5-4-4-…………. تنظیم وفقی پارامترهای کنترل کننده. 64
5-5-………………………………………………………………….. راه اندازی نرم. 66
5-5-1- تعیین بهینه لحظه تغییر وضعیت کنترل کننده در راه اندازی نرم. 66
5-5-2-………. نتایج آزمایشگاهی در راه اندازی نرم. 67
6-    اندازه گیری مقاومت سیم­پیچی­های ترانسفورماتور. 69
6-1-                                                                          اندازه گیری توان سیم­پیچی­های ترانسفورماتور  69
6-1-1-……………………… نحوه محاسبه توان در روش قدیم. 70
6-1-2-………………………………….. محاسبه توان در روش جدید. 71
6-2-                                          عدم تعادل در مقاومت فازها. 77
6-2-1-………………………………………………………………… اتصال ستاره. 78
6-2-2-…………………………………………………….. اتصال مثلث (D11). 82
6-3-                       نتایج شبیه‌سازی. 86
6-4-                       نتایج آزمایشگاهی. 90
6-5-                                               بررسی حالات دیگر عدم تعادل. 93
7-    نتیجه گیری و پیشنهادات. 96
7-1-             نتیجه گیری. 96
7-2-          پیشنهادات. 97
فهرست منابع. 99
8-    پیوست: مجموعه آزمایش­ها 106
8-1-                             اصلاح برهای کنترلی. 106
8-2-                       مجموعه آزمایش­ها. 109
8-2-1- نتایج آزمایشگاهی در اندازه گیری مقاومت اولیه  109
8-2-2- نتایج آزمایشگاهی در ارزیابی کنترل حلقه بسته جریان  112
8-2-3-………………… نتایج عملی برای راه اندازی نرم. 113
8-2-4-……………………… اندازه گیری مقاومت سیم­پیچی­ها. 116

فهرست شکل­ها
شکل ‏2‑1 نحوه چینش عایق در یک ترانسفورماتور.. 5
شکل ‏2‑2 نحوه چینش عایق در یک ترانسفورماتور.. 6
شکل ‏2‑3 تغییرات مقاومت عایقی و ضریب تلفات عایقی کاغذ بر حسب درصد رطوبت موجود در آن.. 7
شکل ‏2‑4 تغییرات سرعت نسبی وابسپارش کاغذ بر حسب درصد رطوبت موجود در آن.. 7
شکل ‏2‑5 نحوه تشکیل آب از تجزیه سلولز.. 9
شکل ‏2‑6 تغییرات عمر ترانسفورماتور (سال) بر حسب دما در مقادیر مختلف رطوبت عایق.. 10
شکل ‏2‑7 تغییر شکل عایق کاغذی در اثر جذب و پس دادن رطوبت.  13
شکل ‏2‑8 منحنی­های تعادلی رطوبت موجود در کاغذ و روغن بر حسب دما.. 15
شکل ‏2‑9 منحنی رطوبت موجود در کاغذ برحسب رطوبت نسبی روغن.  17
شکل ‏2‑10 وابستگی منحنی پاسخ فرکانسی ضریب تلفات عایقی به رطوبت موجود در عایق. 18
شکل ‏2‑11 پاسخ فرکانسی ضریب تلفات عایقی و نحوه تغییر آن با عوامل مختلف.. 19
شکل ‏2‑12 منحنی عمر یکایی شده ترانسفورماتور بر حسب دمای نقطه داغ.. 22
شکل ‏3‑1 افزایش سرعت نسبی نفوذ آب در پرسبورد (غیر آغشته به روغن) با دما و فشار.. 23
شکل ‏3‑2 روش خلأ تنها برای خشک کردن عایق ترانسفورماتور.  26
شکل ‏3‑3 روش استفاده از جریان هوای داغ برای خشک کردن عایق ترانسفورماتور.. 27
شکل ‏3‑4 روش استفاده توامان از گرما و خلأ برای خشک کردن عایق ترانسفورماتور.. 28
شکل ‏3‑5 روش استفاده از گردش روغن به منظور خشک کردن عایق ترانسفورماتور.. 29
شکل ‏3‑6 استفاده از روش فاز بخار برای خشک کردن عایق ترانسفورماتور.. 30
شکل ‏3‑7 روش گرمایش فرکانس پایین برای رطوبت زدایی از عایق ترانسفورماتور.. 31
شکل ‏3‑8 فرایند خشک کردن ترکیبی از گرمایش فرکانس پایین و پاشش روغن.. 33
شکل ‏3‑9 تعداد ترانسفورماتورهای قدرتی که در محل نصب با روش گرمایش فرکانس پایین خشک شده ­اند.. 34
شکل ‏3‑10 زمان لازم برای خشک کردن یک ترانسفورماتور MVA400 با 14 تن عایق از رطوبت %3 به %5/1.. 35
شکل ‏3‑11 مقایسه قدرت جذب رطوبت در روش­های مختلف.. 35
شکل ‏3‑12 مقایسه انرژی الکتریکی و حرارتی مورد نیاز در روش­های مختلف خشک کردن.. 36
شکل ‏3‑13 مقایسه زمان، انرژی، هزینه نگهداری و سرمایه ­گذاری در روش­های مختلف خشک کردن.. 37
شکل ‏4‑1 مداری برای اندازه گیری مقاومت DC حین اتصال به منبع AC.. 39
شکل ‏4‑2 مداری برای اندازه گیری مقاومت DC حین اتصال به منبع AC با فیلتر پایین گذر.. 39
شکل ‏5‑1 جریان مرجع برای اندازه گیری مقاومت اولیه.  46
شکل ‏5‑2 محیط نرم افزار کالیبراسیون حسگرها.. 48
شکل ‏5‑3 کنترل کننده جریان در سامانه قدیم.. 49
شکل ‏5‑4 بلوک جبران ساز دما از نوع تناسبی.. 50
شکل ‏5‑5 کنترل کننده جریان در سامانه جدید.. 51
شکل ‏5‑6 مدار فیلتر خروجی اینورتر.. 51
شکل ‏5‑7 نمودار بلوکی کنترل کننده جریان با تاخیر مسیر پسخور.  52
شکل ‏5‑8 پاسخ پله کنترل کننده جریان با تقریب پاده R0,1(s).  55
شکل ‏5‑9 ناحیه­ای از صفحه که پایداری سیستم حلقه بسته را با تقریب پاده R1,1(s) تضمین می­ کند.. 56
شکل ‏5‑10 پاسخ پله کنترل کننده جریان با تقریب پاده R1,1(s).  57
شکل ‏5‑11 ناحیه­ای از صفحه که پایداری سیستم حلقه بسته با تقریب پاده مرتبه دوم را تضمین می­ کند.. 58
شکل ‏5‑12 منحنی مکان ریشه ­های سیستم حلقه بسته در تقریب پاده R2,2(s).. 60

