کنترل کننده جامع توان

upfc

ضرورت استفاده از UPFC

کنترل یک سیستم قدرت ac به صورت بلادرنگ به دلیل اینکه توان جاری در آن تابعی از امپدانس خط انتقال، دامنه ولتاژ ارسالی و دریافتی و فاز بین این ولتاژها است، بسیار پیچیده میباشد. سالیان متمادی، سیستمهای قدرت الکتریکی به طور نسبی ساده بودند و به صورت مستقل طراحی میشدند و توان ارسالی و دریافتی کم بود. علاوه بر این، به طور کلی قابل فهم بود که سیستمهای انتقال ac برای درک شرایط دینامیکی سیستم به قدر کافی سریع نیستند. سیستمهای انتقال به همراه جبرانسازهای راکتیو سری یا موازی ثابت یا با سوئیچهای مکانیکی، به همراه تنظیم کنندههای ولتاژ و ترانسفورماتورهای تغییر سطح شیفت فاز طراحی میشدند تا امپدانس خط را بهینه کرده، تغییرات ولتاژ را کاهش دهند و پخش توان را تحت شرایط ماندگار یا تغییرات آهسته بار کنترل کنند. مشکلات دینامیکی سیستم معمولاً توسط طراحی های اضافی مرتفع میشد؛ سیستمهای قدرت با محدوده های پایداری وسیعی برای بازگشت از شرایط کاری احتمالی غیرقابل پیشبینی ایجاد شده توسط عواملی نظیر خطا، قطع خط یا ژنراتور و خرابی تجهیزات طراحی میشدند. همه این عوامل منجر به عدم استفاده مناسب از سیستم انتقال  میگردد.

UPFC چیست ؟ ساختار آن چگونه است؟

در سالهای اخیر مشکلات انرژی، محیط زیست و هزینه، احداث نیروگاهها و خطوط انتقال جدید را با مشکل روبرو کرده است در حالی که تقاضای توان در حال افزایش بود. این وضعیت یک بازبینی کلی بر مفهوم متداول سیستم قدرت را ایجاب کرد و تلاش برای رسیدن به قابلیت انعطاف بیشتر و استفاده بهتر از سیستمهای قدرت موجود را افزایش داد.
با پیشرفتهای به وجود آمده در تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی توان بالا و الگوریتمهای کنترلی، این تکنولوژیها کاربرد وسیعی در انتقال HVDC و سایر طرحهای سیستم قدرت داشت، و تاثیر قابل توجهی در انتقال ac با استفاده از جبرانسازهای استاتیکی وار(SVC) ایجاد کرد. اما جبرانسازهای استاتیکی فقط یکی از 3 پارامتر مهم (ولتاژ، امپدانس و زاویه فاز) تعیین کننده پخش توان در سیستمقدرتac را کنترل میکردند؛ دامنه ولتاژ در ترمینالهای منتخب خط انتقال. ملاحظات تئوری و مطالعاتسیستمهای اخیر بیان میکند که پیچیدگی بیش از حد سیستم قدرت ac به هم چسبیده، اهداف کنترلی مطلوبی را برای قابلیت استفاده و عملکرد قابل انعطاف سیستم به همراه دارد، که کنترل بلادرنگ امپدانس خط و زاویه فاز را ممکن میکند. از اینرو مفهوم سیستمهای انتقال ac قابل انعطاف (FACTS) ارائه شد، که شامل استفاده از قطعات الکترونیک قدرت توان بالا و مراکز کنترلی پیشرفته، برای افزایش توانایی انتقال توان سودمند تا حد حرارتی خط میباشد. در درون چارچوب FACTS استفاده از جبرانسازهای سری کنترل شونده توسط تریستور برای کنترل امپدانس خط، ترانسهای تغییر سطح کنترل شونده توسط تریستور جهت کنترل زاویه فاز و سایر قطعات کنترل شونده توسط تریستور برای جلوگیری از اضافه ولتاژ و متوقف کردن تغییرات دینامیکی مورد استفاده قرار گرفت. همچنینSVC ها و سایر جبرانسازهای کنترل شونده تریستوری که جهت کنترل پخش توان ایجاد شدند (شامل جبرانسازهای سری و شیفت فازها) سرعت لازم را جهت کنترل بلادرنگ داشتند. بنابه دلایل هارمونیک زائی و سرعت نه چندان بالای SVC و همچنین عدم جبرانسازی در ولتاژها و جریانهای کم، و با الهام از روش جبرانسازی کندانسور سنکرون، ایده جبرانسازهای استاتیکی بر پایه مبدلهای منبع ولتاژ و دارای منبع ذخیره کننده انرژی نظیر STATCOM (جهت جبرانسازی موازی) و SSSC (جهت جبرانسازی سری) مطرح شد. این جبرانسازها به صورت کاملاً دینامیک و بلادرنگ عمل کرده و با تزریق جریان(STATCOM) یا ولتاژ(SSSC) به سیستم، و جبرانسازی راکتیو خط، باعث افزایش قدرت انتقالی خط، افزایش پایداری ولتاژ، جبرانسازی نوسانات توان و افزایش پایداری گذرا میشوند. ولی مشکلی که در مورد این جبرانسازها وجود داشت عدم توانائی آنها در کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو خط بود. در نهایت طرح کنترلر یکپارچه پخش توان (UPFC) جهت جبرانسازی سری و موازی به صورت همزمان مطرح شد. در واقع UPFC برای کنترل بلادرنگ و جبرانسازی دینامیکی سیستم انتقال ac به وجود آمد.  از نقطه نظر عملکرد،UPFC توانائی کنترل انتخابی یا همزمان همه پارامترهای تاثیر گذار در پخش توان در طول خط (ولتاژ، امپدانس خط و زاویه فاز) را دارد. همچنین میتواند توان اکتیو و راکتیو جاری در خط را به طور مستقل از هم کنترل نماید.

