تحليل عملكرد تمام مبدل سه فاز كنترل شده تحت شرايط نامتقارني منبع

مبدلهاي الكترونيك قدرت كه امروزه كاربردهاي زيادي در صنعت برق پيدا كرده‌اند بدليل عملكرد غيرخطي باعث توليد هارمونيكهاي جريان در طرف AC و هارمونيكهاي ولتاژ در طرف DC پيوندها مي‌گردند. تحت شرايط عملكرد متقارن و متعادل مبدل و منابع سه‌فاز عناصر غيرخطي به كار رفته در مبدلهاي الكترونيك قدرت، هارمونيكهاي ولتاژ مضرب K6 را در طرف DC و هارمونيكهاي جريان مضرب 1K6 را در طرف AC ايجاد مي‌كنند. اما علي‌رغم دقت در طراحي متقارن مبدلها، باز اندكي نامتقارني در ادوات هريك از فازها وجود خواهد داشت و همچنين درهر لحظه امكان نامتعادل شدن ولتاژهاي طرف AC نيز وجود دارد. بنابراين در اين موارد هارمونيكهاي ولتاژ و جريان توليد شده در سمت DC و AC ديگر از مضارب K6 و 1K6 پيروي نمي‌كنند و در اين وضعيت هارمونيكهاي جديدي توليد خواهد شد. لذا در اين مقاله سعي مي‌شود با كمك توابع سوئيچينگ براي سه حالت كه عبارتند از نامتعادل بودن يكي از فازها از نظر زاويه، نامتعادل بودن يكي از فازها از نظر اندازه و نامتعادل بودن يكي از فازها هم از نظر اندازه و هم زاويه اين هارمونيكها استخراج شوند.

گسترش شبكه‌هاي 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 شبكه، اتصال شبكه‌هاي مختلف به يكديگر باعث بزرگ شدن شبكه‌هاي 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 شبكه هاي سنكرون امري ضروري و اجتناب‌ناپذير است.

اما از آنجايي كه مبدلهاي AC/DC نقش اصلي را در پيوندهاي DC ايفا مي‌كنند و اين مبدلها نيز از المانهاي غيرخطي توليد كننده هارمونيك تشكيل شده‌اند، بنابراين آناليز هارمونيكي دقيق مبدلهاي AC/DC در شرايط عدم تعادل در شبكه به منظور طراحي فيلترهاي مناسب و انجام پخش بارهاي هارمونيكي دقيق و جلوگيري از وقوع ناپايداري هارمونيكي امري مهم و اجتناب‌ناپذير بشمار مي‌آيد. بنابراين در اين مقاله عملكرد مبدلهاي AC/DC در حالت كنترل شده و كنترل نشده با فرض شبكه نامتعادل از نظر زاويه و اندازه مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. در آناليزهاي ذكر شده در ذيل جريان در طرف DC كاملاً صاف در نظر گرفته شده است.

از نتايج ارائه شده در مقاله چنين استنتاج مي‌شود كه در حالت عدم تعادل در بين ولتاژهاي شبكه، هارمونيكهاي جديدي غيراز هارمونيكهاي پيش‌بيني شده به داخل شبكه تزريق خواهد شد. بنابراين لينكهاي DC حاوي مبدلهاي AC/DC كه امروز به منظور افزايش قابليت اطمينان و كيفيت توان در داخل شبكه بكار مي‌روند با دريافت ولتاژهاي نامتعادل از سوي شبكه‌ هارمونيكهايي را توليد خواهند كرد كه علاوه بر ايجاد افت هاي اضافي برروي المانهاي شبكه در بعضي موارد ناپايداريهاي هارمونيكي را نيز ايجاد مي كنند. بنابراين انجام پخش بارهاي هارمونيكي دقيق و طراحي مناسب فيلترهاي AC و DC در لينكهاي HVDC امري ضروري و اجتناب‌ناپذير است.