پایان نامه مدل سازی و بررسی رفتار دینامیکی  IDVRبا بردارهای فضایی

0 Comments

دانشگاه آزاد

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم تحقیقات آذربایجان غربی

       دانشکده فنی، گروه برق

 

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق (M.Sc)

گرایش : قدرت

 

 

عنوان:

 

مدل سازی و بررسی رفتار دینامیکی  IDVRبا بردارهای فضایی

 

 

در فایل دانلودی نام نگارنده و استاد راهنما موجود است

 

تابستان 92

 
 
فهرست مطالب
عنوان                                                                                  صفحه
مقدمه. 2
 فصل اول : کیفیت توان
1-1 مقدمه. 4
1-2 کیفیت توان. 5
1-2-1 مسائل کیفیت توان – ولتاژ. 6
1-2-1-1 کمبود و بیشبود ولتاژ ( Voltage Swell و Voltage Sage ) 6
1-2-1-2 نوسانات ولتاژ. 7
1-2-1-3 وقفه ولتاژ. 7
1-2-1-4 اعوجاج هارمونیکی.. 7
1-2-1-5 اﻏﺘﺸﺎﺷﺎت ﮔﺬرا 8
1-2-1-6 تغییرات فرکانسی.. 8
1-2-2 ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺗﻮان – ﺟﺮﻳﺎن. 8
1-3 ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻛﻨﻨﺪه ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺗﻮان. 8
1-3-1 عوامل ایجاد پدیده کمبود ولتاژ. 8
1-4 راه حل برای از بین بردن مسائل کیفیت توان (جبران سازها) 9
1-4-1 روش هایی برای کاهش کمبود ولتاژ. 9
1-4-2 جبرانسازنوسانات (فلیکر) ولتاژ. 10
1-4-3 جبران ساز های هارمونیک یا فیلترها 10
1-4-3-1 فیلترهای پسیو. 10
1-4-3-2 فیلترهای اکتیو. 10
1-4-3-3 فیلترهای هیبرید. 11
1-4-4 جبران سازهای استاتیکی از نوع ادوات Custom Power 11
1-4-4-1 عملکردجبران سازاستاتیکی توزیع شده (DSTATCOM) 12
1-4-4-2 عملکرد باز گردان ولتاژ دینامیکی (DVR) 12
1-4-4-3 عملکرد کنترل کننده یکپارچه کیفیت توان (UPQC) 13
1-5 نتیجه ‌گیری.. 14
 فصل دوم: معرفی DVR
2-1 مقدمه. 16
2-2 جبران‌ساز دینامیکی ولتاژ (DVR) 17
2-2-1 تاریخچهDVR.. 18
2-2-2 عملکرد و ساختار اجزای تشکیل دهنده  DVR.. 18
2-2-2-1 اینورتر منبع ولتاژ (VSI) 20
2-2-2-2 وسیله تولید پالس برای مبدل SPWM… 20
2-2-2-3 مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی  (SVPWM ( 21
2-2-2-3-1 حالتهای کلیدزنی.. 24
2-2-2-4 منبع انرژی.. 25
2-2-2-5 فیلتر. 26
2-2-2-6 کلید های بای پس… 27
2-2-2-7 ترانسفورماتور تزریق.. 28
2-2-2-8 قسمت کنترلی.. 28
2-3 حالت های راه اندازی.. 31
2-4 مدل دینامیکی DVR.. 32
2-5 انواع روش های جبران سازی در DVR.. 36
2-5-1 تحلیل و بررسی به روش قبل از اختلال (Pre-Sag) 36
2-5-2 تحلیل و بررسی روش هم فاز (In-Phase) 38
2-5-3 تحلیل روش کنترلی حداقل انرژی.. 42
2-6- نتیجه‌گیری.. 43
 فصل سوم: بهبود کیفیت توان با طرح نوینIDVR
3-1 مقدمه : 45
3-2 حالت ماندگار DVR.. 46
3-3 حالت ماندگار IDVR.. 49
3-4 بررسی عملکرد DVR در برابر اختلالات ولتاژ 51
3-5 عملکردIDVR  در برابر اختلالات ولتاژ. 55
3-6 شدیدترین کمبود ولتاژ قابل جبران در ساختار IDVR 57
3-7 نتیجه گیری.. 61
 فصل چهارم: نتایج شبیه سازی IDVR مبتنی بر SVPWM-FUZZY
4-1 مقدمه 63
4-2 شبکه نمونه شبیه سازی شده شامل IDVR و مشخصات 64
4-3 کنترل کننده PI تطبیقی با بهره گرفتن از منطق فازی 65
4-4 روش محاسبه ولتاژ مرجع 66
4-5 کنترل کننده PI مرسوم 67
4-6 کنترل کننده PI فازی تطبیقی 68
4-7 شبیه سازی Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) دو سطحه : 73
4-7-1 ‌ تعیینVd  و Vq، ref V و زاویه α 73
4-7-2 تعیین دوره زمانی T1  ،T2 و T0. 74
4-7-2-1 محاسبه زمان سوئیچ زنی در سکتور 1. 74
4-7-2-2 محاسبه زمان سوئیچ زنی در هر سکتور. 75
4-7-2-3 تعیین زمان سوئیچ زنی هر کلید (S1  تا6 S ) : 76
4-8 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه تک فاز به زمین در خط 2. 78
4-9 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه دو فاز به زمین در خط 2. 81
4-10 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع بیشبود ولتاژ در خط 2. 84
4-11 نتایج شبیه سازی در حالت وقوع اتصال کوتاه سه فاز به زمین در خط 1. 85
4-12 نتیجه گیری 89
 مراجع. 90
                                                            فهرست جداول
جدول ‏2‑1: جزئیات ولتاژ های خط و فاز برحسب ولتاژ dc  ورودی برای هشت حالت کلیدزنی.. 24
جدول ‏4‑1: مشخصات مربوط به IDVR.. 64
جدول ‏4‑2: مشخصات مربوط به شبکه. 65
جدول ‏4‑3: قوانین کنترل فازی برای KP. 71
جدول ‏4‑4: قوانین کنترل فازی برای ki 72
جدول ‏4‑5: محاسبه زمان سوئیچ زنی در هر سکتور. 77
جدول ‏4‑6: مقایسه درصد اعوجاج هارمونیکی کل (%THD) ولتاژ جبرانسازی شده بار 2. 89
 