شکل ‏5‑13 پاسخ پله کنترل کننده جریان با تقریب پاده R2,2(s).  60
شکل ‏5‑14 پاسخ پله کنترل کننده جریان با بهره گرفتن از بلوک محاسبه مقدار موثر.. 62
شکل ‏5‑15 پاسخ پله کنترل کننده جریان (فرکانس 1/0 هرتز.)  63
شکل ‏5‑16 پاسخ پله کنترل کننده جریان (فرکانس 1 هرتز.)  64
شکل ‏5‑17 نمودار بلوکی راه اندازی نرم.. 66
شکل ‏5‑18 منطق کنترلی راه اندازی نرم.. 67
شکل ‏5‑19 شکل موج جریان مرجع، جریان شیب و جریان واقعی هنگام راه اندازی نرم.. 68
شکل ‏6‑1 نمودار بلوکی تخمین مقاومت به روش قدیم.. 71
شکل ‏6‑2 نحوه اتصال ستاره و نمودار فازوری آن.. 71
شکل ‏6‑3 نحوه اتصال مثلث D11.. 72
شکل ‏6‑4 دو روش برای محاسبه مقدار موثر جریان فاز.. 74
شکل ‏6‑5 نمودار بلوکی تخمین مقاومت به روش جدید.. 75
شکل ‏6‑6 خطای تخمین مقاومت در حالت گذرای تغییر پله­ای در ولتاژ ورودی (روش قدیم).. 76
شکل ‏6‑7 خطای تخمین مقاومت در حالت گذرای تغییر پله­ای در ولتاژ ورودی (روش جدید).. 77
شکل ‏6‑8 بهبود تخمین مقاومت با اعمال ماتریس تصحیح در اتصال ستاره (فاز r).. 81
شکل ‏6‑9 بهبود تخمین مقاومت با اعمال ماتریس تصحیح در اتصال ستاره (فاز y و b).. 82
شکل ‏6‑10 بهبود تخمین مقاومت با اعمال ماتریس تصحیح در اتصال مثلث (فاز r).. 85
شکل ‏6‑11 مدار مورد استفاده برای آزمایش الگوریتم جدید اندازه گیری مقاومت (اتصال ستاره).. 86
شکل ‏6‑12 مدار مورد استفاده برای آزمایش الگوریتم جدید اندازه گیری مقاومت (اتصال مثلث D11).. 86
شکل ‏6‑13 شبیه‌سازی تخمین مقاومت­ها در حالت عدم تعادل با روش قدیم.. 89
شکل ‏6‑14 شبیه‌سازی تخمین مقاومت­ها در حالت عدم تعادل با روش جدید.. 89
شکل ‏6‑15 آزمایش تخمین مقاومت­ها در حالت عدم تعادل با روش قدیم… 92
شکل ‏6‑16 آزمایش تخمین مقاومت­ها در حالت عدم تعادل با روش جدید.. 92
شکل ‏8‑1 برد واسط جدید طراحی شده برای پردازنده TMS320F2812.  106
شکل ‏8‑2 ارتقای برد حفاظت دستگاه به منظور افزایش قابلیت اطمینان.. 107
شکل ‏8‑3 دستگاه گرمایش فرکانس پایین در آزمایشگاه محرکه­های الکتریکی.. 108
شکل ‏8‑4 شکل موج توان کل و جریان مرجع هنگام اندازه گیری مقاومت اولیه.. 109
شکل ‏8‑5 شکل موج ولتاژ باس DC و اندیس مدولاسیون هنگام اندازه گیری مقاومت اولیه.. 110
شکل ‏8‑6 ولتاژ موثر و جریان موثر واقعی (میانگین سه فاز) هنگام اندازه گیری مقاومت اولیه.. 110
شکل ‏8‑7 مقاومت تخمین زده شده (میانگین سه فاز) هنگام اندازه گیری مقاومت اولیه.. 111
شکل ‏8‑8 نتایج نهایی اندازه گیری مقاومت اولیه در ده نقطه کار.  112
شکل ‏8‑9 پاسخ جبران ساز جریان به پله مثبت و منفی فرمان در فرکانس 1/0 هرتز.. 113
شکل ‏8‑10 پاسخ جبران ساز جریان به پله مثبت و منفی فرمان مقدار موثر جریان در فرکانس 1/0 هرتز.. 113
شکل ‏8‑11 جریان مرجع تولید شده و جریان شیب هنگام راه اندازی نرم.. 114
شکل ‏8‑12 ولتاژ موثر و جریان موثر واقعی (میانگین سه فاز) هنگام راه اندازی نرم.. 115
شکل ‏8‑13 ولتاژ باس DC و اندیس مدولاسیون هنگام راه اندازی نرم.  115
شکل ‏8‑14 دما و مقاومت تخمین زده شده (میانگین سه فاز) هنگام راه اندازی نرم.. 116
شکل ‏8‑15 توان کل تزریقی هنگام راه اندازی نرم.. 116
شکل ‏8‑16 مقاومت­های اندازه گیری شده بر حسب زمان در روش قدیم (اتصال ستاره).. 117
شکل ‏8‑17 مقاومت­های اندازه گیری شده بر حسب زمان در روش جدید (اتصال ستاره).. 118
شکل ‏8‑18 مقاومت­های اندازه گیری شده بر حسب زمان در روش قدیم (اتصال مثلث).. 118
شکل ‏8‑19 مقاومت­های اندازه گیری شده بر حسب زمان در روش جدید (اتصال مثلث).. 119
 
