خلاصه
بهینه سازی عملکرد شبکه های سیستم قدرت با استفاده از روش های مرسوم بدلیل ذات پیچیده سیستم های شدیدا غیرخطی و غیرثابت، بسیار دشوار است. در این بررسی یک کنترلر جریان ترکیبی انطباقی هیسترزیس فازی برای فیلتر قدرت فعال موازی (SAPF) ارائه شده است. ایده هیسترزیس انطباقی مرسوم با استفاده از کنترلر منطق فازی (FLC) ترکیبی شده است و امکان برطرف کردن عدم قطعیت در سیستم را فراهم کرده است. در واقع کنترلرهای تناسبی-انتگرالی (PI) در فیلتر فعال موازی مبتنی بر یک مدل خطی سازی شده هستند که در شرایط گذرا قادر به واکنش نیست. از سوی دیگر، قابلیت بکارگیری FLC در بسیاری از زمینه های مهندسی گسترش یافته و نتایج قابل قبولی در بسیاری از شرایط کاری فراهم می سازد و در دستیابی به شرایط عالی، مانند پایداری و صلب بودن برای هر سیستمی کمک می کند. تمامی این موارد در ایجاد انگیزه به منظور استفاده از FLC در کاربری های SAPF موثر بوده است. با بکارگیری یک باند هیسترزیس انطباقی فازی، فیلتر قدرت فعال (APF) تحت شرایط گذرا و مانا قابلیت جبران پذیری بی نظیری بدست می آورد. به منظور اعتبارسنجی روش ارائه شده، این سیستم بر روی یک شبیه سازی دیجیتال بلادرنگ پیاده سازی شده و نتایج مناسبی در تایید آن گزارش شده است.
1. معرفی
شاید توان الکتریکی ضروری ترین ماده خام استفاده شده در صنعت و تبلیغات این زمانه باشد. می توان از آن به عنوان کالایی غیرمعمول نام برد چرا که بصورت یک جریان مداوم مورد نیاز است. از دید مشتریان، تامین پیوسته جنبه ای مهم است اما امروزه، با توجه به وجود بارهای غیرخطی، بنظر می رسد پیوستگی آن تحت الشعاع قرار گرفته است که تمامی آن بدلیل مسائل کیفی قدرت است. لازم است بدانیم که بار الکتریکی از نوع استاتیک نیست. اختلاف دوره کاری تجهیزات و تغییر در الگوی کاری منجر به تغییر مداوم الگوی باری می شود. این موضوع خود باعث تولید هارمونیک ها می گردد. امروزه، هارمونیک واژه ای رایج است که از زبان مشتریان در مورد دستگاه های الکتریکی می شنویم. هرچند هارمونیک های ولتاژ و جریان به خودی خود بطور نامحسوس وجود دارند، پدیده های فیزیکی ناشی از آنها کاملا ملموس هستند [1]. آثار سوء هارمونیک ها در سیستم های قدرت الکتریکی کاملا واقعی و خطاهای رخ داده ناشی از هارمونیک های جریان و قدرت در اغلب اوقات بدون هشدار است. برای کاهش انتشار هارمونیک، فیلترهای فعال و غیرفعال ارائه شده اند. با این وجود، فیلترهای غیرفعال کمبودهایی مانند مشخصات جبرانگر ثابت [2]، تشدید موازی و سری با هارمونیک های ولتاژ منبع و مشخصه فیلترکنندگی شدیدا متاثر از امپدانس منبع دارند. علاوه بر آن، ذاتا حجیم بوده و عملکرد موثر خود را با گذشت زمان از دست می دهند. به این دلایل فیلترهای فعال به عنوان راه حلی در برابر مشکلات فیلتر غیرفعال ارائه شده اند. ویژگی های جذاب فیلترهای فعال اندازه کوچکتر و قابلیت تقلیل جریان های هارمونیکی در سیستم های قدرت از طریق تزریق جریان جبرانی مساوی ولی مخالف با آن است [3-5]. با وجود این ویژگی ها، کنترل موفق فیلترهای فعال نیازمند جریان مرجع دقیقی