در این بخش مقایسه مدل STATCOM با یک مدل SVC که دارای مقدار ۱۰۰ مگاوات آمپر است، ارائه می شود. SVC مثل STATCOM به شبکه برق متصل بوده و هر دو سیستم از قطع کننده سری خطا و یک امپدانس خطا تشکیل شده اند. در ابتدا باید بلوک پله ای را غیر فعال کرده و به جای آن از بردار زمان ۱۰۰ استفاده نماییم. در ادامه بریکر خطا با انتخاب پارامتر سویــچ های A ، B و C در زمان ۰٫۲ ثانیه بــرای حدود ۱۰ سیکل برنامه ریزی می‌شود. باید دقت نمود که بریکر قطع کننده خطــا در داخل سیستم قدرت SVC همان پارامترهای یکسان را داشته باشد. سپس OMSTATC دوباره در همان مقدار پایه ۰٫۰۳ پریونیت پایه تنظیم می‌شود. در شکل (۲-۱۰) ولتاژ اندازه گیری شده در هر دو سیستم مشاهده می‌شود. نمودار دوم نشان دهنده توان راکتیو تولید شده که SVC با خط کم رنگ و STATCOM با خط پر رنگ نشان داده شده است. در طول ۱۰ سیکل، تفاوت کلیدی بین SVC و STATCOM به صورت زیر مشاهده می‌شود. توان راکتیو SVC در ۴۸/۰- پریونیت تولید شده در حالیکه توان راکتیو MSTATCO در ۷۱/۰- پریونیت تولید می‌شود.

شکل ۲-۱۰- نتیجه شبیه سازی اسیلوسکوپ [۲]
می‌توان مشاهده کرد که حداکثر توان خازنی تولید شده توسط SVC متناسب است با مجذور ولتاژ سیستم در حالیکه حداکثر توان خازنی تولیدی توسط STATCOM بصورت خطی با ولتاژ تغییر می‌کند. پس یکی از برتری های STATCOM نسبت به SVC آن است که هنگام خطا می‌تواند توان خازنی بیشتری را تولید کند. می‌توان اضافه نمود که STATCOM به طور نرمال دارای سرعت پاسخ دهی سریعتری نسبت به SVC می باشد.
۲-۲- بررسی روش های کنترل STATCOM
مهم­ترین بخش در تجهیزات الکترونیک قدرت بهبود کیفیت توان (از قبیل فیلترهای اکتیو و ادوات جبران­ساز توان راکتیو و عدم تعادل) واحد کنترل است. این بخش نقش تعیین کننده‌ای در عملکرد و کارایی کل سیستم ایفا می‌کند و مطابق شکل(۲-۱۱) مشتمل بر دو بخش است:
– کنترل­ کننده داخلی
کنترل­ کننده داخلی یا کنترل­ کننده سیستم، محاسبه سیگنال‌های مرجع با هدف کنترلی مورد نظر را بر عهده دارد. این مراجع عمدتا به فرم مراجع جریان می‌باشند. طراحی کنترل­ کننده داخلی بر مبنای دینامیک‌های مابین سیستم AC و STATCOM انجام می‌پذیرد. در ادوات جبران­ساز توان راکتیو و عدم تعادل که با هدف تنظیم ولتاژ در شبکه‌های توزیع نصب می‌گردند به دلیل کوچک بودن توان جبران­ساز در مقایسه با شبکه قدرت اساساً مسئله دینامیک و نوسانات میان سیستم AC و جبران­ساز مطرح نیست. اما در مواردی که هدف از بکارگیری ادوات FACTS پایدارسازی سیستم قدرت، میرا نمودن نوسانات الکترومکانیکی و نوسانات فرکانس پایین باشد، مسئله طراحی کنترل­ کننده داخلی از اهمیت بسیاری برخوردار است ]۳۱[و]۱۵[.
-کنترل­ کننده خارجی (کنترل­ کننده جریان)
کنترل­ کننده خارجی یا کنترل­ کننده جریان، عهده دار تعقیب مراجع جریان محاسبه شده توسط کنترل­ کننده داخلی است. کنترل­ کننده جریان اساسی‌ترین بخش در واحد کنترل است و تنها به شرط عملکرد صحیح کنترل­ کننده جریان می‌توان به بررسی مسائلی همچون پایداری سیستم در تعامل با شبکه قدرت یا تنظیم ولتاژ پرداخت.
شکل ۲‑۱۱- بلوک دیاگرام سیستم کنترل STATCOM [31]
برای دستیابی به عملکرد مطلوب سیستم در حالت‌های گذرا نظیر خطاهای اتصال کوتاه در شبکه یا تغییرات ناگهانی بار، پاسخ دینامیکی سریع کنترل­ کننده جریان از درجه اهمیت بسیار بالایی برخوردار می‌باشد. این بخش، کنترل وضعیت سوئیچ‌های اینورتر را با هدف تعقیب مراجع جریان، در سریع‌ترین زمان و با خطای حالت دائمی صفر، بر عهده دارد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