طرح کلی UPFC چگونه است؟

طرح کلی UPFC به صورت یک مبدل است با دو سر، که یکی به صورت سری و دیگری به صورت موازی با خط انتقال وصل میشود. سمت موازی وظیفه کنترل توان اکتیو و سمت سری وظیفه کنترل ولتاژ، زاویه فاز و امپدانس خط (توان راکتیو) را دارد. در طرح UPFC به طور متعارف دو مبدل منبع ولتاژ (VSC) وجود دارد که توسط یک لینکdc به صورت back-to-back به هم وصل شدهاند. معمولاً مبدل سمت موازی به شکل یکسوساز منبع ولتاژ و مبدل سمت سری به شکل اینورتر منبع ولتاژ عمل میکنند. جهت تثبیت ولتاژ و فراهم کردن امکان کنترل توان اکتیو یک خازنdc با توان قدرت بالا در لینک dc وجود دارد. توان قدرت بانک خازنی موجود در لینکdc تاثیر قابل توجهی بر روی قیمت و ابعادUPFC دارد. خازن برای مقدار معینی از ریپل ولتاژ، به عنوان نمونه 10% از ولتاژ نامی قرار میگیرد. مشکل اساسی این خازن dc طراحی آن برای تثبیت ریپل مورد نظر است. همچنین این خازن در مقایسه با خازنهای ac با توان برابر، عمر کمتری دارد. این مسائل، عمر و قابلیت عملکرد اینورترهای منبع ولتاژ را محدود میکند.