فهرست جدول­ها
جدول ‏2‑1 مقدار توصیه شده برای حداکثر رطوبت موجود در روغن برای ولتاژ 69 کیلوولت.. 16
جدول ‏2‑2 معیارهای تخمین پایان عمر عایق ترانسفورماتور.  21
جدول ‏3‑1 مقایسه روش گردش روغن در ترکیب با خلأ و روش گرمایش فرکانس پایین.. 37
جدول ‏5‑1 مشخصات نامی دستگاه گرمایش فرکانس پایین.. 41
جدول ‏5‑2 مقایسه پردازشگرهای TMS320F243 و TMS320F2812.  43
جدول ‏5‑3 تقریب پاده با توابع تبدیل گویا از درجه­های مختلف.  53
جدول ‏5‑4 محدودیت­های اعمال شده برای بهینه سازی جبران ساز جریان با تقریب پاده.. 59
جدول ‏5‑5 مقادیر پارامترها برای آزمون راه اندازی نرم.  67
جدول ‏6‑1 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش قدیم در اتصال مثلث(نتایج شبیه‌سازی). 88
جدول ‏6‑2 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش قدیم در اتصال ستاره(نتایج شبیه‌سازی). 88
جدول ‏6‑3 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش جدید در اتصال مثلث(نتایج شبیه‌سازی). 88
جدول ‏6‑4 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش جدید در اتصال ستاره(نتایج شبیه‌سازی). 88
جدول ‏6‑5 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش قدیم در اتصال مثلث(نتایج آزمایشگاهی). 91
جدول ‏6‑6 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش قدیم در اتصال ستاره(نتایج آزمایشگاهی). 91
جدول ‏6‑7 مقاومت­های اندازه گیری شده با روش جدید در اتصال مثلث(نتایج آزمایشگاهی). 91
جدول ‏6‑8 مقاومت­های اندازه گیری شده باروش جدید در اتصال ستاره(نتایج آزمایشگاهی). 91
جدول ‏6‑9 خطای نسبی نتایج آزمایش تخمین مقاومت­ها در بار نامتعادل.. 93
جدول ‏6‑10 نتایج شبیه‌سازی تخمین مقاومت­ها (درصد) در حالات مختلف عدم تعادل.. 94
جدول ‏6‑11 خطای نسبی مقاومت­های تخمین زده شده بر حسب درصد.  95
جدول ‏8‑1 شرایط و پارامترهای آزمایش برای اندازه گیری مقاومت اولیه.. 109
جدول ‏8‑2 شرایط و پارامترهای آزمایش برای راه ارزیابی عملکرد جبران ساز جریان.. 112
جدول ‏8‑3 شرایط و پارامترهای آزمایش برای راه اندازی نرم.  114
جدول ‏8‑4 شرایط آزمایش برای اندازه گیری مقاومت­ها در بار متعادل و نامتعادل.. 117

