نحوه کلیدزنی سیکلو کانورترها به‌گونه‌ای انجام می‌شود که در خروجی ولتاژ یا جریان موردنظر ایجاد شود، پس جریان یا ولتاژ خروجی، فیلتر شده و با کنترل دامنه ولتاژ یا جریان مؤلفه اصلی می‌توان توان راکتیو را کنترل نمود.
به‌دلیل مفصل‌تر بودن مدار و همچنین پیچیده‌تر بودن آن، این نوع SVCها در عمل استفاده چندانی نداشته و بیشتر SVCهای نوع dc-ac مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ب) SVC با بهره گرفتن از مبدل dc-ac
مبدل‌های dc-ac دسته‌ای از مبدل‌ها می‌باشند که توان dc را به توان ac تبدیل می‌نمایند. این عمل با کلیدزنی یک منبع dc به‌طور مناسب و تبدیل آن به یک منبع ac انجام می‌پذیرد. اگر اینورتر منبع ولتاژ باشد به آن اینورتر منبع ولتاژ (VSI)[17] و اگر منبع جریان باشد به آن اینورتر منبع جریان (CSI)[18] می‌گویند.
ب- ۱) SVC با بهره گرفتن از اینورتر منبع ولتاژ (VSI)
همانطور که ذکر شد با پیشرفت تکنولوژی نیمه هادی‌ها، SVC جدید با نام اینورتر منبع ولتاژ (VSI) به بازار عرضه شد. VSI جبران‌کننده توان راکتیو است که تنها یک خازن نسبتاً کوچک در طرف dc آن وجود دارد.
نام دیگر این دسته از SVC، جبران‌کننده توان راکتیو ایستای پیشرفته (ASVC) یا کندانسور ایستا (STATCON) می‌باشد، نام ASVC به این دلیل بر این دسته از SVCها اطلاق شده که نسبت به SVCهای امپدانس متغیر جدیدتر و پیشرفته‌تر می‌باشند اما نام STATCON به این دلیل می‌باشد که این جبران‌کننده ایستا (فاقد جزء گردان) در حالت پایداری، مشخصه‌ های خروجی‌اش بسیار شبیه کندانسور سنکرون که دارای جزء گردان است،‌ می‌باشد از این جهت به STATIC Condensor یا STATCON مشهود شده‌اند.
ASVCها در مقایسه با سایر SVC کم حجم‌تر و اجزاء ارزان‌تر دارند.
در شکل زیر شکل تک فاز یک VSI نشان‌داده شده و در کنار آن نمودار فاز ورودی ولتاژهای VSI و ولتاژ خط به نمایش درآمده است.
شکل ۳-۱۷: شکل تک فاز یک VSI
همانطور که مشاهده می‌شود VSI توسط یک سلف (Xc) به سیستم متصل شده است که جهت فیلتر کردن هارمونیک‌های اضافی بکار می‌رود. این سلف در مقابل هارمونیک‌های فرکانس بالا، امپدانس بزرگی از خود نشان می‌دهد و مانع جاری شدن آن هارمونیک‌ها می‌شود. اگر مدار بدون تلفات درنظر گرفته شود مؤلفه اصلی ولتاژ خروجی (Vx) VSI با ولتاژ نقطه اتصال به شبکه  هم‌فاز می‌شود و جریان کشیده شده یا تزریق شده به شبکه ْ۹۰ با ولتاژ‌ها اختلاف فاز دارد.
همانطور که در شکل ۳-۱۷ ب نشان داده شده است ولتاژ خروجی VSI از ولتاژ شبکه کمتر می‌باشد، توان راکتیو توسط ASVC یا (VSI) جذب می‌شود، در صورت دیگر مطابق شکل ۳-۱۷- ج اگر ولتاژ‌ شبکه از خروجی VSI کمتر باشد، توان راکتیو به شبکه تزریق می‌شود.
یا به تعبیر دیگر همانطور که در شکل بالا یک VSI سه فاز نمایش داده شده، اگر دامنه ولتاژ خروجی بیشتر از دامنه ولتاژ‌ شبکه باشد جریان سلفی به شبکه تزریق و اینورتر توان راکتیو تولید می‌کند و اگر دامنه ولتاژ خروجی کمتر از دامنه ولتاژ شبکه باشد جریان خازنی به شبکه تزریق و جریان سلفی از شبکه کشیده شده و توان راکتیو جذب می‌شود.
نمودار V-I یک VSI در شکل زیر مشخص شده است. مشخص است که تغییر ولتاژ در حین تغییر جریان در محدوده کنترلی بسیار کم می‌باشد و با تقریب خوبی می‌توان آن را ثابت درنظر گرفت.
شکل ۳-۱۸: نمودار مشخصه V-I یک VSI
ب- ۲) SVC با بهره گرفتن از اینورتر منبع جریان CSI
در شکل زیر مدار قدرت یک اینورتر تک فاز منبع جریان نشان داده شده است. در این مدار یک سلف در سمت dc مانع از تغییرات سریع جریان شده و عملاً به‌صورت یک منبع جریان کنترل شده کار می‌کند(رشید، ۲۰۰۱).
شکل ۳-۱۹: شکل مدار قدرت یک اینورتر تک فاز منبع جریان
کلیدهای اینورتر در حالت کلی می‌تواند کموتاسیون طبیعی یا کموتاسیون اجباری باشد. اگر کلیدها به‌صورت کموتاسیون طبیعی باشد، مدار تنها قادر به جذب تنها راکتیو است، اما اگر کلیدها به‌صورت کموتاسیون اجباری باشد، علاوه بر توان راکتیو سلفی، مدار قادر به تولید توان راکتیو خازنی نیز هست.
اگر مقدار، به‌صورت کموتاسیون طبیعی باشد، زاویه روشن شدن کلیدها نسبت به ولتاژ متناوب ورودی، می‌تواند بین صفر تا ۱۸۰ تغییر کند. در نتیجه زاویه جریان خط نسبت به ولتاژ ورودی تأخیر داشته و توان راکتیو جذب می‌گردد.
هنگامیکه اینورتر به‌عنوان منبع توان راکتیو مورد استفاده قرار می‌گیرد، زاویه روشن شدن کلیدها نسبت به ولتاژ ورودی در حالت ایده آل نود درجه بوده و متوسط ولتاژ dc از نظر تئوری صفر است در نتیجه منبع dc توانی مبادله نمی‌کند(رشید، ۲۰۰۱).
۳-۴ مدل سازی فیلترهای هارمونیکی
در این بخش مدلسازی فیلترههای هارمونیکی SVC شبکه فولاد هرمزگان وعملکرد آنها در فرکانس ۵۰ هرتز با نرم افزار MATLAB SIMOLINK انجام شده است.
الف- فیلتر هارمونیک دوم
شکل ۳-۲۰: مدار هارمونیک دوم و مقدار آن
شکل۳-۲۱منحنی امپدانس- فرکانسی هارمونیک دوم
ب- فیلتر هارمونیک سوم
شکل ۳-۲۲: مدار هارمونیک سوم و مقدار آن
شکل۳-۲۳منحنی امپدانس- فرکانسی هارمونیک سوم
ج – فیلتر هارمونیک چهارم
شکل ۳-۲۴: مدار هارمونیک چهارم و مقدار آن
شکل۳-۲۵منحنی امپدانس- فرکانسی هارمونیک چهارم
د – فیلتر هارمونیک پنجم
شکل ۳-۲۶: مدار هارمونیک پنجم و مقدار آن
شکل۳-۲۷منحنی امپدانس- فرکانسی هارمونیک پنجم
ه – همه فیلترها