تقسیم بندی ادوات fact از نظر قرار گیری در مدار و بررسی چگونگی قرار گیری UPFC

سیستم های انعطاف پذیر انتقال AC  به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند :

  • کنترل کنندهای سری
  • کنترل کننده های موازی
  • کنترل کنندهای ترکیبی

کنترل کنندهای سری شامل :

  • جبرانساز سنکرون استاتیکی SSSC
  • خازن سری با کنترل تریستوری TCSC
  • خازن سری قابل کلید زنی با تریستور TSSC
  • راکتور با کنترل تریستوری TCSR
  • راکتور سری قابل کلید زنی با تریستور TSSR

کنترل کنندهای موازی شامل :

  • جبران کننده سنکرون استاتیکی STATCOM
  • جبران ساز توان راکتیو استاتیکی SVC
  • راکتور قابل کنترل با تریستور TCR
  • راکتور قابل کلید زنی با تریستور TSR
  • خازن قابل کلید زنی با تریستور TSC

کنترل کنندهای ترکیبی شامل :

  • کنترل کننده یکپارچه توان UPFC
  • ترانسفورماتور تغییر دهنده فاز با کنترل تریستوری TCPST
  • کنترل کننده میان فاز توان IPFC

تقسیم بندی ادوات fact از نظر مدار کنترلی و نحوه مدار کنترلی  UPFC

گروه اول امپدانس های متغیر با تراسفورماتور های با تب متغیر با سوئیچ های تریستوری هستند. یا به عبارتی دیگر بر اساس تریستور های معمولی ساخته شده است.

گروه دوم مبدل های بر اساس مبدل های الکترونیک قدرت هستند و معمولا بر اساس مبدل های الکترونیک قدرت منبع ولتاژی ساخته می شودو ادوات مانند STATCOM و SSSC و UPFC و IPFC در این دسته هستند.

ضرورت طراحی کنترل کننده مدرن برای UPFC

پایدارساز سیستم قدرت (PSS) در چند دهـه گذشته برای بهبود میرایی سیستم قدرت اسـتفاده شده است ولی ممکن است اثر نامطلوبی بر پروفیل ولتاژ بگذارد و نتواند نوسانات ناشی از اغتشاشات شـدید را متوقف کند. UPFC یکی از ادوات FACTS می باشد که بـا طراحی کنترل کننـده مناسب برای آن میتوان علاوه بر پایداری، میرایـی سیسـتم را نیز افزایش داد. طراحی کنترلکننده های داخلی و همچنـین کنترل کننده میراساز برای UPFC با استفاده از روش کلاسـیک انجام شده است. این کنترل کننده مشخصات مورد نظر را که کنترل توان، ولتاژ و افزایش میرائی نوسانات سیسـتم می باشد، برآورده میکند. باید توجه داشت که کنتـرل کننـده هـای کلاسیک برای نقطه نامی سیسـتم طراحی شـده اند و پاسخ مناسب سیسـتم را در نقطـه نـامی تضـمین مـیکنـد ولـی در صورتیکه مشخصات سیستم تغییرنماید و سیسـتم قـدرت از نقطه کار نامی خارج شود، هیچ تضمینی برای پاسـخ مناسب این کنترل کننده وجود ندارد. درسیستمهای قـدرت واقعـی بـا توجه به عدم قطعیت درمدلسازی سیستم و همچنین با توجـه بـه تغییـر مــداوم بـار و در نتیجـه تغییـر نقطـه کـار سیسـتم، مشخصات سیستم قدرت دائماً درحال تغییر اسـت. بنـابراین طراحی کنترل کننده به روش های کلاسـیک نمـی توانـد پاسخ مناسبی در تمام محدوده نامعینی سیستم و درتمام نقاط کار را تضمین نماید. لذا احتیاج به کنترل کنندهای است که نـامعینی و عدم قطعیت سیستم را در نظر گرفته و پاسخ مناسبی را بـرای تمام محدوده تغییرات و نامعینی سیستم ارائه دهد.