 
                   فهرست اشکال
 
شکل ‏1‑1: نمودار کمبود و بیشبود ولتاژ طبق استاندارد  IEEE 1159-1995. 6
شکل ‏1‑2: نمایش شکل موج های افت ولتاژیا کمبود ولتاژ، اضافه و وقفه ولتاژ. 7
شکل ‏1‑3: ساختار الف) اکتیو فیلتر سری ، ب) اکتیو فیلتر شنت… 11
شکل ‏1‑4: معادل دو نمونه از فیلتر هیبرید الف) شنت (ازنوع اکتیو فیلتر) – سری (از نوع پسیو) ، ب) شنت (پسیو)-سری (اکتیو) 11
شکل ‏1‑5: ساختار و نحوه قرار گیری  DSTATCOMدر سیستم قدرت… 12
شکل ‏1‑6: ساختار و نحوه قرارگیری  DVRدر سیستم قدرت… 13
شکل ‏1‑7: ساختار و نحوه قرار گیری upqc در سیستم قدرت… 13
شکل ‏1‑8: ساختار و نحوه قرار گیری UPQC در سیستم قدرت… 13
شکل ‏2‑1: ساختار واجای تشکیل دهندهDVR.. 19
شکل ‏2‑2: نحوه تولید پالس در PWM را نشان می دهد. 21
شکل ‏2‑3 : مبدل منبع ولتاژPWM  سه فاز دو سطحی.. 22
شکل ‏2‑4: رابطه قاب مرجع سه فاز و قاب مرجع ساکن.. 23
شکل ‏2‑5: مقایسه مکان هندسی ماکزیمم ولتاژ در spwm و svpwm.. 25
شکل ‏2‑6: مدار معادل تکفاز جبران کننده به همراه یک فیلتر در خروجی.. 27
شکل ‏2‑7: سیستم کنترل مبتنی بر قاب مرج.. 29
شکل ‏2‑8 :نحوه عملکرد رله هیسترزیسی برای تولید پالس… 31
شکل ‏2‑9: بلوک دیاگرام عملکرد DVR.. 31
شکل ‏2‑10: مدل سیستم توزیع جبران شده با یک DVR.. 32
شکل ‏2‑11: مدارمعادل سیستم توزیع جبران شده با DVR بصورت حلقه باز. 33
شکل ‏2‑12:  نمودار فازوری برای روش قبل از اختلال. 37
شکل ‏2‑13: طرح کنترلی برای روش جبرانسازی قبل از اختلال. 38
شکل ‏2‑14: نمودار فازوری روش جبرانسازی روش همفاز. 39
شکل ‏2‑15: طرح کنترلی هم فاز برای جبران. 40
شکل ‏2‑16: طرح کنترلی هم فاز ساده برای جبران کننده 41
شکل ‏2‑17: نمودا فازوری همفاز به همراه محور dq. 41
شکل ‏2‑18: نمودار فازوری برای روش حداقل انرژی.. 42
شکل ‏3‑1: مدار معادل تکفاز یا پریونیتی سیستم قدرت… 46
شکل ‏3‑2: ساختار IDVR متشکل از دو فیدر. 49
شکل ‏3‑3: مدار معادل ساده سیستم قدرت شامل DVR در هنگام وقوع کمبود ولتاژ. 51
شکل ‏3‑4 الف: استراتزی کنترلی Pre-sag. 53
شکل ‏3‑4ب: استراتزی کنترلی In-Phase. 53
شکل ‏3‑4 ج: استراتزی کنترلی منیمم انرژی.. 53
شکل ‏3‑5: توان اکتیو DVR.. 54
شکل ‏3‑6: توان ظاهری تزریقی DVR.. 54
شکل ‏3‑7: مدار معادل IDVR بدون فیلترهای هارمونیکی.. 55
شکل ‏4‑1: سیستم نمونه شبیه سازی شده 64
شکل ‏4‑2: مدل SIMULINK روش SRF برای محاسبه ولتاژ مرجع. 66
شکل ‏4‑3: کنترل ولتاژ تزریقی استفاده شده در کنترل  PI سنتی.. 67