است که منجر به جبرانسازی دقیق شده و تبدیل به هدف اصلی ما در توسعه یک کنترلر مناسب برای APF است. با این حال این مقاله بطور کامل در ارتباط تشخیص های کنترلر است. از سوی دیگر برای دستیابی به جبرانسازی با اقدام کنترلی سریع، کنترلرهای هیسترزیس استفاده می شوند. در واقع در میان روش های مختلف PWM، روش کنترل جریان PWM باند هیسترزیس بدلیل سادگی پیاده سازی آن بطور فراگیر استفاده می شود [6]. علاوه بر حلقه جریان پاسخ سریع و قابلیت محدود کنندگی جریان قله-¬ذاتی، در این روش نیازی به هیچگونه اطلاعات در مورد پارامترهای سیستم نیست. باوجود چنین مزیتی، کنترل جریان با باند هیسترزیس فیکس شده دارای این کاستی است که بسامد PWM درون یک باند تغییر می کند چرا که برای کنترل تمامی نقاط موج اصلی به ریپل جریان قله تا قله نیاز است. در واقع این موضوع منجر به افزایش تلفات کلیدزنی در سیستم می شود. به منظور پرهیز از این محدودیت ها، یک کنترلر هیسترزیس انطباقی توسط نویسنده توسعه یافته است [7]. مشخصه جالب توجه این روش آن است که می توان باند کاری را بصورت تابعی از بار و پارامترهای منبع تغذیه برنامه ریزی کرد تا عملکرد PWM بهینه سازی بهینه سازی شود. انجام چنین اقداماتی منجر به کاهش چشمگیر تلفات کلیدزنی در سیستم می شود. ارزیابی عمیق این روش کنترلی را می توان در مراجع بالایی پیدا کرد. باید یادآوری کرد که نویسندگان کنترل جریان هیسترزیس انطباقی را برای کنترل ریپل های جریان در ماشین های مغناطیسی دائمی درونی (IPM) و راه اندازهای موتور سنکرون معرفی کرده بودند. در این مقاله، این روش در فیلتر فعال موازی سه فاز چهار-¬سیم بکارگرفته شده است. کارهای تحقیقاتی [8 و 9] از کنترلر توسعه یافته برای فیلتر قدرت فعال موازی (SAPF) گزارش می دهند که برای مدل های خطی سازی شده مناسب است. با این وجود، در اینجا، این روش بطور کامل برای هر دو کنترلر PI و فازی ارائه شده است که نتایج قابل قبولی برای طیف وسیعی از شرایط کاری فراهم می سازد. علاوه بر آن، از APF در دنبال کردن مرجع دقیق جریان و کار کردن با باند بسامدی مدوله کردن قابل تنظیم می توان استفاده کرد. بنابراین با پیاده سازی چنین روشی، APF می تواند بطور عالی هارمونیک را جبرانسازی کند. برای تایید روش ارائه شده، اعتبار سنجی بلادرنگ با استفاده از شبیه ساز دیجیتال بلادرنگ (RTDS) انجام شده است. نتایج نشان می دهد که روش فازی بکار گرفته شده از نظر نرخ همگرایی و جبرانسازی هارمونیک نسبت به روش مرسوم برتری عملی دارد.
ادامه این مقاله بدین شکل آرایش یافته است: توپولوژی فیلتر فعال و استراتژی کنترل بطور خلاصه در قسمت 2 توصیف شده است. روش هیسترزیس انطباقی در بخش 3 ارائه شده است. عملکرد روش هیسترزیس انطباقی با استفاده از کنترلر PI در بخش 4 و کنترلر هیسترزیس فازی انطباقی بکارگرفته شده در بخش 5 بحث شده است. RTDSها در بخش 6 توضیح داده شده اند. نهایتا نتیجه گیری در بخش 7 آورده شده است.
این مقاله در نشریه Theiet منتشر شده و ترجمه آن با عنوان پیاده سازی بلادرنگ در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