عملکرد UPFC در هنگام خطا

معمـولا بـرای جلو گیری از آسیب دیدن عناصر نیمه هادی به هنگام بروز خطا در سیستم، UPFC توسط کنترلرهای اضافی بای پس می شود. بای پس کردن UPFC باعث عبـور جریـان زیـادی از ادوات سری موجود در خط، تا قبل از باز شدن مدار شکن ها می گردد. عبور جریان خطا علاوه بـر وارد آوردن تنش هـای مکانیکی و حرارتی شدید، باعث افت ولتاژ در باس متصل بـه UPFCمی شود. با اضافه کردن تـابع کنترلی بـهUPFC در لحظه خطا، علاوه بر اینکه کنترل شارش توان اکتیو و راکتیو عبوری از خـط در عملکرد نرمال شبکه را انجام میدهد، در زمان بروز اتصال کوتـاه بـه عنـوان محدود کننـده جریان خطا، مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع به جای جدا کردن UPFC از مدار در زمانی که خطا در خط انتقال رخ مـی دهد، استراتژی کنترلی UPFC تغییر داده شده و این عنصر در مدار باقی می ماند. تغییر استراتژی کنترلی UPFC به گونـه ای اعمال می گردد، که این عنصر در شرایط خطا به صورت یـک سلف بزرگ عمل می کند و باعث محدودسازی جریان خطـا و مینیمم شدن تنش های وارد بر لینک DC می گردد. با توجه به هزینه های نسبتا کلان ساخت، نصـب و بهـره بـرداری ازUPFC در شبکه های قـدرت، اسـتفاده دو منظـوره از ایـن تجهیز، نیاز به محدود کننده جریان خطا را نیز برآورده ساخته و دیگر نیازی به نصب محدود کننده جداگانه نمـی باشـد کـه به این ترتیب میانگین هزینه کاربرد UPFC را کاهش می یابد.

تاثیر upfc بر روی حفاظت سیستم

قسمتهای عملکرد سیستم قدرت می باشد به طور موثری از این ادوات تاثیر مـی پـذیرد، از اینـرو مطالعـه  آنها ضرروری به نظر می رسد. از میان رله های حفاظتی مورد استفاده در شبکه رلـه دیسـتانس بیشـترین عملکرد نامطلوب را دارد، به طوری که امپدانس اندازه گیری شده بـا حضـور عناصـرFACTS دسـتخوش تاثیرات نامطلوب و شدیدتری قرار می گیرد. امپدانس اندازه گیری شده در محل رله تاثیر زیادی از شرایط  سیستم قدرت، شامل عملکرد و شـرایط سـاختاری آن دارد بنـابراین ادوات FACTS تـاثیر زیـادی روی دینامیک سیستم قدرت خواهند داشت.به طور کلی تمام ادواتی که سیستم کنترلی انها از نوع دوم ( نوعی که تریستور معمولی ندارد) هستند باعث اختلال در کار رله ها می شوند

پایان نامه های فارسی

بررسی اثر ادوات FACT ( دو تجهیز TCSC و UPFC ) بر روی رله دیستانس

مقدمه رشد صعودي مصرف و افزايش ميزان درخواست بار از سمت مصرف كننده در چند دهه اخير موجب شده است تا سيستم هاي انتقال انرژي با مشكل محدوديت انتقال توان مواجه شوند. اين محدوديت ها عمـلاً بـه خاطر حفظ پايداري و حفظ دامنه ولتاژ شبكه در سطح مجـاز آن بـه وجـود مـي آينـد....

مکان یابی بهینه کنترل کننده های یکپارچه توان با الگوریتم ژنتیک، دسته ذرات ، ترکیب فازی و دسته ذرات و الگوریتم قورباغه ای

مقدمه: در سال هاي اخير عملكرد ماندگار سيستم هاي قدرت و برنامه ريزي و بهره برداري مطلوب آن به يكي از دغدغه هاي اساسي تبديل گشته است . هر آنقدر كه سيستم هاي قدرت گسترده و پيچيده تر مي شوند و بارگذاري آن ها سنگين تر مي گردد ، عملكرد آن ها نيز به مراتب مي تواند در معرض...