برای پیاده­سازی واحد کنترل، کنترل کننده­ های بسیاری معرفی شده است. از جمله این کنترل کننده­ها می­توان به نمونه­هایی که برای مدل خطی شده در نقاط کار خاص طراحی شده ­اند اشاره نمود. سایر موارد شامل کنترل کننده­ های پیشرفته­ای می­باشند که برای در نظر گرفتن تغییرات نقطه کار سیستم طراحی می­شوند. کنترل مقاوم و کنترل فازی از جمله روش­هایی هستند که برای این منظور مورد استفاده قرار می­گیرند[۱۵] و [۳۲].
کارایی یک روش کنترلی، مستلزم این نکته است که اثرات قابل ملاحظه­ای را در پایداری سیستم، با توجه به دینامیک سیستم ایجاد نموده و براساس سیگنال­های قابل پیش ­بینی و قابل رویت کار نماید. از طرفی اکثر تحلیل­ها براساس حالت دائمی طراحی می­گردند، اما عناصر قدرت همواره در برابر تنش­های دینامیکی قرار دارند و بایستی نسبت به این شرایط نیز از خود عکس­العمل مناسبی نشان دهند. به طور یقین، کنترل دینامیکی نیازمند شناخت خوب از انواع دینامیک سیستم قدرت و چگونگی و چرایی آنهاست، اما نکته­ای که نباید فراموش شود، این است که تمام تحلیل­هایی که برای کنترل ارائه می­گردد، نسبی هستند. بنابراین برای طراحی یک کنترل میراکننده مناسب، باید مواردی از قبیل موثرترین انتخاب برای اندازه ­گیری سیگنال ورودی سودمند، استراتژی طراحی و ارزیابی کارایی کل سیستم مورد توجه قرار گیرد. عملکرد کنترل میراکننده باید به حداقل زمان لازم محدود شود تا ریسک اثرات معکوس جانبی را به حداقل برساند. کنترل میراکننده می­بایست به صورت یک سیگنال کنترل تکمیلی برای کنترل کننده اصلی اعمال شود، این عمل باعث می‌شود که کنترل کننده اصلی بر کنترل میراکننده نظارت داشته و از به ­وجود آمدن شرایط کاری خطرناک (آسیب زننده) جلوگیری کند.
باید توجه نمود که کنترل کننده STATCOM موازی که اساسا ولتاژ باس را کنترل می­ کند، ممکن است به شکل قابل ملاحظه میرایی سیستم را بهبود نبخشد یا در مواردی میرایی منفی ایجاد کند. به هر حال برای ایجاد میرایی مطلوب، STATCOM باید بوسیله یکسری از سیگنال­های کمکی که به حلقه ولتاژ اضافه می­شوند کنترل شود.
برای کنترل کردن STATCOMبایستی عناصر کنترل پذیر در این ابزار قدرت، شناسایی شوند. با توجه به شکل(۲-۴) متوجه می­شویم که خازن (لینک DC) و کلیدهای به کار رفته تنها عناصری هستند که تولید کننده خواسته­ های ما در جبران­سازی هستند. از این رو کنترل باید روی این دو عنصر صورت پذیرد. بنابراین تعیین ولتاژ DC برای خازن و تعیین میزان دوره انجام وظیفه کلیدها^[۱۰] از جمله کنترل­های مطرح در این قسمت است. حال با توجه به شناخت عناصر کنترل پذیر در STATCOM می­توان طرح­های مختلف کنترلی جبران­ساز استاتیکی سنکرون را بیان کرد.
۲-۲-۱- طرح­های کنترلی جبران­ساز استاتیکی سنکرون (STATCOM)
فرض کنیم که سیگنال مرجع، توان راکتیو دلخواهی است که باید توسط جبران­ساز تولید شود. بنابراین با توجه به عناصر کنترل پذیر در STATCOM، دو روش کنترلی برای این جبران­ساز میتوان به کار برد. این طرح­های کنترلی عبارتند از [۲۷]
۲-۲-۱-۱- کنترل با ولتاژ DC ثابت
در یک اتصال سنکرون، جایی­که دو منبع AC با فرکانس یکسان، بوسیله یک اندوکتانس سلفی، به یکدیگر متصل شده ­اند، توان اکتیو از باس پیشفاز به سمت پسفاز جاری می­ شود و توان راکتیو از منبعی که اندازه ولتاژ آن بزرگتر است به سمت منبعی که اندازه ولتاژ آن کوچکتر است سیلان پیدا می­ کند. اگر دو منبع با زاویه صفر و با زاویه α، توسط یک امپدانس سلفی (R + j x) به هم متصل شوند و اگر توان جاری شده به سمت صفر فرض شود، توان تولید شده توسط منبع صفر نبوده و برابر توان جذب شده توسط مقاومت این لینک خواهد بود. هم­چنین توان راکتیو جاری شده در لینک توسط منبع از رابطه­(۲-۵) بدست می ­آید.