برای بهره‌گیری از مشخصات TCR نیاز به کنترل کننده‌ای داریم که لحظه آتش تریستور را براساس اهداف موردنظر و پردازش پارامترهای مختلف سیستم تعیین کند. پس از طراحی و اعمال چنین کنترل‌کننده‌ای مشخصه ولتاژ به جریان TCR مطابق شکل زیر می‌شود. توجه شود در حالت ماندگار نقطه کار سیستم، محل تلاقی این مشخص با خط بار سیستم خواهد بود (پادیار، ۲۰۰۷).
شکل ۶
شکل ۳-۱۲: مشخصه ولتاژ به جریان TCR همراه با خط بار
رابطه مقابل بیانگر مشخصه کنترلی شکل بالاست:
 
که  نشان‌دهنده شیب مشخصه جبران‌کننده است.
ویژگی TCR:
دارای سرعت پاسخ‌دهی سریع می‌باشد. بعد از دریافت سیگنال زمان برای تغییر توان راکتیو در مدار تکفاز TCR تأخیر حداکثر  یعنی نیم سیکل می‌باشد. البته تأخیر در سیستم اندازه‌گیری و مدار کنترل و امپدانس سیستم، باعت کاهش سرعت سیستم در حلقه کنترل تا حد ۳ تا ۱۰ سیکل فرکانس منبع می‌شود. در سیستم سه فاز حداکثر تأخیر  می‌باشد.
TCR ساختمان و کنترل ساده‌ای دارد و کنترل فازها به‌طور مستقل امکان‌پذیر است. به‌خاطر این ویژگی از TCR می‌توان برای متعادل کردن فازها استفاده کرد.
ولی TCR به‌دلیل غیر سینوسی بودن جریان، تولید هارمونیک می کند که باید آن‌ ها را فیلتر نمود.
ج: سلف کنترل شده با تریستور همراه با خازن ثابت FC-TCR[13]
TCR تنها می‌تواند توان راکتیو از سیستم جذب کند. برای آنکه بتوان توان راکتیو را با قابلیت کنترل پیوسته تولید نمود،‌ می‌توان سه خازن به‌صورت ساده یا مثلث در خروجی TCR به‌طور دائمی موازی کرد.
شکل ۳-۱۳: مدار یک FC-TCR
با سری کردن یک سلف با خازن هر فاز، فیلتری حاصل می‌گردد که هارمونیک تولیدی TCR را حذف می‌کند برای اینکه TCR به همراه خازن ثابت بتواند جریان پس فاز تولید کند باید مقدار نامی توان راکتیو TCR از مقدار نامی توان راکتیو خازن‌های ثابت بیشتر باشد(داویس، ۱۹۹۹).
حد ظرفیت خازنی این مجموعه برابر حد ظرفیت خازن‌های ثابت و حد ظرفیت سلفی آن برابر تفاضل ظرفیت‌های TCR و خازن‌های ثابت می‌باشد. در شکل زیر مشخصه ولتاژ جریان یک FC-TCR-TCR نشان داده شده است.
شکل ۳-۱۴: مشخصه FC-TCR
قابل ذکر است از این نوع SVC به‌دلیل قابلیت کنترل پیوسته توان راکتیو استفاده می‌شود.
د) سلف کنترل شده با تریستور همراه خازن سوئیچ شونده با تریستور TSC-TCR
عیب عمده ترکیب FC-TCR آن است که توان نامی TCR بایستی برابر مجمع قدر مطلق توان راکتیو سلفی SVC و توان راکتیو خازن ثابت باشد. برای رفع این عیب می‌توان به‌جای خازن ثابت از یک خازن سوئیچ شونده یا بانک خازنی سوئیچ شونده استفاده کرد و به این ترتیب ظرفیت TCR را کاهش داد. این ساختار نسبت به ساختارهای قبلی کمی پیچیده‌تر است و کنترل مشکلی دارد. حداکثر تاخیر این سیستم بعد دریافت فرمان در سیستم تکفاز  و در سیستم سه فاز ساده  است(داویس، ۱۹۹۹).
شکل۳-۱۵: نمودار مدار TSC-TCR
۳-۳-۲-۲- انواع SVC با بهره گرفتن از مبدل‌های الکترونیک قدرت
در مرجع (رشید، ۲۰۰۱) یک منبع ولتاژ یا منبع جریان را با بهره گرفتن از کلیدهای قدرت مانند انواع BJT، MOSFET، IGBT، GTO یا تریستور با مدار کموتاسیون اجباری می‌توان به گونه‌ای کلیک زد که یک منبع ولتاژ یا منبع جریان ac با فرکانس مولفه اصلی برابر با فرکانس سیستم قدرت ولی فاز و دامنه قابل کنترل در خروجی مبدل ایجاد شود.
حال اگر این منبع قابل کنترل از طریق یک فیلتر به شبکه قدرت وصل شود می‌توان با تنظیم دامنه منبع ایجاد شده و جریان کشیده شده از خط انتقال، توان راکتیو را کنترل نمود.
وظیفه اصلی این فیلتر حذف‌ هارمونیک‌های اضافی ولتاژ یا جریان می‌باشد و دراینورترهای منبع ولتاژ، امپدانس سلفی فیلتر عاملی برای کنترل جریان راکتیو کشیده شده یا تزریق شده به باس بینهایت می‌باشد منبع مورد استفاده می‌تواند به‌صورت مستقل از سیستم قدرت مانند باطری بوده یا با بهره گرفتن از انرژی شبکه قدرت و توسط سلف و خازن ایجاد شود.
در شرایط ایده‌آل که تلفاتی وجود ندارد مبدل به‌گونه‌ای کنترل می‌گردد که جریان کشیده شده از سیستم قدرت ْ۹۰ یا ْ۹۰- نسبت به ولتاژ خط انتقال اختلاف فاز داشته باشد، ولی در شرایط واقعی که سیستم تلفات دارد، برای تأمین این تلفات اختلاف فاز ْ۹۰ یا ْ۹۰- نبوده و اندکی کمتر یا بیشتر است.
در SVCهای که از مبدل الکترونیک قدرت برای تولید توان راکتیو استفاده می‌شود توان راکتیو پس‌فاز و پیش‌فاز تنها با یک سری تجهیزات و تنها با تغییر نحوه کنترل کلیدها تولید و تنظیم می‌شود. البته ممکن است مقدار نامی تجهیزات به‌منظور تولید توان راکتیو پس فاز و پیش‌فاز اندکی افزایش یابد. به‌علاوه با اعمال کنترل متناسب، توان راکتیو به‌طور پیوسته از تعداد نامی پیش‌فاز تا مقدار نامی پس‌فاز کنترل می‌گردد. در این SVC ها با بهره گرفتن از مبدل، به‌جای امپدانس، جریان خروجی به‌مقدار نامی خود محدود شده و لذا توان راکتیو تولیدی متناسب با ولتاژ است. بنابراین در شرایط اضطراری که ولتاژ کاهش می‌یابد و نیاز به تولید توان راکتیو حداکثر می‌باشد، SVC با بهره گرفتن از مبدل الکترونیک قدرت، توان راکتیو بیشتر نسبت به SVCهای امپدانس متغیر به توان نامی مشابه، تولید می‌کند(رشید، ۲۰۰۱).
از مزایای دیگر این SVCها، حداقل شدن عناصر ذخیره کننده انرژی است. زیرا دراین نوع SVCها توان راکتیو توسط سلف یا خازن تولید نمی‌شود و از آنان فقط به‌عنوان فیلتر برای حذف هارمونیک استفاده می‌شود.
به‌علاوه با افزایش فرکانس کلیدزنی اندازه سلف و خازن به کار رفته کوچک می‌شود. این امر سبب کاهش قیمت تجهیزات موردنظر شده و باعث کوچک و مجتمع شدن SVC و اشغال فضای کمتر می‌شود.
در این نوع SVCها چون سلف و خازن به‌طور مستقیم در مدار قرار نمی‌گیرند، امکان تشدید با عناصر شبکه از بین خواهد رفت. در این‌جا برخلاف SVCهای امپدانس متغیر که بسته به نوع آن‌ ها دارای یک تأخیر ذاتی کوچک (حداقل نیم سیکل در TCR) در پاسخ به سیگنال فرمان بودند، SVC به‌طور لحظه‌ای قابل کنترل است و هرچه قدر فرکانس کلیدزنی بالا باشد، این قابلیت افزایش یافته و پاسخ آن‌ ها سریع‌تر می‌شود.
در حالت کلی برای تولید توان راکتیو پیش‌فاز و پس‌فاز بایستی کلیدهای به‌کار رفته دراین نوع مبدل‌ها از نوع کموتاسیون اجباری بوده و برای حداقل شدن هارمونیک‌ها، فرکانس کلیدزنی تا حد ممکن بالا باشد.
بنابراین در این نوع SVCها هر نوع کلیدی را نمی‌توان استفاده کرد و قیمت و فرکانس کلیدزنی آن‌ ها نقش تعیین‌کننده‌ای در اقتصادی یا غیراقتصادی شدن SVC ایفا می‌کند.
عیب عمده این SVCها در مقایسه با SVCهای امپدانس متغیر، کنترل پیچیده آن‌ ها می‌باشد، به‌ خصوص اگر از آن برای جبران عدم تعادل استفاده می‌شود. در حالت کلی SVC با کلیدهای الکترونیک قدرت به دو دسته تقسیم می‌شوند. در دسته اول SVC با بهره گرفتن از یک مبدل فرکانس ac-ac ساخته می‌شود و در دسته دوم با بهره گرفتن از یک مبدل dc-ac (رشید، ۲۰۰۱).
الف) SVC با بهره گرفتن از مبدل مستقیم[۱۴] ac-ac
در مرجع (رشید، ۲۰۰۱) مبدل‌های ac-ac توان را از یک سیستم ac به سیستم ac دیگر با دامنه، فرکانس متفاوت منتقل می‌کنند. سیستم ac می‌تواند تک‌فاز یا سه فاز باشد. در حالت کلی امکان انتقال توان راکتیو یا حقیقی وجود دارد. مبدل‌های ac- ac به دوگونه تقسیم می‌شوند. در نوع اول یک واسطه dc بین دو سیستم[۱۵] ac وجود دارد. در گونه دوم بین دو سیستم ac هیچ واسطه‌ای قرار ندارد که به آن سیکلو کانورتر[۱۶] گویند. هر یک از مبدل‌های نوع اول و دوم را می‌توان به‌طور مستقل کنترل نمود.
شکل زیر انواع مختلف این مبدل را نشان می‌دهد. منبع ac اول می‌تواند مستقل باشد یا اینکه هر دو به یک شبکه ac اصلی متصل باشند. در هر صورت روش کنترل آن‌ ها مشابه SVCها با مبدل dc-ac است با این تفاوت که در این‌جا، دو مبدل وجود دارد که کنترل آن‌ ها از هم مستقل است.
شکل ۳-۱۶: انواع مختلف مبدل‌های ac-ac

