فیلتر اکتیو سری

فیلتر اکتیو سری

فیلتر اکتیو سری

فیلتر اکتیو سری

2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..

2-2- تئوری فیلتر اکتیو سری………………………………………………………………………………………………………..

2-2-1- جداسازی هارمونیک……………………………………………………………………………………………………….

2-2-2- تنظیم ولتاژ بار…………………………………………………………………………………………………………………

2-3- مدار قدرت فیلتر اکتیو سری………………………………………………………………………………………………..

2-3-1 اینورتر منبع ولتاژ……………………………………………………………………………………………………………….

2-3-2- ترانسفورماتور تزریق سری……………………………………………………………………………………………..

2-3-2-1- نسبت دور………………………………………………………………………………………………………………….

2-3-2-2- شار پیوندی مورد نیاز…………………………………………………………………………………………………

2-3-2-3- طراحی ترانسفورماتور تزریق سری…………………………………………………………………………….

2-3-3- فیلتر ریپل سویچینگ……………………………………………………………………………………………………….

2-4- کنترل فیلتر اکتیو سری…………………………………………………………………………………………………………

2-4-1- کنترل‌کننده جداساز هارمونیک………………………………………………………………………………………..

2-4-2- کنترل‌کننده مؤلفه اصلی…………………………………………………………………………………………………..

2-4-2-1- تبدیل محورها…………………………………………………………………………………………………………….

2-4-2-2- کنترل‌کننده فیدبک………………………………………………………………………………………………………

2-4-2-3- کنترل‌کننده پیشخورد…………………………………………………………………………………………………..

2-4-3- کنترل‌کننده میرایی رزونانس…………………………………………………………………………………………….

2-4-4- مدولاتور عرض پالس…………………………………………………………………………………………………….

2-4-5- حلقه قفل شده در فاز……………………………………………………………………………………………………..

2-4-6- استخراج کننده هارمونیک / مؤلفه اصلی…………………………………………………………………………

2-4-6-1- روش CM …………………………………………………………………………………………………………………

2-4-6-1-1- استخراج جریان هارمونیک جریان خط………………………………………………………………….

2-4-6-1-2- استخراج هارمونیک و مؤلفه اصلی ولتاژ بار…………………………………………………………..

2-4-6-2- روش AVM ……………………………………………………………………………………………………………..

2-4-6-2-1- SPAVM………………………………………………………………………………………..

2-4-6-2-2- TPAVM………………………………………………………………………………………..

2-5- خلاصه………………………………………………………………………………………………………………………………..

منابع

فیلتر اکتیو سری

 مقدمه

SAF راه حل الکترونیک قدرت برای حل مشکلات کیفیت توان مربوط به جریان هارمونیکی بار و تغییرات ولتاژ منبع می‌باشد، به طوری که ولتاژ هارمونیکی بین منبع و بار را جدا کرده و ولتاژ بار را تنظیم می‌نماید.SAF بیشتر در بارهای غیرخطی از نوع منبع ولتاژ هارمونیکی کاربرد دارد [5],[6].در این پایان نامه، یکسوساز پل دیودی تکفاز و سه‌فاز با بار RC به عنوان بار V-type مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای بهبود کیفیت توان از فیلتر اکتیو سری استفاده شده است. مدار قدرت بار V-type به همراه مشخصه شکل‌موج ولتاژ بار و جریان خط آن برای حالت تکفاز و سه‌فاز در شکل 2-1 نشان داده شده‌اند.

تئوری، مدار قدرت و سیستم کنترل فیلتر اکتیو سری برای سیستم‌های تکفاز و سه‌فاز در این فصل توضیح داده شده‌ است. ابتدا تئوری فیلتر اکتیو سری تحت عنوان جداسازی هارمونیک و تنظیم ولتاژ بار مورد بحث قرار گرفته است. سپس اجزای مدار قدرت با توجه به قواعد طراحی برای هر جز شرح داده شده است و در نهایت، کنترل‌کننده‌های فیلتر اکتیو سری به گونه‌ای برای کنترل مدار قدرت تعریف می‌شوند که فیلتر اکتیو سری جریان هارمونیکی جاری شده بین منبع و بار غیر خطی را حذف کرده و مؤلفه اصلی ولتاژ بار را در برابر تغییرات ولتاژ منبع تنظیم نماید.

به عنوان یک بخش بسیار مهم از الگوریتم کنترل یک فیلتر اکتیو سری، الگوریتم تجزیه سیگنال مورد توجه قرار گرفته شده و روش‌های تجزیه مؤلفه هارمونیکی و مؤلفه اصلی ولتاژ بار به صورت مفصل مورد بحث قرار می‌گیرد. سپس روش تجزیه سیگنال جدید AVM را شرح می‌دهیم.

کنترل فیلتر اکتیو سری

سیستم کنترلی SAF شامل شش واحد اصلی کنترل می‌باشد که عبارتند از : HIC، FCC، RDC، PWM، PLL و HFE. جزئیات مربوط به هر یک از واحد‌ها در زیر ارائه شده است.

کنترل‌کننده جداساز هارمونیک

HIC به منظور جلوگیری از جاری شدن جریان هارمونیکی بین منبع و بار مورد استفاده قرار می‌گیرد و از جریان هارمونیکی خط (i_Sh) و ولتاژ هارمونیکی بار (V_Lh) به عنوان ورودی جهت تولید ولتاژ مرجع (V_SAFh*) برای جداساز هارمونیک استفاده می‌کند. در HIC از یک مقاومت مجازی (K_hi) استفاده شده که با اعمال آن به جریان هارمونیکی خط، ولتاژ هارمونیکی منبع (V_Sh) شبیه‌سازی ‌شده است. با اندازه گیری مستقیم نمی‌توان به سیگنال‌های هارمونیکی دست پیدا کرد. بنابراین سیگنال‌های اندازه‌گیری شده را باید به گونه‌ای تجزیه کرد که سیگنال مؤلفه اصلی و هارمونیکی از یکدیگر جدا شوند.

