(تابستان 1393)مقدمات
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
امروزه با وجود کاربرد وسیع بارهای حساس نظیر، ادوات الکترونیک قدرت، کامپیوترها و بارهای غیرخطی در شبکه‌های توزیع، مسئله کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. اکثر این بارها به تغییرات ولتاژ، نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ، حساس بوده و جهت عملکرد مناسب به منبع ولتاژ سینوسی نیاز دارند. بنابراین استفاده از بهسازهای کیفیت توان جهت کاهش اثر نامطلوب این اختلالات بر عملکرد بارهای حساس ضروری به نظر می‌رسد. در سال‌های اخیر راه‌حل‌های مختلفی برای مقابله با این مشکل پیشنهاد شده است که یکی از بهترین و مؤثرترین روش‌ها، استفاده از ‌DVR[1] می‌باشد.
هدف از انجام این پایان‌نامه بهبود کیفیت توان در شبکه‌های توزیع نیروی برق با وجود اغتشاشاتی نظیر کمبود و بیشبود ولتاژ با بهره گرفتن از DVR پیشنهادی می‌باشد. همچنین مقایسه عملکرد چهار تیپ مختلف DVR در جبران کمبود و بیشبود ولتاژ را می‌توان از دیگر اهداف این پایان‌نامه برشمرد. مبدل‌های منبع ولتاژ مختلفی جهت استفاده در DVR، در پژوهش‌های قبلی ارائه شده است. در این پایان‌نامه جهت نیل به اهداف فوق، مبدل منبع ولتاژ چند سطحی با ساختار مدولار شده و اتصال آبشاری ([2]MMCC) جهت بهبود عملکرد DVR در جبران­سازی اغتشاشات ولتاژ، ارائه شده است.
به منظور مشاهده عملکرد DVR پیشنهادی در بهبود کیفیت توان، بر روی سیستم تست در محیط MATLAB/SIMULINK شبیه‌سازی شده است. جهت ارزیابی کیفیت ولتاژ و مشاهده عملکرد DVR با بهره گرفتن از مبدل پیشنهادی، [3]THD ولتاژ دو سر بار و ولتاژ تزریقی توسط DVR پیشنهادی سه، پنج و هفت سطحه محاسبه ‌شده و با DVR معمولی (مبتنی بر اینورتر دو سطحه PWM[4]) مقایسه گردیده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی، سرعت عملکرد و دقت DVR پیشنهادی را در بازیابی ولتاژ دو سر بار تأیید می‌کند.
 
کلمات کلیدی: بازیاب دینامیکی ولتاژ، بیشبود ولتاژ، کمبود ولتاژ، کیفیت توان، مبدل چند سطحی با ساختار مدولار شده و اتصال آبشاری.
فهرست علائم و نشانه‌ها
عنوان                                  علامت اختصاری ی
پیک دامنه ولتاژ
زاویه ولتاژ بار
سرعت زاویه‌ای
جریان
دوره تناوب
تبدیل پارک
مختصات محور dq
ولتاژDC
ولتاژ تزریقی
ولتاژ دو سر بار
توان حقیقی
زاویه ولتاژ DVR
ولتاژ تونن
ولتاژ DVR
توان ظاهری DVR
تغییرات آنی ولتاژ
فرکانس کلیدزنی
کیلو هرتز
اهم
امپدانس
فرکانس
سلف
خازن
اندوکتانس
فهرست علایم و نشانه‌ها
عنوان                                  علامت اختصاری ی
ولتاژ منبع
تعداد سلول در هر فاز
مقاومت
کیلوولت
زاویه ولتاژ تزریقی
زاویه ولتاژ بار
زاویه ولتاژ منبع
ولتاژ مؤلفه d
ولتاژ مؤلفه q
توان حقیقی DVR
شاخص مدولاسیون دامنه
شاخص مدولاسیون فرکانس
دامنه تغییرات گام ولتاژ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست علائم اختصاری

جریان متناوب
Alternative Current
AC
سیستم بهساز توان
Custom Power System
CUPS
مبدل تمام پل آبشاری
Cascade H-Bridge
CHB
بازیاب دینامیکی ولتاژ
Dynamic Voltage Restorer
DVR
مبدل چند سطحی با کلمپ دیود
Diode-Clamped Multilevel Converter
DCMC
ادوات FACTS در شبکه توزیع
Distribution-Flexible AC Transmission System
D-FACTS
جبران کننده استاتیکی توزیع
Distribution STAtic COMpensator
D-STATCOM
جریان مستقیم
Direct Current
DC
تداخل الکترومغناطیسی
Electromagnetic Interference
EMI
کمیته تحقیقاتی توان الکتریکی
Electric Power Research Institute
EPRI
سیستم انتقال جریان متناوب قابل انعطاف
Flexible AC Transmission System
FACTS
مبدل چند سطحی خازن شناور
Flying-Capacitor Multilevel Converter
FCMC
ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده
Insulated Gate Bipolar Transistor
IGBT
تریستور کموتاسیون با گیت مجتمع
Integrated Gate-Commutated Thyristor
IGCT
انجمن مهندسین برق و الکترونیک آمریکا
Institute of Electrical and Electronic Engineers
IEEE
اینورتر چند سطحی
Multi-Level Inverter
MLI
مبدل چند سطحی آبشاری مدولار شده
Modular Multilevel Cascade Converter
MMCC
مدولاسیون عرض پالس
Pulse Width Modulation
PWM
نقطه اتصال مشترک
Point of Common Coupling
PCC
کیفیت توان الکتریکی
Power Quality
PQ
حلقه فاز قفل شده
Phase Locked Loop
PLL
پریونیت
Per Unit
P.U.
مقدار مؤثر
Root Mean Square
RMS
مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی
Space Vector Pulse-Width Modulated
SVPWM
قاب مرجع سنکرون
Synchronous Reference Frame
SRF
اعوجاج هارمونیکی کل
Total Harmonic Distortion
THD
کنترل کننده یکپارچه کیفیت توان
Unified Power Quality Conditioner
UPQC
اینورتر منبع ولتاژ
Voltage Source Inverter
VSI
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
1-    مقدمه. 1
2-    رطوبت در ترانسفورماتور و تاثیر آن بر عمر عایق. 4
2-1-                                                                 اهمیت خشک کردن عایق ترانسفورماتور  4
2-2- علل تولید رطوبت در ترانسفورماتور و تاثیر آن بر عایق  8
2-3- روش­های اندازه ­گیری رطوبت موجود در عایق جامد. 14
2-3-1-. روش مستقیم. 14
2-3-2-. روش­های غیرمستقیم. 14
2-4-. پیر شدن و تعیین عمر عایق ترانسفورماتور. 19
2-5- تعیین عمر ترانسفورماتور با داشتن دمای نقطه داغ  21
3-  مروری بر روش­های خشک کردن عایق ترانسفورماتور. 23
3-1-                                                                نقش گرما و خلأ در فرایند خشک کردن  23
3-2-                                                                             انواع روش­های خشک کردن عایق ترانسفورماتور  24
3-2-1- روش استفاده از خلأ. 25
3-2-2- روش هوای داغ. 26
3-2-3-. روش گرما و خلأ. 27
3-2-4-. روش گردش روغن. 28
3-2-5-. روش خشک کردن فاز بخار. 29
3-2-6-. روش گرمایش فرکانس پایین. 30
3-3- مقایسه روش­های خشک کردن عایق. 34
3-3-1-. مقایسه از نظر سرعت جذب رطوبت. 34
3-3-2- مقایسه انرژی مورد نیاز، زمان و هزینه در روش­های مختلف  36
3-3-3- مقایسه روش گردش روغن در ترکیب با خلأ و روش گرمایش فرکانس پایین. 37
 
4-1-                                                              روش پل وتستون با ترانسفورماتور ولتاژ  38
4-2- روش اندازه گیری چهار سیمه با فیلتر پایین گذر  39
4-3-                                                                                                                       اندازه گیری مقاومت ترانسفورماتور در دستگاه گرمایش فرکانس پایین. 40
5-    ارتقای سامانه کنترلی. 41
5-1-                          مشخصات پردازنده TMS320F2812. 42
5-2-. اصلاح بردهای کنترلی. 44
5-3-. کالیبراسیون حسگرها. 44
5-3-1- اندازه گیری مقاومت اولیه سیم­پیچی­های ترانسفورماتور  44
5-3-2- پیاده سازی اندازه گیری مقاومت در چند نقطه کار  46
5-3-3- طراحی نرم افزاری برای کالیبره کردن حسگرها  47
5-4-. کنترل حلقه بسته جریان. 49
5-4-1-. طراحی کنترل کننده جریان. 51
5-4-2- شبیه‌سازی کنترل کننده جریان با بهره گرفتن از بلوک محاسبه مقدار موثر. 61
5-4-3- آزمایش کنترل کننده جریان. 62
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 سرمایه­گذاری 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