است، اما، مناسب كاربردهاي ميكروپروسسوري كه در آنها ولتاژها و فركانسهاي مختلف وجود دارند، نمي‌باشد.

روش حذف هارمونيكها با استفاده از توابع والش توسط Asumadu معرفي شد. اين روش در حالتي كه تعداد زيادي هارمونيك درجه پايين مي بايست حذف مي‌شدند خيلي كارآمد نبود. با استفاده از روش تحليلي توابع والش دامنه هارمونيك را مي‌توان بطور مستقيم بصورت تابعي از زواياي سوئيچينگ نشان داد . پس معادلات جبري خطي بمنظور بدست آوردن زواياي آتش براي حذف هارمونيكهاي ناخواسته حل مي‌شوند. جوابهاي عمومي از جستجوي حالتهاي كليدزني مختلف بدست مي‌آيند در حالي كه جوابهاي محلي تحت شرايط اوليه خاص بدست مي‌آيند. روش طراحي براي چند نوع اينورتر دو قطبي و تك قطبي ارائه مي‌شود. كارآيي اينورترهاي دو قطبي و تك قطبي با استفاده از توابع والش براي حذف هارمونيك با هم مقايسه مي‌شوند. زواياي آتش بصورت توابع خطي از دامنه هارمونيك اصلي و فركانس ارائه مي‌شوند. بنابراين زواياي آتش را مي‌توان بصورت بلادرنگ توسط كامپيوتر محاسبه و به اينورتر اعمال كرد. همچنين كنترل دامنه و فركانس اينورترها توسط ميكروپروسسور آسان‌تر مي‌شود.

مدار اصلي اينورتر تمام پل با فيلتر L-C در شكل زیر نشان داده شده است. از اين ساختار مي‌توان براي ايجاد تمامي اينورترهاي PWM استفاده كرد.

در اين مقاله چند نوع اينورتر PWM با استفاده از روش كاهش هارمونيك توابع والش پيشنهاد و عملكردشان با هم مقايسه شده‌اند. با استفاده از روش تحليلي شكل موجها در دامنه والش مي‌توان دامنه هارمونيك‌هاي ولتاژ خروجي اينورتر را بصورت توابعي خطي از زواياي آتش اينورتر بيان كرد. بنابراين زواياي آتش از معادلات خطي تك متغيره بر حسب دامنه هارمونيك اصلي بدست مي‌آيند. در حاليكه در روش فوريه بايد معادلات مثلثاتي غيرخطي را با حدسهاي اوليه حل نمود. معادلات خطي محلي بين زواياي آتش و دامنة هارمونيك اصلي را مي‌توان با انتخاب مناسب تعداد زير بازه‌هاي والش و نيز بازه‌هايي كه زوايا در آ ن قرار داده مي‌شوند، بدست آورد. البته، با توجه به تعداد زوايا و بازه‌ها، جوابهاي محلي گوناگون بدست مي‌آيند. از آنجائيكه رابطه دامنه هارمونيك اصلي و زواياي آتش بصورت معادلات درجه اول خطي بدست مي‌آيند، بنابراين از نظر عملي كار محاسبات سريعتر انجام مي‌گيرد. پس كنترل فركانس و دامنة ولتاژ خروجي اينورتر آسانتر مي‌گردد.


مدل اينورتر تمام پل با فيلتر L-C

چند اينورتر PWM پيشنهادی و توسط توابع والش مورد بررسی قرارگرفت. نتايج شبيه‌سازيها و همچنين نتايج عملي بدست آمده موثر بودن روش حذف هارمونيكها را نشان داد. همانگونه كه انتظار مي‌رفت اينورترهاي گروه A با K زاويه آتش دو برابر تعداد هارمونيكها را حذف مي‌كنند در عوض كارايي اينورترهاي گروه B بهتر است. و نيز معلوم شد كه عملكرد اينورترهاي تك قطبي بهتر از اينورترهاي دو قطبي است. همانگونهكه ملاحظه شد قسمت عمده‌اي از هارمونيكها حذف شدند و حذف هارمونيكهاي باقيمانده نياز به فيلترهاي با اندازه كوچك دارد كه از مزاياي استفاده از روش حذف هارمونيكهاست.