1-1- پیشگفتار

عدم آگاهی از مفهوم کیفیت توان، طراحی ضعیف شبکه قدرت، حضور بارهای حساس به تغییرات ولتاژ و افزایش بارهای غیرخطی در شبکه‌های توزیع، بررسی و تحلیل کیفیت توان را به امری مهم مبدل ساخته است. به منظور حفظ کیفیت توان مطلوب در شبکه‌های توزیع در محدوده استاندارد، بایستی پارامترهای مرتبط باکیفیت توان، شناسایی، ارزیابی و اندازه‌گیری شده و سپس با پیدا کردن و در نهایت اعمال راه‌کارهای لازم در بهسازی و کنترل آن قدم‌های مؤثری برداشت. با توجه به وجود مشکلات ناشی از کیفیت نامطلوب برق، استفاده از روش‌های مناسب جهت بهبود آن، امری ضروری به نظر می‌رسد که نیاز به راه‌حل‌های مناسب و جدید را به همراه دارد. رشد سریع بارهای غیرخطی و الکترونیک قدرتی منجر به کاهش کیفیت توان می‌شود. تضعیف کیفیت توان در شبکه باعث صدمه دیدن بارهای حساس متصل به شبکه می‌گردد به عنوان نمونه، کمبود و بیشبود ولتاژ[5] در شبکه می‌تواند بارهای حساس را تخریب و باعث عملکرد نامطلوب و صدمه دیدن آن‌ها گردد. از اینرو صنعت برق به سوی استفاده از بهسازهای کیفیت توان سوق یافته است. از سوی دیگر مسائل اقتصادی، بالا رفتن آگاهی مشترکین نسبت به مسائل کیفیت توان، حساسیت بالای تجهیزات الکتریکی جدید نسبت به تغییرات کیفیت توان، وجود شبکه مجتمع و به هم پیوسته و بهبود راندمان کلی شبکه

این مطلب را هم بخوانید :

