کنترل توان راکتیو با استفاده از کنترلر SVG در سیستم قدرت همراه سیمولینک:انجام پروژه متلب
کنترل توان راکتیو با استفاده از کنترلر SVG در سیستم قدرت همراه سیمولینک:انجام پروژه متلب
انجام پروژه متلب :اگر مصرف کننده سلف خالص باشد در این صورت منحنی ولتاژ و جریان با یکدیگر ۹۰درجه اختلاف فاز خواهند داشت و نیمی از منحنی توان در ناحیه + و نیمی دیگر در ناحیه منفی قرار دارد در این حالت توان اکتیو صفر است در مصرف کننده هایی که بین ولتاژ و جریان آنها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و منفی است به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود از آنجایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نمی توان از بین برد . برای جریان‌ها و ولتاژهای سینوسی که بسامد یکسانی دارند، توان راکتیو بر حسب وار عبارت است از حاصلضرب جذر متوسط مربع جریان و ولتاژ (توان ظاهری)، ضربدر سینوس اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان. توان راکتیو Q (که با واحد ولت-آمپر راکتیو یا وار اندازه‌گیری می‌شود. در مهندسی برق همیشه نیم سیکل مثبت را در نظر میگیریم به این خاطر است که سلف را مصرف کننده ی توان راکتیو و خازن را تولید کننده مینامیم و الا در نیم سیکل منفی سلف است که توان راکتیو تولید می کند و خازن مصرف کننده است
انجام پروژه متلب :ایکی از مهمترین اهداف سیستم های قدرت انتقال توان از تولید کننده به مصرف کننده می باشد. این انتقال توان اکتیو از تولید کننده به مصرف کننده نیاز به بستری مناسب خواهد داشت که این بستر را پخش صحیح توان راکتیو به وجود می آورد. به همین خاطر پخش توان راکتیو در سیستمهای قدرت به عنوان یکی از مسایل کلیدی ، مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. حل این گونه مسایل به علت وجود جواب های متعدد به عنوان یک مسأله بهینه سازی ١ مطرح می شود. مسأله بهینه سازی کنترل توان راکتیو٢ با توجه به اهمیت اهداف بهینه سازی ، به عنوان یکی از مسایل با اهمیت در مهندسی برق و طراحی سیستم های انتقال تبدیل شده است . تعیین مقدار و زمانبندی مقادیر بانک های توان راکتیو و ولتاژ ژنراتور در سیستم های قدرت به منظور نیل به حداقل توان . انرژی تلفاتی و بهبود پروفیل ولتاژ از اهداف بهینه سازی توان راکتیو می باشد. به منظور حل مسأله بهینه سازی روش های متنوعی به کار گرفته شده است که روش های مبتنی بر هوش مصنوعی و روش های مبتنی بر روش های عددی از آن جمله است . روش های مبتنی بر هوش مصنوعی ، به علت ساده تر بودن الگوریتم پیاده سازی ، کاربرد بالایی در حل این گونه مسائل دارا می باشند.
با تعریف هدف مسأله بهینه سازی به صورت یک مسأله چند منظوره ٣، از روش های مبتنی بر هوش مصنوعی جهت حل این مسأله استفاده می شود. تئوری فازی ، الگوریتم ژنتیک و شبکه های عصبی مصنوعی به منظور حل مسأله بهینه سازی به کارگرفته می شوند. پس از معرفی مختصر این روش ها در فصول اولیه، روش هایی جهت حل مسأله بهینه سازی توان
عدم توازن قدرت اکتیو، از تأثیر آن بر سرعت و یا فرکانس ژنراتور حس می شود. در صورت کاهش بار و اضافه بودن تولید، ژنراتور تمایل به افزایش سرعت و فرکانس خود دارد و در صورت افزایش بار و کمبود تولید، سرعت و فرکانس ژنراتور رو به کاهش می رود. انحراف فرکانس از مقدار نامی آن به عنوان سیگنالی جهت تحریک سیستم کنترل اتوماتیک انتخاب می شود و بدین ترتیب با ایجاد توازن قدرت اکتیو بین منبع تولید و مصرف کننده فرکانس سیستم ثابت نگه داشته می شود.
از طرفی توان راکتیو بارها نیز در ساعات مختلف در حال تغییر است ،انجام پروژه متلب لذا ولتاژ و توان راکتیو باید دائماً کنترل شوند. در ساعات پربار، بارها قدرت راکتیو بیشتری مصرف می کنند و نیاز به تولید قدرت راکتیو زیادی در شبکه می باشد.
اگر قدرت راکتیو مورد نیاز تأمین نشود، اجبارًا ولتاژ نقاط مختلف شبکه کاهش یافته و ممکن است از محدوده مجاز خارج شود. نیروگاهها دارای سیستم کنترل ولتاژ هستند که کاهش ولتاژ را حس کرده و فرمان کنترل لازم را برای بالا بردن تحریک ژنراتور و در نتیجه افزایش ولتاژ ژنراتور تا سطح ولتاژ نامی صادر می کنند. با بالا بردن تحریک (حالت کار فوق تحریک ) قدرت راکتیو توسط ژنراتورها تولید می شود. لیکن قدرت راکتیو تولیدی ژنراتورها به خاطر مسائل حرارتی سیم پیچها محدود بوده و ژنراتورها به تنهائی نمی توانند در ساعات پربار تمام قدرت راکتیو مورد نیاز سیستم را تأمین کنند.