پخش بار هارمونيكي در يك لينك HVDC

بارهاي غير خطي داراي مشخصه‌هاي غيرخطي هستند و زماني كه در شبكه قرار مي‌گيرند، هارمونيكهايي را ايجاد مي‌كنند كه موجب ايجاد اعوجاج در شكل موج ولتاژ و جريان مي‌گردند. مبدلهاي الكترونيك قدرت كه به دلايل مختلفي همچون انتقال توان به صورت DC، افزايش قابليت اطمينان، كيفيت توان و اهداف ديگري همچون كنترل در شبكه‌هاي قدرت امروزه به صورت گسترده به كار برده مي‌شوند، از المانهاي غيرخطي تشكيل شده‌اند و اين المانها باعث رفتار غيرخطي مبدل مي‌گردند. لذا مبدل به عنوان يك منبع هارمونيكي در شبكه عمل مي‌كند و اين هارمونيكهاي تزريق شده به شبكه اعم از ولتاژ يا جريان باعث افتهاي اضافي در روي ساير اجزاء شبكه مي‌گردد. در مطالعات پخش بار، بارهاي متصل به شينها در هر تكرار ثابت فرض شده و روشهاي پخش بار اجرا مي‌گردد، ولي در يك مبدل به دليل تغييرات ولتاژ طرف AC در هر تكرار پخش بار مقادير جريان و توان طرف ديگر مبدل، تغييرات قابل ملاحظه‌اي مي‌كند كه در صورت ثابت فرض كردن توان مبدل بعد از انجام پخش بار نتايج معتبري حاصل نمي‌شود. در بررسي انجام شده، پخش بار براي يك سيستم قدرت شامل لينك DC با در نظر گرفتن رفتار مبدل‌ها، تحت اهداف كنترل مختلف، انجام گرفته است و ولتاژهاي نقاط مختلف سيستم قدرت بدست آمده است. حال با توجه به اينكه تزريق هارمونيك به شبكه باعث اتلاف بيشتر توان بر روي اجزاء شبكه مي‌گردد، مدل هارمونيكي براي هر يك از المانهاي شبكه همچون بار، ترانس و غيره در نظر گرفته شده و پخش بار هارمونيكي مربوطه انجام گرفته است.

گسترده شدن شبكه هاي AC و افزايش كاربرد آن مستلزم افزايش اتصالات بين نقاط مختلف يك شبكه و يا اتصال شبكه‌هاي مجزا به يكديگر مي‌باشد. با افزايش اتصالات داخلي شبكه، پايداري آن در برابر نوسانات و گذراها ضعيف گشته كه باعث بيشتر مطرح شدن مسائل پايداري آن مي‌گردد. علاوه بر افزايش اتصالات داخلي در يك شبكه اتصال شبكه‌هاي مختلف به يكديگر باعث بزرگ شدن شبكه هاي AC شده و علاوه بر مسائل پايداري خود شبكه، نوسانات بين ناحيه‌اي نيز، تشديد مي‌يابد. ماكزيمم توان قابل انتقال و قابل حصول از چنين شبكه‌هايي از مسائل فوق‌ تأثير مي‌پذيرد و به شدت كاهش پيدا مي‌كند. با توجه به مسائل فوق، استفاده از پيوندهاي DC حتي در شبكه‌هاي سنكرون امري ضروري و اجتناب ناپذير شده است. هدف اصلي از HVDC انتقال توان الكتريكي معين از يك شين به شين ديگري است. از آنجايي كه سيستمهاي HVDC امكان انتقال سريع توان و تغيير سريع مقدار آن را ممكن مي‌سازند، مي‌توان از لينك DC، براي بهبود پايداري شبكه‌هاي الكتريكي نيز استفاده كرد (FACTS).

مبدلهاي الكترونيك قدرت كه از المانهاي غيرخطي تشكيل شده‌اند و باعث رفتار غيرخطي مبدلها مي‌گردند. در پيوندهاي DC، مبدلها به صورت منابع هارمونيكي عمل مي‌كنند و در صورت فيلتر نشدن هارمونيكهاي توليد شده، بويژه هارمونيكهاي جريان طرف AC مبدلها، به كل شبكة AC تزريق شده و باعث افتهاي اضافي در شبكه مي‌گردد. لذا آناليز و پخش بار هارمونيكي شبكه الكتريكي شامل پيوند، علاوه بر آناليزهاي ديگر شبكه براي تعيين دقيق رفتار شبكه در شرايط مختلف و كنترل مطمئن آن لازم است.