شکل ‏4‑4: شماتیک کنترل PI تطبیقی فازی (FLC) 69
شکل ‏4‑5:  ساختار پایه ای کنترل کننده فازی (FLC) 69
شکل ‏4‑6:  مدل  SIMULINKکنترل کننده فازی ارائه شده 70
شکل ‏4‑7: نمودارتابع عضویت ورودی های Δ ε, ε. 70
شکل ‏4‑8 : نمودار تابع عضویت خروجی  Kpو Ki 71
شکل ‏4‑9: نمودارارتباط ورودی های Δε, ε و KP در منظق فازی.. 72
شکل ‏4‑10: نمودار ارتباط ورودی های Δε, ε و Ki در منظق فازی.. 72
شکل ‏4‑11: بردار فضایی ولتاژ و مولفه های آن در صفحه dq. 73
شکل ‏4‑12: بردار مرجع بصورت ترکیبی از بردارهای مجاور در سکتور1. 74
شکل ‏4‑13: الگوی سوئیچ زنی PWM بردار فضایی در سکتور 1. 76
شکل ‏4‑14: الگوی سوئیچ زنی کلید های بالایی هر ساق اینورتر در هر سکتور. 77
شکل ‏4‑15: شبیه سازی SVPWM… 78
شکل ‏4‑16: ولتاژ شبکه 1 بعداز خطا………………………………….. 79
شکل ‏4‑17: ولتاژشبکه 2 بعداز خطا………………………………….. 79
شکل ‏4‑18: ولتاژ بار 1      … 79       
شکل ‏4‑19: ولتاژ بار 2. 79
شکل ‏4‑20: ولتاژتزریقی DVR1,2……………………                                          80
شکل ‏4‑21: ولتاژ موثر شبکه 1 و 2……………….———————– . 80
شکل ‏4‑22: توان اکتیو و راکتیو DVR1 …………………………….. 80                                       
 شکل ‏4‑23: توان اکتیو و راکتیو DVR1. 80
شکل ‏4‑24: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 81
شکل ‏4‑25: ولتاژ بار 2. 81
شکل ‏4‑26: ولتاژ شبکه 2. 81
شکل ‏4‑28: ولتاژ شبکه 2 بعد از خطا 82
شکل ‏4‑27: ولتاژشبکه 1 بعداز خطا 82
شکل ‏4‑29: ولتاژتزریقی DVR1,2. 82
شکل ‏4‑30: ولتاژ موثر شبکه 1 و 2. 82
شکل ‏4‑31: توان اکتیو و راکتیو DVR1. 83
شکل ‏4‑32: توان اکتیو و راکتیو DVR2. 83
شکل ‏4‑33: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 83
شکل ‏4‑34: : ولتاژشبکه 1 بعداز خطا ی اضافه ولتاژ. 84
شکل ‏4‑35: ولتاژشبکه 2 بعداز خطا ی اضافه ولتاژ. 84
شکل ‏4‑36: ولتاژ بار 1. 84
شکل ‏4‑37: ولتاژ با 2. 84
شکل ‏4‑38: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 85
شکل ‏4‑40: ولتاژشبکه 2 بعداز خطا 86
شکل ‏4‑39: ولتاژشبکه 1 بعداز خطا 86
شکل ‏4‑42: ولتاژ بار 2. 86
شکل ‏4‑41: ولتاژ بار 1. 86
شکل ‏4‑44: ولتاژ موثر شبکه 1و2. 87
شکل ‏4‑43: ولتاژ تزریقی DVR1,2. 87
شکل ‏4‑45: توان اکتیو و راکتیو DVR1. 87
شکل ‏4‑46: توان اکتیو و راکتیو DVR2. 87
شکل ‏4‑47: درصد THD الف ) کنترل PI مدولاسیون SPWM ب ) کنترل FLC مدولاسیون SVPWM… 88
 