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

۱- ترانسفورماتور کاهنده بین شین ولتاژ بالای شبکه (HV) و شینه ولتاژ متوسط (MV) که محل نصب SVC می‌باشد.
۲- SVC و اجزاء آن
۳- فیلترهای هارمونیکی در فرکانس اصلی حالت خازنی دارند.
۴- خازن‌ها و سلف‌هائی که بطور مکانیکی قطع و وصل می‌شوند. (MSC)[8]، (MSR)[9]
۵- سیستم کنترل SVC
در شکل زیر نمودار تک‌خطی یک SVC نشان داده شده است. SVC در این مدل از نوع جبران‌کننده ترکیبی [۱۰] می‌باشد یعنی ترکیبی از TCR و TSC ( نارین و جایوجی، ۱۹۹۹).
شکل ۳-۷: نمودار تک خطی SVC
همچنین مشخصه نمودار ولتاژ- جریان SVC که در شکل زیر نشان داده شده است، بیانگر نواحی کار SVC در حالت ماندگار است.
شکل ۳-۸: نمودار ولتاژ- جریان یک SVC
زمانی که SVC داخل ناحیه کنترلی خودکار می‌کند قادر به تأمین ولتاژی تقریباً ثابت در پایانه خود می‌باشد، بنابراین رفتار این قسمت از مشخصه معادل با یک منبع ولتاژ ایده‌آل سری با راکتاس X و نمایش‌دهنده شیب شخصه (در این ناحیه) و یا یک سوسپتانس کنترل شده با ولتاژ در نقطه اتصال به شبکه می‌باشد. این شیب در حدود ۱ الی ۵ درصد می‌باشد( نارین و جایوجی، ۱۹۹۹).
در حالت کلی می‌توان SVC را به صورت یک بار راکتیو یا بار سوسپتانسی در نظر گرفت که توان راکتیو مثبت این بار، رفتار SVC در ناحیه سلفی و توان راکتیو منفی، رفتار SVC در ناحیه خازنی را نشان می‌دهد.
۳-۳-۲- انواع و ساختار SVC‌ها
همانطور که در بخش قبل ذکر شد SVC‌ها به دو گروه امپدانس متغییر و مبدل الکترونیک قدرت تقسیم می‌شوند که در این بخش به طور مختصر به بررسی انواع آن خواهیم پرداخت.
۳-۳-۲-۱- انواع SVCامپدانس متغیر
الف) خازن سوئیچ شونده با تریستور TSC[11]
در شکل زیر اصول کار یک TSC مشخص شده است. مدار TSC شامل یک خازن، دو تریستور به عنوان کلید، یک سلف کوچک می‌باشد. سوسپتانس جبران‌کننده توسط کنترل کردن تعداد خازن‌های در حال هدایت تنظیم می‌شود(اتمن، ۲۰۱۱).
شکل ۳-۹: نمودار تک‌خطی TSC
همواره هر خازن برای مجموعه‌ای از نیم سیکل‌ها هدایت می‌کند. سوسپتانس کل ترکیبی از K سوسپتانس تکی خواهد بود. بنابراین تغییرات توان راکتیو به صورت پله‌ای خواهد بود. حداکثر پله‌ها برای تعداد معین K سوسپتانس زمانی حاصل می‌شوند که تمامی آنها متفاوت باشند.
قراردادن سلف کوچک سری در این مجموعه به منظور محدود کردن اثر کلیدزنی گذرا و میرا نمودن جریان هجومی و تشکیل یک فیلتر برای حذف هارمونیک‌ها می‌باشد. تولید هارمونیک در TSC بسیار کم است. بعبارتی جریان تقریباً سینوسی می‌باشد. ولی به دلیل وجود تشدیدهای خطرناک سری با سیستم قدرت در فرکانس‌های هارمونیکی، بایستی در انتخاب امپدانس سلف سری با توجه به ظرفیت  هماهنگ‌سازی دقیق صورت گیرد.
ب: سلف کنترل شده با تریستور TCR[12]
مدار تک‌فاز آن در شکل ۴ نشان داده شده است. مدار TCR شامل یک سلف و دو تریستور به عنوان کلید است و با کنترل زاویه آتش تریستورها می‌توان جریان سلف را از صفر تا بیشترین تعداد کنترل نمود.
شکل ۳-۱۰: مدار یک TCR
اگر در زمانی که ولتاژ بیشتر است تریستور روشن شود، جریان کاملاً از سلف عبور می‌کند. این جریان حالت سلفی دارد و فاز جریان از فاز ولتاژ ْ۹۰ عقب است. جریان بدلیل تلفات سلف که در حدود ۵/۰ تا ۲ درصد توان راکتیو می‌باشد، دارای سلف کوچک هم فاز با ولتاژ می‌باشد (جی میلر، ۱۳۷۲).
اگر روشن‌شدن تریستورها به طور یکسان به تعویق افتد، شکل موج‌های مختلفی حاصل می شود که هرکدام متناظر با زاویه آتش مربوطه می‌باشند در اثر افزایش زاویه آتش یا کاهش زاویه هدایت  مؤلفه اصلی هارمونیک جریان کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر اندوکتانس سلف افزایش می‌یابد و در نتیجه جریان و توان راکتیو کاهش می‌یابد.
در اثر افزایش زاویه آتش تلفات توان در تریستور و سلف هم کاهش یافته و شکل موج به میزان بیشتری از شکل سینوسی خارج می‌شود. به عبارت دیگر TCR جریان هارمونیک تولید می‌کند. اگر زاویه‌های آتش در دوتریستور یکسان باشد، تمامی هارمونیک‌های ایجاد شده فرد می‌باشد. نامساوی بودن زاویه آتش برای دو تریستور علاوه بر آنکه منجر به تولید مؤلفه‌های هارمونیک زوج و مولفه dc می‌شود، منجر به تنش حرارتی نابرابر در زوج تریستورهای نیز می‌گردد(جی میلر، ۱۳۷۲).
شدت جریان لحظه‌ای می‌توان توسط رابطه زیر بیان نمود:
 