آناليز هارمونيكي پيوند DC:

شكل زیر شماتيك يك پيوند DC را نشان مي‌دهد. تحت شرايط ايده‌آل همچون متقارن بودن ولتاژ در كل شبكه و يكسان بودن هر سه فاز شبكه و راكتانس صاف كنندة نامحدود در طرف DC پيوند هارمونيكهاي جريان طرف AC و هارمونيكهاي ولتاژ طرف DC را به سادگي مي‌توان توسط روش فوريه آناليز كرد و عبارت‌هاي مشخصي براي زواياي آتش، مدت زمان كموتاسيون، ولتاژ مؤلفه اصلي و هارمونيكهاي آنها بدست آورد.


شماتيك پيوند DC

هارمونيكهايي كه تحت اين شرايط حاصل مي‌شوند داراي ضرايب مشخصي هستند و اصطلاحاً به نام هارمونيكهاي مشخص ناميده مي‌شوند. ولي تحت شرايط واقعي اندكي نامتقارني در ولتاژ فازهاي شين مبدل و نامتعادلي بين فازها وجود داشته و لحظات سوئيچينگ كليدهاي مبدل در طول مدت يك پريود عملكرد كنترلي يكسان، شبيه به هم نبوده و توابع تبديل موجود بين كميت‌هاي AC و DC تغيير مي‌يابند. علاوه بر اينها يك مدولاسيون كوچكي در لحظات سوئيچينگ منجر به ايجاد مؤلفه‌هاي جريان در طرف AC، در باندهاي فركانسي مدوله مي‌گردد و هارمونيكهاي حاصل داراي مضارب مشخصي مثل آناليز فوريه نمي‌گردد.

تحت شرايط واقعي مبدل بعنوان مدولاتور فركانس عمل خواهد كرد. در يك پيوند HVDC هارمونيكهاي سيستم‌هاي AC طرفين پيوندها و خود خط DC منتقل شده و در قسمتهاي مختلف اثر مي‌گذارند. براي توجيه واضح‌تر مي‌توان از تئوري مدولاسيون استفاده كرد.

فرآيند مدولاسيون فركانسي مبدل:

در يك مبدل 12 پالسه در هر 30 درجه الكتريكي يك تريستور سوئيچ مي‌شود و در اثر اين سوئيچينگ فركانس اصلي شكل موج به DC مدوله مي‌شود. همين سوئيچينگ جريان طرف DC را به طرف AC مبدل سوئيچ مي‌كند. الگوي سوئيچينگ با مؤلفه اصلي فركانس طرف AC سنكرون بوده و لذا در طرف AC هارمونيكهاي 1+n12 با توالي مثبت و هارمونيكهاي 1-n12 با توالي منفي و همچنين در دو طرف DC هارمونيكهاي n12 بوجود مي‌آيند. اين هارمونيكها همان هارمونيكهاي مشخص هستند.


عملكرد مبدل بعنوان مدولاتور فركانس

هر فركانس نامعين هم در طرف AC و هم در طرف DC مبدل در معرض همان فرآيند مدولاسيون مي‌باشد. شرايط ايده‌آل همچون ولتاژ سيستم AC متقارن و اعوجاج نيافته، زاويه آتش ثابت، و زمان كموتاسيون ثابت در عمل به ندرت اتفاق مي‌افتد و هارمونيكهاي ولتاژ و نامتقارني ولتاژ در طرف AC و ريپل‌هاي جريان DC وجود دارند. علاوه بر اينها مدهاي كنترل مختلف نيز باعث تغيير زواياي آتش و زمان‌هاي كموتاسيون مي‌گردد. حتي زماني كه فركانس اصلي سيستمهاي Ac متصل به هم يكي نباشند، هارمونيكهاي نامشخص خودشان را نشان مي‌دهند.

ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار