آشنایی با کنترل کننده یکپارچه توان (UPFC)

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:  UPFC تجهیزی مدرن از نسل جدید ادوات FACTS در صنعت برق جهان استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت در شبکه‌های انتقال یکی از جدیدترین تکنیک‌های بکار برده شده در صنعت برق جهان است.

 

واژه «FACTS»  به تمامی سیستم‌های مبتنی بر الکترونیک قدرت که در انتقال توان الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اطلاق می‌شود. بدلیل ملاحظات پایداری گذرا، دینامیک، کنترل ولتاژ و پایداری ولتاژ، به ندرت می‌توان از خطوط الکتریکی قدرت در حد ظرفیت حرارتی آن‌ها استفاده کرد. با بوجود آمدن ادوات FACTS و به ویژه نسل جدید این ادوات، این معضل به طور چشمگیر حل گردیده است.

در اینصورت بدون نیاز به اضافه کردن تولید یا تغییرات در خطوط انتقال موجود، بالاترین حد ظرفیت بهره برداری از سیستم انتقال صورت می‌گیرد ولی بعلاوه بر مزایای چشمگیر این تجهیز جدید مشکلات خاصی در مورد حفاظت شبکه بوجود خواهد آمد که در این مورد در بخش دوم این مقاله که در آینده ارائه خواهد شد توضیح داده خواهد شد.

 

در این بخش سعی بر آشنایی محدود با جدیدترین این ادوات یعنی UPFC خواهیم داشت؛ و کاربردهای چشمگیر آن در شبکه‌های قدرت و نگاهی به مانورهای چند جانبه این اعجوبه جدید FACTS در کنترل پایداری شبکه و مقایسه این وسیله با دیگر ادوات FACTS.

 

کنترل کننده یکپارچه عبور توان (UPFC):

 

UPFC از دو مبدل منبع ولتاژ (VSC)  تشکیل شده است که خروجی AC یکی از آن‌ها از طریق یک ترانسفورماتور به طوری موازی به شبکه انتقال متصل شده و دیگر به صورت سری با خط قرار می‌گیرد.

ترانسفورماتور موازی UPFC مبدل سری می‌تواند تبادل توان اکتیو با شبکه داشته باشد که در این حالت بدون آنکه ولتاژ خازن DC تغییر نماید. توان اکتیو اضافی یا مورد نیاز مبدل سری از طریق ترانسفورمر و مبدل موازی تأمین می‌شود بنابراین فاز ولتاژ تزریقی سری می‌تواند به طور آزادانه و مستقل کنترل شود. توانایی UPFC در کنترل P. و Q. بطور مستقل، در خنثی نمودن اغتشاشات دینامیکی سیستم و متعادل نمودن توان‌های اکتیو و راکتیو عبوری از خطوط موازی بسیار موثر است. اولین UPFC با ظرفیت MVA ۳۲۰ در سال ۱۹۹۸ در آمریکا ساخته شد و مورد بهره بردای قرار گرفت.

توجه داریم که مبدل‌های منبع ولتاژهای (VSC) در هر بازو این مبدل ها، از یک کلید GTO و یک دیود تشکیل شده است. که به صورت معکوس با هم موازی شده اند. تا عبور دو طرفه جریان میسر با تدابیر کنترلی مناسب می‌توان با کلید زنی (Swtiching) دقیق دامنه و فاز ولتاژ AC را به راحتی کنترل کرد.  مفهوم کنترلی UPFC با توجه به توضیحات داده شده در قسمت اول کنترل کننده که می‌تواند بدون قید و محدودیتی تزریق ولتاژ انجام دهد که راجع به آن بحث شد UPFC نامیده می‌شود.

UPFC با افزودن فازور ولتاژ تزریقی Vpq (با دامنه Vpq و زاویه) به Vs فازور ولتاژ ابتدای خط، امکان کنترل عبور توان را به طرق مختلفی فراهم می‌آورد.. با انتخاب مناسب فازور Vpq، می‌توان به سه روش کنترل عبور و یا ترکیبی از آن‌ها را ایجاد کرد.

۱- کنترل ولتاژ ترمینال: UPFC می‌توند کنترل ولتاژ را مانند ترانسفورماتور دارای تپ با پله‌های بسیار کوچک انجام دهد.

 

 ۲: کنترل جبران سازی: UPFC می‌تواند جبران سری نیز انجام دهد.

 

۳: کنترل شیفت فاز (زاویه انتقال): شیفت فاز توسط UPFC در حالتی است که به اندازه تغییر فاز می‌یابد، اما دامنه آن تغییر نمی‌کند.

 

۴ : کنترل چند منظوره: UPFC می‌تواند همزمان به چندین روش عبور توان را کنترل کند جبران بطور همزمان با کنترل ولتاژ ترمینال، جبران سری خط و تنظیم زاویه شیفت فاز انجام شده است.