در رابطه فوق  مقدار متوسط ولتاژ (rms) و  را کتانس سلف در فرکانس اصلی برحسب اهم،  زاویه آتش و  زاویه هدایت تریستور می‌باشد که رابطه  بین  زاویه آتش و  و زاویه هدایت، برقرار است.
از طریق تحلیل سری فوریه، مؤلفه اصلی جریان به شکل زیر بیان می‌شود:
 
که  سوسپتانس قابل کنترل SVC در فرکانس اصلی شبکه است که توسط زاویه هدایت به شکل زیر کنترل می‌شود:
 
کنترل سوسپتانس توسط زاویه هدایت به کنترل فاز موسوم می‌باشد که در شکل زیر داده شده است:
شکل۳-۱۱: نمودار سوPESTAN(به خاطر محدودیت سایت در درج بعضی کلمات ، این کلمه به صورت فینگیلیش درج شده ولی در فایل اصلی پایان نامه کلمه به صورت فارسی نوشته شده است)س برحسب زویه هدایت
با توجه به شکل بالا می‌توان گفت:
 

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  ۴۰y.ir  مراجعه نمایید.

در زمان t1 قوس خاموش و جریان تغییر پلاریته می دهد. ولتاژ قوس برابر ولتاژ گداز مذاب می شود وقتی که ولتاژ گداز مذاب به ولتاژ مذاب در زمان t2 افزایش مقدار بدهد، قوس شروع به ذوب و ثابت ماندن ولتاژ قوس Vs می شود. چون اختلاف بین جریان در زمان t1 و t2 خیلی کوچک است جریان صفر فرض می گردد. توضیحات فوق را می توان در قالب مدل کلیدزنی زمانی شکل ۳-۴ نمایش داد. سطح ولتاژ UB به طول قوس ناشی از شرایط بهره برداری بستگی دارد. در این مدل ولتاژ تقریبی قوس UB و تخمین کلیدزنی t1و t2عوامل مهمی در دقت بشمار می روند.
مدل(۵)
مرجع (مونتاناری و همکاران، ۱۹۹۳) مدار معادل دیگری را بیان می کند که یک بار کوره قوس را در شکل ۳-۵ نشان می دهد. این مدار بر پایه مشابه مدل (۱) بصورت VIC طراحی شده است :
شکل ۳-۵: مدار معادل مدل۵
ولتاژ قوس بصورت ولتاژ منبع تغذیه با موج مربعی (مقدار آن Uac که به نام نگهدارنده قوس نامیده می شود) با یک مقاومت منفی در خلال فرایند ذوب قوس در نظر گرفته می شود. از اینرو زمان عملکرد نقطه شروع قوس برروی شکل موج جریان قوس تاثیر زیادی می گذارد، و عامل اصلی در تعیین دقت شبیه ساز است.
۳-۲-۱-۲- تجزیه و تحلیل حوزه فرکانس
در روش آنالیز حوزه فرکانس جریان و ولتاژ را توسط اجزاء هارمونیکشان بررسی می کند و می تواند بصورت منبع ولتاژ هارمونیک و حل حوزه هارمونیکی و تکنیک معادله دیفرانسیل غیرخطی درجه بندی شود.
الف : روش منبع ولتاژ هارمونیک :
مدل (۶) (HVS)
روشHVS ابتدا توسط تبدبلات فوریه از طریق شکل موج ولتاژ قوس در بدست آوردن اجزا هارمونیک بکار گرفته می شود و سپس اجزا هارمونیک جریان از طریق اجزا هارمونیک ولتاژ قوس محاسبه و تعیین می گردد (مونتاناری و همکاران، ۱۹۹۴) از آنجا که پلاریته ولتاژقوس خیلی سریع تغییر کرده در مرجع (۹) ولتاژ قوس بصورت موج مربعی با مقدار Ud در نظر گرفته می شود.که درفرمول (۷) فرکانس سیستم، Ua(t) ولتاژ قوس و بعد سری فوریه Ua(t)بشرح زیر بیان می شود :
(۳-۲-۷) Ua(t) =
With k=1,3,5,7,…
ولتاژ تغذیهVg و امپدانس شبکه Zkدر فرکانس هارمونیک kthباشد. فرض می شود که جریان صفر باشد وقتی که پلاریته ولتاژ تغییر می کند.
شکل زیر مدار معادل محاسبه اجزا هارمونیکkth وقتی Uak ولتاژ هارمونیک منبع تغذیه باشد را نشان می دهد:
شکل ۳-۶ : مدار منبع ولتاژ هارمونیک
در این مدل فرض می شود که بار کوره قوس حداکثر توان را در فرکانس اصلی دریافت می کند که این امر در بهره برداری کوره قوس واقعی صحت ندارد و دارای خطای منبع تغذیه می باشد.
مرجع (تانگ و همکاران، ۱۹۹۷) روش حل حوزه هارمونیکی یک معادله دیفرانسیل غیرخطی را بیان می کند. در این مدل بار کوره قوس از طریق معادله تعادل انرژی ظاهر می شود، که در واقع یک معادله دیفرانسیل غیرخطی از شعاع و جریان قوس می باشد. شکل موج شعاع قوس را می توان از شکل موج جریان محاسبه نمود. و روش استفاده شده در اینجا روش (Harmonic-Newton-Raphson) می باشد.
بصورت یک قانون و قاعده جریان و شعاع قوس با بیان تحلیلی ولتاژ قوس نیز می توان محاسبه نمود. در این روش از تعدادی پارامترهای آزمایشی و تجربی برای انعکاس عملکرد کوره قوس استفاده می شود. از اینرو این روش بستگی به فرمول تجربی دارد که در بارهای مختلف کوره قوس از یکدیگر تفاوت دارند و در این مبحث اشاره ای به مدل شبیه سازی شده نگردیده است.
۳-۳ – دسته‌بندی SVC‌ها
SVC‌ها به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند:
۱- SVC نوع امپدانس متغیر
در روش امپدانس متغیر که قدیمی‌تر می‌باشد با وارد یا خارج شدن عناصر ذخیره‌کننده انرژی که قادر به تولید یا جذب توان راکتیو هستند یا با کنترل جریان عبوری از آنها توان راکتیو کنترل می‌شود.
از انواع SVC‌های امپدانس متغیر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
الف) خازن سوئیچ شونده تریستوری (TSC)[3]
ب) سلف کنترل شده با تریستور (TCR)[4]
ج) سلف کنترل شده با تریستور همراه با خازن (FC-TCR)[5]
د) سلف کنترل شده با تریستور همراه خازن سوئیچ شونده با تریستور TSC-TCR
۲- انواع SVC با بهره گرفتن از مبدل‌های الکترونیک قدرت
در این روش از عناصر ذخیره‌کننده انرژی مانند سلف یا خازن به طور واقعی و به منظور تولید توان راکتیو استفاده نمی‌شود، بلکه از یک مبدل الکترونیک قدرت و از خاصیت غیرخطی بودن آن برای تولید یا جذب توان راکتیو استفاده شده است و با کنترل نحوه کلیدزنی کلیدهای قدرت، توان راکتیو کنترل می‌شود(رشید، ۲۰۰۱).
از انواع این قسم SVC می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
الف) با بهره گرفتن از مبدل مستقیم[۶] ac/ac
ب) با بهره گرفتن از مبدل dc/ac
ج) با بهره گرفتن از اینورتر منبع جریان
د) با بهره گرفتن از اینورتر منبع ولتاژ
۳-۳-۱- اصول و مدل SVC
یک سیستم ایستای توان راکتیو SVS[7]در حالت کلی دارای اجزاء زیر می‌باشد:

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  fumi.ir  مراجعه نمایید.

شکل ۳-۲ : مدل (۲) منحنی مشخصهV-I
ازآنجاکه پلاریته ولتاژقوس خیلی سریع تغییر می کند، در این مدل از زمان صعود ولتاژ صرف نظر شده است. که در نتیجه تغییر ناگهانی ولتاژ قوس، در زمان صفر شدن جریان اتفاق می افتد. بنابراین نیم سیکل مثبت منحنی VICبصورت زیر بیان می شود:
(۳-۲-۳)
که در این رابطه sign تابع علامت است.
vو ولتاژ و جریان کوره می باشند Cو D اعداد ثابت وVat ولتاژی است که به طول قوس بستگی دارد و رابطه آن با طول قوس به صورت زیر است:

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  fumi.ir  مراجعه نمایید.

(۳-۲-۴) Vat = A + B.L

Vat بر حسب ولت و L طول قوس بر حسب cm می باشد.
A,B ضرایب ثابتی هستند که از فرمول های تجربی به دست می آیند. با در نظر گرفتن طول قوس ثابت و درنتیجه Vatثابت، مشخصه ولتاژ- جریان، ثابت و مستقل از زمان می باشد. در این حالت کوره، فلیکر ولتاژ در نقطه اتصال مشترک (PCC) تولید نمی کند.
مدل(۳)
یک تقریب غیرخطی از منحنی مشخصهVIC را بیان می کند(کوسکو و تامپسون، ۲۰۰۷). در این مدل فرایند ذوب به سه بخش تقسیم می شود:
شکل ۳-۳: مدل (۳) منحنی مشخصهV-I
در بخش اول جرقه از خاموشی به روشن شدن می باشد. مقدار ولتاژ ازمقدار ولتاژ خاموش-Vex به ولتاژ روشن شدن قوس Vig افزایش می یابد. کوره قوسی مثل یک مقاومت عمل می کند و پلاریته جریان قوس از -i3به i1 تغییرمی کند.
بخش دوم شروع فرایند ذوب می باشد. در اینجا یک افت ولتاژ ناگهانی دو سرالکترود به وجود می آید از اینرو ولتاژ قوس از Vig به Vst کاهش می یابد. و جریان قوس مقدار کمی از i1 به i2 افزایش می یابد. در این تقریب افت ولتاژ بصورت نمایی در نظر گرفته می شود:
بخش سوم فرایند ذوب معمولی قوس می باشد. ولتاژ قوس به طور یکنواخت و آرام از مقدار VstبهVex کاهش پیدا می کند. از اینرو فرایند ذوب بیشتر نیم سیکل را دربر می گیرد، و مقدار آن Vmفرض می گردد. چون جریان قوس تا مقدار ماکزیمم آن افزایش می یابد قبل از آنکه به I3 کاهش یابد. در این حالت منحنی مشخصه VIC به دو قسمت افزایش و کاهش جریان تقسیم می شود و قبل از تقریب هر قسمت VIC می تواند توسط معادله (۳-۲-۵) بیان شود:
(۳-۲-۵)
که در آن R1,R2,R3 متناظر با شیبهای هر قسمت از مشخصه می باشند. همچنین داریم :
(۳-۲-۶)
قابل ذکر است اصلاحاتی در رابطه (۳-۲-۵) نسبت به رابطه (۳-۲-۱) صورت گرفته است.
در این روش سطح ولتاژ اصلی Vmبصورت تابعی از طول قوس برروی Vigو Vst منعکس شده و Vex متناسب باVm فرض شده است. از تمامی روابط فوق (مدلهای ۱و۲و۳) می توان کوره قوس را توسط مدار زیرشبیه سازی کرد :
شکل۳-۳: مدار سیستم کوره شبیه سازی شده درMATLAB
ب : روش مدار معادل حوزه زمان(TDEC)
برخلاف روش VICاین روش به شکل یک مدار معادل ساخته شده از منبع ولتاژ و مقاومت ها می باشد که مطالعه VIC و شکل موج جریان و ولتاژ قوس را دربر دارد. در حقیقت روش (TDEC)ساده شده ترین روش VICاست که با دقت زیاد انجام می شود :
مدل(۴)
مرجع (جان و وارن، ۲۰۰۰) یک مدل کلیدزنی زمانی می باشد. چون در این حالت گداز مذاب در کوره قرار دارد، مدار معادل که در مرجع (جان و وارن، ۲۰۰۰) وجود دارد بنحوی که در شکل زیر نشان داده شده تغییر می کند:
شکل ۳-۴: مدار معادل مدل۴