انجام پروژه متلب :اانجام پروژه متلب :ابنابراین در این ساعات به وسائلی نیاز است که بتوانند قدرت راکتیو را به شبکه تزریق نمایند تا سطوح ولتاژ در محدوده مجاز قرار گیرند.
در ساعات کم بار، بارها و عناصر شبکه، قدرت راکتیو کمی مصرف می نمایند و کاپاسیتانس خطوط انتقال باعث اضافه شدن قدرت راکتیو تولیدی در شبکه می گردند. در این حالت ژنراتورها به صورت زیر تحریک به کار افتاده و مقداری از قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف می نمایند. لیکن به خاطر ملاحظات پایداری ، قدرت راکتیو مصرفی ژنراتورها نیز محدود
بوده و ژنراتورها نمی توانند به تنهائی مسئله اضافه تولیدی قدرت راکتیو و افزایش ولتاژ ناشی از آن را حل کنند.
بنابراین به وسائلی که بتوانند در این ساعات قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند، نیاز می باشد.
وسائلی که برای کنترل توان راکتیو و ولتاژ به کار می رود جبران کننده می نامیم . [۶۵]
٢-٢- دلایل کنترل توان راکتیو
امروزه مهندسین شاغل در مؤسسات برق و مراکز صنعتی تئوری و توصیف تجهیزات کنترل توان راکتیو را در حل مسائل مربوط به اصلاح ضریب توان ، کنترل و تثبیت ولتاژ و همچنین متعادل کردن فازها بسیار با ارزش یافتهاند.
کنترل توان راکتیو علاوه بر مورد ذکر شده در مقدمه به دلایل متعدد دیگری که انجام پروژه متلبتعدادی از آنها به اختصار در اینجا ذکر می شوند، اهمیت روزافزون پیدا کرده است .
دلیل اول اینکه با توجه به قیمت سوخت ، نیاز به بهره برداری بهینه از سیستمهای قدرت افزایش یافته است . برای توزیع یک مقدار معین توان ، با به حداقل رساندن پخش توان راکتیو کل ، تلفات کاهش می یابد. این اصل می تواند در شکل ساده یک خازن اصلاح کننده ضریب توان یک بار اندوکتیو و یا در قالب الگوریتمهای پیشرفته که در یک شبکه بزرگ به کار می رود و توسط کامپیوتر کنترل می شوند در سراسر سیستم اعمال گردد.
دلیل دوم اینکه به واسطه میزان بالای نرخ سود عموماً مشکلات مربوطه به حریم خطوط انتقال در مواردی خاص ، از توسعه و احداث شبکههای انتقال حتی الامکان جلوگیری می شود و در موارد متعددی سعی شده است که با استفاده از وسایل کنترل توان راکتیو و بهبود پایداری ، میزان توان انتقالی خطوط موجود را افزایش داد.
دلیل سوم اینکه در بهره برداری از منابع آبی و نیروگاههای دوردست علی رغم توسعه تکنولوژی انتقال قدرت از طریق جریان مستقیم ، در بسیاری از این طرحها انتقال قدرت توسط جریان متناوب ترجیح داده شده است . در این موارد مسائل
پایداری و کنترل ولتاژ به مسائل کنترل توان راکتیو ارتباط داشته و راه حلهای زیادی ارائه گردیده است انجام پروژه متلب که از کاربرد راکتورها و خازنهای موازی شروع و تا خازنهای سری ، کندانسورهای سنکرون و جبران کننده های استاتیکی جدید ادامه می یابد.دلیل چهارم اینکه بواسطه مصرف روزافزون وسایل الکترونیکی و همچنین رشد صنایع با فرآیند پیوسته، نیاز به داشتن تغذیه با کیفیت بالا افزایش یافته است . کاهش ولتاژ و فرکانس اثرات نامطلوبی را بر روی چنین بارهایی اعمال می کند و قطع تغذیه می تواند خیلی صدمهآور و پرهزینه باشد. کنترل توان راکتیو یک ابزار اساسی در حفظ کیفیت تغذیه می باشد، بخصوص برای جلوگیری از اغتشاشات ولتاژ که از عمومی ترین نوع اغتشاش می باشد. انواع معین از بارهای صنعتی ، از آن جمله کوره های الکتریکی ، دستگاههای حفاری و دستگاههای جوشکاری با دریافت توان اکتیو و راکتیو از سیستم تغذیه تغییرات سریع و وسیعی را بر آن تحمیل می نمایند و اغلب لازم است که با به کار گرفتن وسایل تثبیت کننده ولتاژ نظیر جبران کننده های توان راکتیو استاتیکی این تغییرات را کاهش داد.