درباره : تعاریف تفکر انتقادی

 قدرت، مدیران صنعت برق را بر این می‌دارد تا بیش از پیش به مسئله کیفیت توان و بهبود آن توجه کنند. تمامی دلایل فوق‌الذکر زمینه‌ساز انجام تحقیقات گسترده‌ای باهدف بهبود کیفیت توان شده است. به منظور حفظ کیفیت توان در محدوده مشخص که توسط استانداردهای کیفیت توان تعریف شده است باید از روش‌های جبران سازی استفاده کرد تا تأثیر بارهای مخرب بر روی شبکه را کم کرد. در سال‌های اخیر توجه به سیستم بهساز توان راه حل مناسبی جهت جبران سازی مشکلات کیفیت توان به وجود آورده است. استفاده از فناوری سیستم بهساز توان برای بهبود کیفیت توان، یکی از راه‌هایی است که اکنون برای جبران سازی اغتشاشات کیفیت توان پیشنهاد می‌شود. بر طبق تعریف، ادوات CUPS[6] ، به‌کارگیری کنترل‌کننده‌های الکترونیک قدرت در سیستم‌های توزیع جهت بالا بردن کیفیت توان و قابلیت اطمینان شبکه می‌باشد. ادوات CUPS انواع مختلفی نظیر D-STATCOM، DVR، UPQC، UPFC، SVC و … دارند. در واقع ایده‌ی به‌کارگیری ادوات CUPS مبتنی بر کلیدهای قطع و وصل قدیمی و مربوط به اواخر قرن 19 میلادی است. اما اکنون پس از گذشت نزدیک به یک قرن از بهره‌برداری انسان از انرژی الکتریکی، طراحان و برنامه‌ریزان صنعت برق در سراسر دنیا به ایده‌ی جدید جبران‌سازها روی آورده و در جهت بهبود عملکرد آن‌ها تلاش می‌کنند. خسارات مالی ناشی از کیفیت توان پایین به علت اغتشاشاتی نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ از مشوق‌های اصلی گسترش ادوات CUPS است. این فناوری مبتنی بر الکترونیک قدرت، در نزدیکی محل بار حساس نصب می‌شود که نتیجه آن کاهش و حذف اغتشاشات کیفیت توان و حفاظت بارهای حساس در سیستم توزیع نیروی برق می‌باشد. به طور کلی بهبود کیفیت توان، آزادسازی ظرفیت سیستم‌های توزیع، کاهش خسارات مالی مصرف‌کنندگان شبکه، ارتقاء بهره‌وری و افزایش امنیت برای بارهای حساس و پراهمیت شبکه‌های توزیع از نتایج مثبت به‌کارگیری ادوات CUPS برای مصرف‌کنندگان در شبکه‌های توزیع نیروی برق است. در میان ادوات CUPS، برای کنترل و جبران سازی کمبود و بیشبود ولتاژ بهترین گزینه بازیاب دینامیکی ولتاژ (DVR) می‌باشد. DVR، اساساً یک منبع ولتاژ کنترل شده است که بین شین تغذیه و بارهای حساس نصب می‌گردد و با تزریق یک ولتاژ دینامیکی کنترل شده، دامنه و فاز ولتاژ شبکه را طوری کنترل می‌کند که علیرغم وجود اغتشاش در ولتاژ منبع، در دو سر بار حساس ولتاژ سه فاز متقارن با دامنه مشخص به وجود می‌آید. یکی از روش‌هایی که برای افزایش قابلیت جبران سازی این تجهیز پیشنهاد می‌شود استفاده از مبدل‌های منبع ولتاژ چند سطحی به جای مبدل‌های معمولی (دو سطحی) است. مبدل‌های چند سطحی قابلیت تولید ولتاژ با اغتشاش هارمونیکی کل (THD%) و کمتر را دارا می‌باشند از اینرو نیاز به فیلترهای بزرگ در DVR از بین می‌رود که این خود باعث کاهش حجم، اندازه و هزینه DVR می‌گردد. همچنین مبدل‌های چند سطحی توانایی کاربرد در سطوح ولتاژ بالا را دارند.

1-2- انگیزه استفاده از مبدل‌های منبع ولتاژ چند سطحی در بازیاب دینامیکی ولتاژ و اهداف اصلی پایان‌نامه

در اثر اغتشاش در شبکه‌های توزیع، بارهای حساس دچار مشکل می‌شوند از اینرو برای جلوگیری از صدمه دیدن بارهای حساس استفاده از جبران سازهای CUPS پیشنهاد می‌گردد، که بهترین گزینه جهت جبران سازی کمبود و بیشبود ولتاژ، DVR است.
یکی از اجزای اصلی DVR، مبدل منبع ولتاژ است که هرچه ولتاژ تزریقی توسط آن هارمونیک کمتری داشته باشد باعث بهبود عملکرد DVR در جبران سازی خواهد شد از اینرو به جهت دست‌یابی به ولتاژ تزریقی با عملکرد بالا توسط DVR و بهبود بهتر کیفیت توان، استفاده از DVRهای مبتنی بر مبدل‌های منبع ولتاژ چند سطحی مطلوب می‌باشد.
مبدلی که در این پایان‌نامه استفاده شده است، مبدل منبع ولتاژ چند سطحی با ساختار مدولار شده و سلول تمام پل (CHB) سری کسکاد با اتصال ستاره، که به اختصار (MMCC) نامیده می‌شود. روش کلیدزنی مورد استفاده در مبدل، مدولاسیون بردار فضایی (SVPWM) مبتنی بر مدولاسیون بردار فضایی دو سطحه استاندارد می‌باشد زیرا در میان انواع مدولاسیون مورد استفاده در اینورترهای چند سطحی بهترین