یک کوره قوسی می تواند یک بار نامتعادل غیرخطی و بارمتغیر نسبت به زمان باشد که می تواند مشکلاتی را در کیفیت شبکه برق فراهم کند. یک بارکوره قوسی می تواند منجر به نامتعادلی هارمونیک ها و هامونیک های داخلی و نوسانات خفیف ولتاژ گردد. خاصیت دینامیکی(جنبشی)کوره قوسی نیز در منحنی مشخصه ناموزون شکل زیر نشان داده شده است.
شکل ۳-۱: مدل (۱) منحنی مشخصه V-I
داشتن یک مدل سه فاز دقیق کوره قوس برای مطالعه هارمونیکی وجبران سازی فلیکر (نوسانات) ضروری بنظر می رسد. چون فرایند ذوب یک فرایند تصادفی و متغیر است، داشتن یک مدل دقیق برای کوره قوسی پیچیده ومشکل است(hoshmand et al.,2008).
عواملی که روی عملکرد کوره تاثیر دارند عبارتند از:
موادی که ذوب می شوند و موادی که عمل خلوص سازی انجام می دهند[۱]
موقیت الکترودها
نحوه کنترل بازوی الکترودها
ولتاژ سیستم تغذیه و امپدانس ها می باشند.
بنابراین توضیح کوره بستگی به موارد زیر دارد:
ولتاژ قوس
جریان قوس
طول قوس(توسط موقعیت الکترودها تعیین می شود)
در حال حاضر روش های متعددی برای مدل سازی کوره قوسی سه فاز وجود دارد، بطور کلی این روش ها به دو ودسته حوزه زمان و حوزه فرکانس تقسیم بندی می شوند جزییات این مدل کوره های قوس بصورت زیرتعریف می گردند:
۱)روش منحنی مشخصه V – I(تینگ و همکاران، ۱۹۹۷)
۲)روش مدار غیرخطی حوزه زمان(مونتاناری و همکاران، ۱۹۹۴)
۳)روش منبع ولتاژ هارمونیکی(آچا و کلودیو، ۲۰۰۴)
۴)روش حل معادله دیفرانسیل غیرخطی هارمونیکی (تانگ و همکاران ۱۹۹۷)
۵)روش فرایند تصادفی(بلزیک و پاپیک، ۲۰۰۳)
منحنی مشخصه V-I که درمرجع(کوسکو و تامپسون، ۲۰۰۷) آمده ساده و مستقیم است که می تواند در شرایط کار خاص جوابگو باشد و ساده سازی منحنی مشخصه V-I عامل اصلی در دقت آن می باشد. (مرجع۸-۷)روش منبع ولتاژهارمونیکی که درمرجع (مونتاناری و همکاران ۱۹۹۴) به آن اشاره شده است بر اساس مطالعه یک نوع مشخص از شکل موج ولتاژ قوس طراحی شده است. مشکل موجود در این شکل موج ولتاژ سیستم کوره قوسی است که نمی تواند حداکثر توان را منتقل سازد. یک روش تعریف شده درمرجع (سامت و همکاران، ۲۰۰۸) به خوبی می تواند مدل سازی کوره قوس را نشان دهد. اما این روش بر اساس یک فرمول تجربی قرارگرفته است. روش حل معادله غیرخطی هارمونیکی بستگی به شرایط کار و موقعیت و شرایط جغرافیایی سیستم دارد. روش فرایند تصادفی می تواند منعکس کننده عملکرد سیستم کوره قوسی باشد، اما در این روش برای بررسی های نوسانات ولتاژ اهمیت زیادی دارد(Varadan et al.,1996).
درنتیجه مقایسه تفاوت مدل های کوره قوسی شش مدل درحوزه زمان وفرکانس بیان می گردد.
۳-۲-۱ مدل های کوره قوس
۳-۲-۱-۱ روش مطالعه و بررسی حوزه زمان
در مرجع روش حوزه زمان یکی از دو روشی است که براساس مطالعه سیستم کوره قوس استوار است برای مطالعات هارمونیک، (FFT[2]شکل موج واقعی اعمال شده است که به اجزاء هارمونیک در روش حوزه فرکانس خواهیم رسید) می توان بصورت روش منحنی مشخصه V-I و روش مدار معادل دسته بندی نمود:
الف : روش مشخصه V-I (VIC ) :
روش VIC از تحلیل های عددی برای حل معادله دیفرانسیلی توصیف کننده کوره استفاده می کند.
از آنجا که VICهای متفاوت شکل موج های متفاوتی برای ولتاژ کوره می دهند در این بحثVIC های
متفاوتی را برای بدست آوردن مدل های متفاوت بررسی می کنیم.
مدل(۱)
شکل زیر نشان دهنده یک منحنی مشخصه واقعی V – Iبصورت خط چین درمرجع(تینگ و همکاران،۱۹۹۷) می باشد. فرض براین است که ولتاژشروع جرقه(Vig)وولتاژتحریک (Vex) توسط طول قوس درخلال عملکرد کوره قوسی تعیین می گردد.R1 وR2 را شیب های خطوط OAو ABدر نظر می گیرند.
شکل ۳-۲ : مدل (۱) منحنی مشخصه V-I
در یک سیکل کاری منحنی مشخصه V-I بشرح زیر تعریف می شود:
(۳-۲-۱)
که در آن : i1 جریان روشن کننده قوس وi2: جریان خاموش کننده قوس می باشند و به صورت زیر تعریف می شوند:
(۳-۲-۲)
مدل (۲)
نوع دیگر ساده شده از منحنی مشخصه VIC (ازگان و ابور، ۲۰۰۲) درشکل ۳-۲ نشان داده شده است :