دلیل پنجم اینکه، با توسعه و احداث خطوط انتقال توان با جریان مستقیم کنترل توان راکتیو در طرف جریان متناوب ضرورت پیدا کرد تا بدینوسیله ولتاژ تثبیت گردیده و توان راکتیو مورد نیاز مبدل تأمین گردد.
دلیل ششم میرا کردن نوسانات توان در شبکه قدرت می باشد.
همانطور که می دانیم در یک شبکه قدرت به دلائل مختلف از جمله بروز خطا، اتصال کوتاه و قطع یا ورود ناگهانی بارهای بزرگ به شبکه، نوسانات توان بوجود می آید و این امر می تواند پایداری شبکه قدرت را با خطرات جدی مواجه نماید. در صورتی که این نوسانات هر چه زودتر توسط عاملی میرا شوند شبکه قدرت می تواند سریعتر به حالت ماندگار خود رسیده و ضمن داشتن عملکردی مطلوب از بروز مشکل برای بارهای صنعتی نیز جلوگیری به عمل آورد. امروزه جبران کننده ها در شبکههای قدرت به خوبی می توانند نقش میرانندگی نواسنات توان را ایفا
نمایند. توجه به این موضوع بسیار پراهمیت بوده و عدم توجه به آن می تواند به قیمت ناپایداری و از دست رفتن کل سیستم تمام شود. نوسانات توان در شبکه به شدت تابع اندازه فاز ولتاژ () بوده و لذا جبران کننده در لحظات بروز خطا ابتدا به تصحیح زاویه ولتاژ پرداخته و سپس بعد از اطمینان از پایداری سیستم به تصحیح اندازه ولتاژ و تثبیت آن می پردازد.
انجام پروژه متلب :امبحث جبران سازی به دو دسته جبران سازی خطوط در شبکه انتقال و جبران سازی بار در شبکه توزیع تقسیم می شود. در جبران سازی خطوط در شبکه انتقال سعی می شود ولتاژ نقاط کلیدی در محدوده مجاز حفظ شده و افت ولتاژ در خطوط صفر گردد و در جبران سازی بار در شبکه توزیع هدف تثبیت ولتاژ در محدوده قابل قبول ، بهبود ضریب توان و متعادل کردن بار می باشد. از آنجائی که هدف ما در این پروژه جبران سازی در شبکه توزیع است ، لذا در ادامه به توضیح کاملتر اهداف این روش می پردازیم . [۶۵]
٢-٣- اهداف کنترل توان راکتیو در جبران سازی بار
جبران سازی بار عبارت است از مدیریت توان راکتیو که به منظور بهبود بخشیدن به کیفیت تغذیه در سیستمهای قدرت با جریان متناوب انجام می گیرد. اصطلاح جبران بار در جایی استعمال می شود که مدیریت توان راکتیو برای یک بار تنها (یا گروهی از بارها) انجام می گیرد و وسیله جبران کننده معمولاً در محلی که در تملک مصرف کننده قرار دارد، در نزدیک بار نصب می شود. پاره ای از اهداف و روشهای به کار گرفته شده در جبران بار با آنچه در جبران شبکههای وسیع تغذیه (جبران انتقال ) موردنظر است بطور قابل ملاحظهای تفاوت دارد. در جبران بار سه هدف اصلی که شامل بهبود تنظیم ولتاژ، اصلاح ضریب توان و متعادل کردن بار است مورد نظر می باشند که در ادامه به توضیح آنها می پردازیم .
اصلاح ضریب توان
اصلاح ضریب توان به این معناست که توان راکتیو مورد نیاز بار به جای آنکه از نیروگاه دور تأمین گردد، در محل نزدیک بار تولید گردد. اغلب بارهای صنعتی دارای ضریب توان پس فاز هستند یعنی توان راکتیو جذب می نمایند. بنابراین جریان بار مقدارش از آنچه که برای تأمین توان واقعی ضروری است ، بیشتر می باشد. از طرفی تنها توان واقعی است که سرانجام در تبدیل انرژی مفید بوده و جریان اضافی نشان دهنده اتلاف است که مشتری نه تنها بایستی بهاء هزینه اضافی کابلی که آن را انتقال می دهد، بپردازد بلکه تلفات ژولی اضافی ایجاد شده در کابل تغذیه را نیز می پردازد. مؤسسات تولیدکننده همچنین دلیل کافی برای عدم ضرورت انتقال راکتیو غیر ضروری از ژنراتورها به بار را دارند و آن این است که ژنراتورها و شبکههای توزیع قادر نخواهند بود در ضریب بهره کامل کار کنند و کنترل ولتاژ در سیستم تغذیه بسیار مشکل خواهد شد.
تعرفههای برق تقریباً همواره مشتریان صنعتی را به واسطه بارهای با ضریب توان پائین آنها جریمه می نمایند واین عمل سالیان متمادی انجام گرفته و در نهایت منجر به توسعهگسترده کاربرد سیستمهای اصلاح ضریب توان در مراکز صنعتی شده است.
خروجی متلب :
دیدگاه ها