قاعده کنترل برای جدا سازی هارمونیکی به صورت معادله (2-22) می‌باشد که در آن g_hi و g_hv توابعی برای استخراج جریان هارمونیکی خط و ولتاژ هارمونیکی بار می‌باشند. کارایی جداسازی هارمونیکی به دقت و پهنای باند g_hi و g_hv، همچنین مقادیر K_hi و K_hv  بستگی دارد. بلوک دیاگرام HIC برای کاربردهای تکفاز و سه‌فاز در شکل 2-12 نشان داده شده است.

مدار قدرت فیلتر اکتیو سری

مدار قدرت فیلتر اکتیو سری از سه واحد اصلی و چند واحد کمکی تشکیل شده است. واحدهای اصلی شامل VSI، SIT و SRF برای هر فاز به صورت جداگانه می‌باشد. واحدهای کمکی شامل یک کلیدکنار گذر تریستوری برای هر فاز و منبع تغذیه کمکی یا عنصر ذخیره ساز انرژی می‌باشد.

مدار قدرت SPSAF در شکل 2-4 نشان داده شده است. مدار کنار گذر تریستوری برای قطع ارتباط SAF از منبع و بار جهت تعمیرات، نگه داری و حفاظت بکار برده می‌شود. منبع تغذیه کمکی یا عنصر ذخیره ساز انرژی برای انتقال توان حقیقی بین SAF و سیستم قدرت بکار می‌رود. در این کار از یک یکسوساز دیودی که از طریق منبع سه فاز تغذیه می‌شود به عنوان منبع قدرت کمکی استفاده شده است.

خلاصه

در این فصل مدار قدرت و کنترل، SPSAF و TPSAF مورد بررسی قرار گرفت و یک روش جدید برای تجزیه مؤلفه اصلی و هارمونیکی ولتاژ بار به نام روش AVM مطرح شد. واحدهای قدرت؛ VSI، SIT و SRF ولتاژ متناسب با ولتاژ مرجع تولید شده توسط کنترل‌کننده بین منبع و بار غیر‌خطی V-type را به سیستم تزریق می‌کنند. واحدهای اصلی قدرت با در نظر گرفتن تمام محدودیتهای عملکرد SAF انتخاب و طراحی شده‌اند.

واحدهای HIC، FCC، PLL، HFE و RDC در سیستم کنترلی SAF  وظیفه تولید ولتاژ مرجع برای جداسازی هارمونیک ولتاژ، تنظیم ولتاژ بار و افزایش حد پایداری را برعهده دارند. واحد PWM از سیستم کنترل با توجه به ولتاژ مرجع سیگنال‌های خاموش / روشن را برای درایور مدار قدرت VSI تولید کرده و حلقه کنترل را می‌بندد.

عملکرد HIC و FCC به شدت به عملکرد HFE بستگی دارد. معمولا HFE برای ولتاژ بار V-type کند و فاقد دقت می‌باشد. روش جدید AVM، ولتاژ بار V-type را سریع و با دقت تجزیه می‌کند. از این رو، عملکرد HIC و FCC به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.

فیلتر اکتیو سری

جهت مشاهده نمونه های دیگر از مبانی نظری پایان نامه مهندسی برق کلیک کنید.

فیلتر اکتیو سری

• منابع و مأخذ جهت مطالعه بیشتر
• IEEE Std. 1159. (1992). IEEE recommended practice for monitoring electric power qualit.
• IEEE Std. 519. (1992). IEEE recommended practices and requirements for harmonic control in electric power systems.
• R. C. Dugan, M. F. McGranaghan. (2002). Electrical power systems quality. 2^nd Edition, McGraw-Hill.
• T. C., Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu (EPDK). (2004). Elektrik iletimi arz güvenilirligi ve kalitesi yönetmeligi. Resmi Gazete, Sayı: 25639.
• Özkaya Hasan. (2007). Parallel active filter design, control, and implementation. M.Sc. Thesis, Middle East Technical University, Ankara.
• F. Z. Peng. (2001). Application issues of active power filters. IEEE Industry Application Magazine, pp. 21-30.
• H. Akagi. (2005). Active harmonic filters. Proceedings of the IEEE, Vol. 93, Issue 12, pp. 2128-2141.
• B. Singh, K. Al-Haddad, A. Chandra. (1999). A review of active filters for power quality improvement. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.46, No. 5, pp. 960-971.
• A. King, W. Knight. (2003). Uninterruptible power supplies and standby power systems. McGraw-Hill, 1st Edition.
• J. G. Nielsen, F. Blaabjerg. (2005). A detailed comparison of system topologies for dynamic voltage restorers. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 41, No. 5, pp. 1272-1280.
• H. Fujita, H. Akagi. (1998). The unified power quality conditioner: The integration of series- and shunt-active filters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 13, No. 2, pp. 315-322.
• A.D. le Roux, H. T. Mouton, and H. Akagi. (2003). Digital control of an integrated series active filter and diode rectifier with voltage regulation. IEEE Transactions on Industry…Applications, Vol. 39, No. 6, pp. 1814- 1820.

ادامه منابع

فیلتر اکتیو سری

https://digitalcommons.usf.edu/ege_etd/