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

۷۵۰

۰٫۰۸۱۲

۰٫۰۱

۲۶٫۵۶۳

۸۰۰

۰٫۶۹۶۶

۰٫۱۱

۲۴۲٫۱۲۴

۸۵۰

۰٫۰۸۲۱

۰٫۰۱

۳۰٫۲۲۱

۹۰۰

۰٫۶۴۲۷

۰٫۱۱

۲۴۹٫۶۹

۹۵۰

ضریب کیفیت با فرضیات زیر درPCC 230KV انجام می شود:
با فرض اینکه EAF1 و EAF2 و LF1 و LF2 در بدترین نقطه کاری می باشند و SVC1 و SVC2 هر کدام بر روی باسبار MV 33KV در مدار هستند. شبیه سازی ضریب کیفیت را در PCC 0.97 نشان می دهد.
فصل سوم: مدل سازی و شبیه سازی شبکه برق فولاد هرمزگان جنوب
۳-۱- مقدمه
از جمله بارهای غیر خطی و بسیار پر کاربرد در صنعت، کوره های قوس الکتریکی می باشند که تاثیر زیادی بر کیفیت توان شبکه دارند. بطوریکه امروزه ظرفیت کوره الکتریکی درسطح جهان بطور پیوسته با سرعت قابل ملاحظه ای رو به افزایش است. مهمترین مبحث در کوره های قوس، چگونگی مدل سازی قوس الکتریکی در آنها می باشد. تاکنون مدلهای فراوانی برای قوس الکتریکی بیان شده است (ژنگ و مکرام، ۱۹۹۸) که در این فصل به بررسی این مدل ها می‌پردازیم.
۳-۲- بررسی و شبیه سازی چند مدل کوره قوس
به منظور بررسی های هامونیک می توان از روش و مدل های مختلف کوره های قوسی استفاده نمود و بطور کلی این مدل ها به روش های حوزه زمان و حوزه فرکانس تقسیم بندی شده اند.
در این مبحث تفاوت بین این دو روش تشریح و ارزیابی می گردد. و شش نوع مدل برای کوره های قوسی در حوزه زمان و فرکانس انتخاب شده اند تا اثرات آن روی پارامترهای هارمونیکی مورد مطالعه قرارگیرد. نتایج شبیه سازی نیز بدست آمده است و مقایسه این نتایج نشان می دهد تا زمانیکه اختلافی بین روش های حوزه زمانی و فرکانسی وجود داشته باشد، مدل های مختلف کوره قوس روی شکل موج ولتاژ و درصد اجزا هارمونیک شبکه توزیع موثر است(collantes et al,1997).

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

در این بخش به بررسی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی می پردازیم. مهمترین پارامتر برای چک کردن اثر هارمونیکها در شبکه بررسی امپدانس شبکه می باشد. فرکانسی که بیشترین پیک امپدانس در آن رخ می دهد نقطه رزونانس موازی نامیده می شود. EAF و LF بارهای غیر خطی و منابع تولید جریانهای هارمونیکی می باشند و ممکن است این فرکانسها با امپدانس شبکه ایجاد رزونانس کنند. که در حقیقت این رزونانس باعث تولید اضافه ولتاژ در شبکه می گردد و این اضافه ولتاژ ها برای اجزا شبکه خطرناک هستند. که در شکلهای زیر چیدمان SVC موجود منحنی امپدانس شبکه با امپدانس سیستم قدرت مقایسه می‌شود(منوال SVC).
شکل ۲-۹: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی با مقاومت میرا کننده در هارمونیک دوم
اثر مقاومتهای میرا کننده برای پیک رزونانس شبکه میتواند با منحنی امپدانس بدست آمده بدون مقاومت در شکل زیر با شکل قبل مقایسه گردد.
شکل ۲-۱۰: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی بدون مقاومت میرا کننده در هارمونیک دوم
همانطور که مشاهده می شود با حضور مقاومت میرا کننده در فیلتر هارمونیک دوم همه پیکهای امپدانس به طور چشم گیری کاهش می یابند و عمدتا یکی از اجتناب کننده ترین عوامل تقویت جریانهای هارمونیکی می باشند. سپس احتمال خارج شدن هر فیلتر توسط شکلهای زیر مقایسه می شود.
شکل ۲-۱۱: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی با از مدار خارج کردن هارمونیک دوم
شکل۲-۱۲: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی با از مدار خارج کردن هارمونیک سوم
شکل ۲-۱۳: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی با از مدار خارج کردن هارمونیک چهارم
شکل ۲-۱۴: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی با از مدار خارج کردن هارمونیک پنجم
شکل ۲-۱۵: منحنی امپدانس شبکه و فیلترهای هارمونیکی با از مدار خارج کردن هارمونیک چهارم و پنجم
تجزیه و تحلیل نشان می دهد که از مدار خارج کردن فیلترهای هارمونیکی ۳ و ۴ باعث ایجاد مقدار خیلی زیاد امپدانس تولید شده توسط جریانهای هامونیکی می گردد (هارمونیکهای تولید شده توسط EAF و LF).
به عنوان مثال قدرت اتصال کوتاه تا حد زیادی افزایش یافته و با تغییر مشخصات امپدانس باعث ایجاد تنش قابل توجهی بر روی تجهیزات می گردد (منوال SVC).
بنابر این پیشنهاد میگردد که بدون حضور فیلترها در مدار سیستم شروع به کار نکندبه استثنای فیلتر هارمونک پنجم و یا هر دو فیلتر ۴ و ۵ که مقدار کمی امپدانس مشاهده می گردد. در این حالت عملیات بدون تنشهای سنگین برای SVC مقدور می باشد اما محدود کردن پارامترهای کیفیت توان THD، OHD و EHD تضمین نمی‌گردد.
۲-۳-۱۰-۲- ارزیابی اثر هارمونیک های ولتاژ و جریان بر THD و ضریب کیفیت توان در PCC
هدف از این بخش آنالیز و تجزیه وتحلیل جریانهای هارمونیکی در شبکه تغذیه ۲۳۰KV در نقطه اتصال مشترک PCC می باشد. بنابر این تجزیه وتحلیل فوریه در PCC انجام می شود طیف بدست آمده از تجزیه وتحلیل در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل ۲-۱۶: طیف هارمونیکهای ولتاژ در PCC
مقادیر هارمونیک های جریان و ولتاژ در PCC محاسبه و نتایج زیر بدست می آید. این مقادیر نشان می دهند که OHDو EHD در شرایط طبیعی قابل قبول هستند مقادیر محاسبه شده از اعوجاج هارمونیکی در PCC از شبیه سازی THD=0.51 را نشان می دهد (منوال SVC).
جدول ۲-۱۲: مقادیر هارمونیک های جریان و ولتاژ در PCC

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

با جابجا کردن توان راکتیو توسط تپ ترانسفورماتورها
از طریق کم کردن راکتانس القائی خط انتقال با نصب خازن سری
شکل زیر یک بار تک فاز با ادمیتانس که از ولتاژ V تغذیه می شود را نشان می دهد. جریان بار و برابر است با
شکل ۲-۴: معادل بار تک فاز
و هر دو فازور هستند که در شکل زیر بعنوان مرجع نشان داده شده است جریان بار دارای مولفه اهمی همفاز با و مولفه راکتیو که با دارای اختلاف فاز ۹۰ درجه است که این نشان دهنده بار القایی است زاویه بین و برابر است که به عنوان ضریب توان شناخته می شود.