(۲‑۵)

این رابطه نشان می­دهد که توان راکتیو با اختلاف اندازه ولتاژها متناسب است. در یک جبران­ساز استاتیکی، ولتاژ سیستم قدرت در نقطه اتصال و ولتاژ خروجی اینورتر است. اگر فرض کنیم که α بسیار کوچک و (R معادل تلفات در جبرانساز است)، آن­گاه می­توان رابطه­ (۲-۶) را برای α نوشت.

(۲‑۶)

ولتاژ با تبدیل یک ولتاژ DC در ورودی اینورتر تولید می­گردد. این ولتاژ DC توسط یک خازن تأمین می­گردد. اگر توان اکتیو که از شبکه به داخل اینورتر می ­آید، برای همه تلفات کافی نباشد، سمت DC مجبور به تأمین آن خواهد بود، و سریعا دشارژ می­ شود. اما اگر توان کشیده شده از شبکه، برای همه تلفات کافی باشد، ولتاژ سمت DC کنترل شده خواهد بود. تحت این شرایط معادله (۲‑۷) را می­توان برای ولتاژ خازن به کار برد:

(۲‑۷)

که در آن k ضریبی است که اندیس مدولاسیون فرایند PWM را در اینورتر در بر می­گیرد. در این طرح کنترلی، ولتاژ سمت DC را با کنترل زاویه α ثابت نگه می­داریم و توان راکتیو را با تغییر مستقیم مقدار توسط کنترل اندیس مدولاسیون (ضریبی که ولتاژ dc را به اندازه ولتاژ خروجی اینورتر در فرکانس اصلی، مرتبط می­ کند) کنترل می­کنیم. در این روش زاویه α و اندیس مدولاسیون دو متغیر کنترلی هستند که در آن، دینامیک ولتاژ سمت DC باید آهسته باشد. از آنجا که سیلان توان راکتیو با کنترل مستقیم اندیس مدولاسیون اینورتر کنترل می­ شود، می­توان دینامیک سریعی در این قسمت داشت. اجزائی هم­چون مقاومت معادل تلفات، مقدار اندوکتانس اتصال دهنده و برخی پارامترهای سیستم کنترل روی دینامیک این روش تأثیر دارند. شکل (۲-۱۲) بلوک دیاگرام جبران­ساز با روش کنترل ولتاژ ثابت سمت DC با بهره گرفتن از کنترلر PI را نشان می­دهد. در این روش دو حلقه کنترلی مجزا برای کنترل ولتاژ DC و اندیس مدولاسیون خواهیم داشت. در حلقه کنترل ولتاژ DC، ابتدا ولتاژ خازن DC اندازه ­گیری شده و با مقدار مرجع خود مقایسه می­ شود. خطای حاصل در یک کنترلر PI پردازش می­ شود؛ خروجی کنترلر PI تبدیل به یک پالس نشانگر زمان^[۱۱] می­ شود که از لحاظ زمانی نسبت به محل گذر از صفر ولتاژ فاز سیستم، شیفت یافته است. مقدار این شیفت متناسب با ولتاژ خروجی کنترلر PI است. این پالس، شمارنده­ای را در یک مولد موج سینوسی فاز قفل شده^[۱۲] بازنشانی^[۱۳] می­ کند و شیفت فاز را در سیگنال مرجع مدولاسیون اینورتر تأثیر می­دهد. خروجی حاصل یک موج سینوسی با دامنه ثابت خواهد بود که پس از تبدیل شدن به یک سیگنال آنالوگ به ورودی یک ضرب کننده اعمال می­ شود.
شکل ۲‑۱۲- بلوک دیاگرام جبران­ساز استاتیکی سنکرون با طرح کنترلی ولتاژ DC ثابت با بهره گرفتن از کنترلر PI[27]