مدل سازی کنترل کننده جامع توان بر اساس عناصر مداری

چكيده اخيرا سيستم هاي FACTS در خطوط و سيستم هاي انتقال نقش قابل توجهي پيدا كرده اند به نحوي كه از آنها مي توان در تغيير پارامترهاي سيستم قدرت به منظور كنترل توان جاري و پايدار سيستم استفاده نمود. علاوه بر اين فناوري FACTS توانايي افزايش توان جاري در خطوط تا سطوح مشخص...

جایابی بهینه UPFC جهت میرا کردن نوسانات سیستم قدرت

چكيده نوسانات فركانس پايين يكي از بحث هاي مهم در سيستم قدرت مي باشد. اگر اين نوسانات ميرا نشوند، ممكن است پايداري سيستم را به خطر بيندازند. ادوات FACTS از جمله وسايلي هستند كه ميتوانند در ميرا كردن نوسانات نقش داشته باشند. كنترل كننده يكپارچه پخش توان (UPFC) از...

نقش UPFC در بهبودپایداری دینامیکی سیستم قدرت

چکیده: امروزه یکی از مسائل مورد توجه در صنعت برق حذف نوسانات فرکانسکوچک و نوسانات زیرسنکرون در شبکه قدرت است. نوسانات فرکانس کوچک میتوانند به شدت عملکرد سیستم را محدود کنند و حتی در بعضی موارد میتوانند به اغتشاشات وسیعی در سیستم منجر بشوند. نوسانات زیرسنکرون( پیچشی)...

بررسی محدودیت های UPFC

چکیده: UPFC (کنترل کننده ی یکپارچه ی توان) فراگیرترین و پیچیده ترین وسیله در میان ادوات الکترونیک قدرت است که برای کنترل و بهینه سازی پخش توان در سیستم های قدرت الکتریکی ظهور کرده است . این ابزار سودمندی های بسیار مهمی را برای عملکرد استاتیک و دینامیک سیستم های انتقال...

بررسی مدلهای کنترل کننده جامع توان بر اساس کاربرد UPFC

 چکیده موضوع  پایداری و قابلیت اطمینان سیستم های انتقال قدرت و استفاده حداکثر از ظرفیت خطوط انتقال از دیر باز مورد توجه متخصصین رشته برق بوده و با پیشرفت علوم هر روز وسایل و امکانات جدیدی جهت بالا بردن ضریب اطمینان و پایداری سیستم های انتقال قدرت بوجود آمده و مورد...

کنترل شارش توان با استفاده از ادوات FACTS

چکیده        سیستم های قدرت امروزی بزرگ و پیچیده هستند و کنترل آنها بسیار مشکل است. از این رو، تحلیل شارش توان و کنترل آن از مهمترین مسایل برنامه ریزی و طراحی سیستم های قدرت می باشد. شارش توان از میان خط انتقال جریان متناوب تابعی از امپدانس خط و دامنۀ ولتاژهای باس...

ممکن است فایل در خواستی شما در دیگر دسته بندی ها قرار گرفته باشد برای جستجو موثر تر از لینک زیر استفاده کنید

جستجو

پایان نامه های انگلیسی

نتیجه ای یافت نشد

صفحه ای که به دنبال آن هستید پیدا نشد. دوباره جستجو کنید یا از نوار منوی بالا برای یافتن مطلب خود استفاده نمایید.

با خرید هر یک از بسته های آموزشی بالا بهترین مقالات نگارش شده فارسی و انگلیسی در زمینه upfc برای شما به رایگان ارسال می وشد.

تعداد مقالات فارسی

تعداد مقالات خارجی

فایل ها دارای شبیه سازی در نرم افزار matlab

نتیجه ای یافت نشد

صفحه ای که به دنبال آن هستید پیدا نشد. دوباره جستجو کنید یا از نوار منوی بالا برای یافتن مطلب خود استفاده نمایید.