1     چکیده :

باز یابنده دینامیکی ولتاژ DVR یکی از ادوات CUSTOM POWER می باشد که برای جبران کمبود و بیشبود ولتاژ در بار های حساس به کار میرود . در مواقع کمبود شدید و بلند مدت ولتاژ تامین توان اکتیو مورد نیاز برای عملکرد DVR ضروری و در عین حال پر هزینه است . در شرایط تغذیه بار های صنعتی از چندین فیدر مجزا و در صورت استفاده از DVR ها در این فیدر ها با به اشتراک گذاشتن باس DC این تجهیزات ، ساختار جدیدی به نام IDVR (Inter Line Dynami Voltage Restorer) ایجاد می شود [1] . در صورت استفاده از این ساختار امکان تامین توان اکتیو بلند مدت مورد نیاز DVR فیدر معیوب از طریق باس DC و فیدر سالم به وجود می اید . دراین پایان نامه روش کنترل فازی با مدولاسیون بردار فضایی پیشنهاد شده است . روش مذکور دارای مزایایی نظیر کاهش ضریب کلی هارمونیک ها ، افزایش ولتاژ تزریقی وکاهش تلفات کلید زنی نسبت به روش های مرسوم دارد . شبیه سازی ها با بهره گرفتن از نرم افزار Matlab/Simulink انجام شده است . نتایج نشان میدهد که این ساختار میتواند کیفیت توان و قابلیت اطمینان را در بار های حساس افزایش دهد.
کلمات کلیدی : کمبود ولتاژ (Voltage sag) ، بیشبود ولتاژ (Voltage swell) ، کیفیت توان ، DVR ، IDVR ، Custom power ، Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM)

2       مقدمه:

کمبود ولتاژ کوتاه مدت یکی از پدیده های کیفیت توان است که علل مختلفی از قبیل بروزخطا در سیستم و یا وصل بارهای سنگین میتواند داشته باشد [1] . با رشد روز افزون مبدلهای الکترونیک قدرت ، کاربرد ادوات مبتنی بر این مبدلها در سیستم های توزیع با نام Custom Power به عنوان راهکاری برای بهبود مسائل کیفیت توان پیشنهاد شده اند [2]. یکی از این ادوات که برای مقابله با کمبود ولتاژهای کوتاه مدت بکار می رود بازگردان دینامیکی ولتاژ یا DVR میباشد[3] . DVR بوسیله تزریق ولتاژ سری به ولتاژ بارحساس موجب حفاظت آن در برابر تغییرات ولتاژ می شود . DVR بطور معمول و بدون عناصر بزرگ ذخیره کننده انرژی می تواند کمبود ولتاژهای مشخص را در زمان محدود جبران نماید ولی هنگامی که هدف جبران کمبود ولتاژ های شدید و طولانی باشد استفاده از منابع تولید کننده انرژی برای تامین توان اکتیو مورد نیاز DVRغیر قابل اجتناب است . در مورد منابع ذخیره کننده انرژی بهمراه نگهداری وشارژ انها هزینه  DVRرا به مراتب بیشتر میکند در برخی از محیط های صنعتی مانند پارک های صنعتی بدلیل افزایش قابلیت اطمینان تغذیه بار ها از دو یا چند فیدر متصل به پست های متفاوت صورت می گیرد . لذا تغییرات ولتاژدر یک فیدر معمولا اثر ناچیزی بر روی فیدر دیگر داشته و در نتیجه می توان مدار معادل فیدرهایی که از پست های متفاوت تغذیه می شوند را بصورت مستقل در نظر گرفت بر همین اساس [4] ساختاری بنام IDVR  پیشنهاد شده است که در آن DVR های موجود در فیدر های مختلف تغذیه شده از پست های متفاوت از طریق لینک DC بهم وصل می شوند. لذا زمان وقوع کمبود ولتاژ در یکی از فیدر ها لینک  DC توسط  DVRهای واقع در فیدر های سالم شارژ شده و توان اکتیو مورد نیاز برای جبران کمبود ولتاژدر فیدر معیوب تامین می گردد . لذا بدون نیاز به منابع ذخیره کننده انرژی وصرفه جویی در هزینه انها میتوان جبران توسط DVR را به دامنه بسیار وسیعی از کمبود ولتاژها تعمیم داد . آنچه در این پایان نامه ارائه خواهد شد سعی شده است در چهارفصل گنجانده شود.
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
 
تعداد صفحات :  113
قیمت :  40 هزار تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود
پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com[add_to_cart id=159373]

—-

پشتیبانی سایت :       

*         parsavahedi.t@gmail.com