شکل ۲-۵: نمایش فازوری توان ها

توان ظاهری که به بار تحویل داده می شود برابر است با بنابراین توان ظاهری دارای مولفه حقیقی یعنی توان مفیدی که به حرارت،کارمکانیکی، نور ویا اشکال دیگر انرژی تبدیل می شود و یک مولفه راکتیو ، توانی که به اشکال محثلف انرژی تبدیل نمی شود ولی وجودش نیاز ذاتی باراست. تلفات انرژی در کابلها با ضریب افزایش می یابد. از اینرو مقادیر نامی کابل بایستی افزایش یابد (حسینیان، ۱۳۸۳).
اصلاح ضریب توان بر این اصل استوار است که بایستی توان راکتیو جبران شود که با موازی کردن یک جبران کننده با بار توان راکتیو در محل مصرف فراهم شود که در این صورت سیستم تغذیه دارای ظرفیت بیشتری می گردد.
۲-۲-۳-۲- ادوات جبران سازی
در کنترل توان راکتیو توسط تپ ترانسفورماتور در این حالت توان راکتیوی به شبکه تزریق نمی شود فقط با تنظیم ولتاژ قدرتهای راکتیو موجود در خطوط و دیگر عناصر شبکه جابجا می شوند.
جبران کننده ثابت موازی: خازنها و راکتورهای موازی جبران کننده های ثابتی هستند که برای تولید و یا مصرف توان راکتیو بطور موازی در سیستم قدرت نصب می شوند.
کنترل ایده آل آنست که مشخصه ولتاژ- توان ثابت باشد و با کوچکترین تغییر در شبکه تغییر نکند که این کار توسط کندانسورهای سنکرون و جبران کننده های استاتیک انجام می شود.
در کندانسورهای سنکرون با کنترل تحریک می توان ماشین را در رژیم های فوق تحریک (تولید توان راکتیو) و یا زیر تحریک (جذب توان راکتیو) برای کنترل و تثبیت ولتاژ باس استفاده نمود. در سیستم های قدرت مدرن بخاطر کند بودن سرعت پاسخ سیستم کنترل، ظرفیت محدود تولید و مصرف توان راکتیو از کندانسورهای سنکرون کمتر استفاده می گردد. و از جبران کننده های استاتیک استفاده می گردد.
در این جبران کننده ها عمل کنترل توسط یک سوسپتانس قابل کنترل انجام می شود. مدار کنترل این جبران کننده ها ولتاژ را اندازه گیری نموده و فرمان کنترل از طریق پالسهایی با زاویه آتش مناسب کنترل کننده های تریستوری را بکار می اندازد. و عمل کنترل سوسپتانس با کنترل زاویه آتش تریستورها انجام می گردد. سرعت پاسخ این جبران کننده ها بسیار خوب بوده (یک تا دو سیکل ) و توان اکتیو کمی مصرف میکنند. این جبران کننده ها دارای انواع زیادی هستند که از مهمترین آنها می توان راکتور کنترل شده با تریستور TCR، خازن سوئیچ با تریستور TSC و راکتور اشباع شده SR را نام برد(میلر، ۱۳۷۲).
۲-۳- معرفی شبکه برق فولاد هرمزگان جنوب و اجزای آن
شکل ۲-۵: چیدمان شبکه فولاد با یک کوره و SVC
 
شکل ۲-۶: نقشه تک خطی پست ۲۳۰KV و باسبار ۳۳KV و آرایش SVCو کوره ها
در این بخش به معرفی شبکه برق فولاد هرمزگان جنوب و مشخصات تجهیزات آن می پردازیم (نقشه تک خطی کارخانه فولاد).
۲-۳-۱- اطلاعات پست تغذیه کننده در نقطه PCC
ولتاژ نامی ۲۴۵KV
ولتاژ سرویس ۲۳۰KV
فرکانس نامی ۵۰Hz
قدرت اتصال کوتاه سه فاز(مینیمم) ۴۵۰۰MVA
قدرت اتصال کوتاه سه فاز (ماکزیمم) ۷۷۰۰MVA
سیستم ارت ایزوله
۲-۳-۲- اطلاعات شبکه تغذیه در باس بار MV (نقطه اتصال کوره قوس الکتریکی و SVC)
ولتاژ نامی ۳۶KV
ولتاژ سرویس
فرکانس نامی ۵۰Hz
قدرت اتصال کوتاه سه فاز ۹۱۰MVA
سیستم ارت ایزوله
مقدار قدرت اتصال کوتاه در باسبار MV با توجه به مقادیر زیر محاسبه شده است
-قدرت اتصال کوتاه در باسبار ۲۳۰KV
قدرت نامی ترانسفورماتور کاهنده

I(A) U% V(V) F(Hz)
۱۵٫۷۴۴ ۰٫۲۸ ۶۴۴٫۰۵ ۱۰۰
۱٫۳۰۲ ۰٫۰۳ ۷۹٫۹۰۷
منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

جریان مغناطیسی ترانسفورماتورها
بارهای غیر خطی مانند دستگاه های جوشکاری
کوره های قوس الکتریکی و القائی
عناصر نیمه هادی و تجهیزات مرتبط با آنها (درایو،SVC و . . .)
که در شرکتهای فولاد می توان به وجود کوره قوس الکتریکی و SVC به عنوان بزرگترین منبع تولید هارمونیک نام برد. مشخصه ولتاژ – جریان کوره های قوس الکتریکی غیر خطی می‌باشد. بر اثر آرک جریان قوس افزایش و در نتیجه ولتاژ آن کاهش می یابد که مقدار جریان توسط امپدانس کابلها ، امپدانس سیستم، امپدانس ترانس و راکتور ( در صورت وجود) محدود می شود و در چنین حالتی قوس برای بخشی از سیکل کاری خود به صورت یک مقاومت منفی ظاهر می شود(جی میلر تی، ۱۳۷۲).
آثار هارمونیکها بر روی سیستم قدرت و تجهیزات آن به قرار زیر است:
شکست عایقی بانکهای خازنی و افزایش جریان وتوان راکتیو بانکهای خازنی
تداخل در سیستم های کنترل کلید زنی و اندازه گیری
تلفات اهمی و تلفات هسته بیشتر و ایجاد حرارت در ماشینهای الکتریکی
شکست عایقی کابلها
تداخل سیستم های مخابراتی و PLC
ایجاد خطا در دستگاه های اندازه گیری
ایجاد نوسانات مکانیکی
عدم عملکرد مناسب سیستم های کنترل
عملکرد نا مناسب و پاسخ اشتباه رله ها
عملکرد نا مناسب مدارات آتش سیستم های الکترونیک قدرت
یکی از کمیتهای مورد استفاده در تحلیل هارمونیکی امپدانس اتصال کوتاه نقطه ای از شبکه که در آن خازن نصب شده است می باشد مقدار امپدانس اتصال کوتاه از رابطه زیر بدست می‌آید (حسینیان، ۱۳۸۳).
یک کمیت فازوری است که معمولا بصورت راکتیو فرض می شود. راکتانس به صورت خطی با فرکانس تغییر می کند. راکتانس هارمونیک hام را می توان از راکتانس مولفه اصلی یعنی بدست آورد
از راه های از بین بردن هارمونیکها را می توان اتصال به یک منبع بزرگتر و فیلتر گذاری را نام برد که فیلترهای موازی با اتصال کوتاه کردن جریان هارمونیکی تا حد امکان اعوجاج را کاهش می دهند. که می توان به فیلترهای غیر فعال و فعال اشاره نمود.
فیلترهای غیر فعال از مقاومت، خازن و اندوکتانس ساخته می شوند که دارای دو نوع است نوع اول جریان هامونیکی را جذب و از شبکه خارج میکند و نوع دوم با تنظیم عناصرش به منظور ایجاد تشدید در یک فرکانس هارمونیک مشخص از عبور جریان هارمونیکی به دیگر بخشها جلوگیری می کند شکل زیر چند نوع از این فیلترها را نشان می دهد(سی دوگان و همکاران، ۱۳۷۸).
شکل ۲-۲: آرایش انواع فیلترهای غیر فعال
فیلترهای غیر فعال معمولا بر روی شینه جایی که آن ثابت باشد قرار می گیرد.
فیلترهای فعال از تجهیزات الکترونیک قدرت می باشد این گونه تجهیزات در شرایطی که فیلترهای غیر فعال موفق نباشند استفاده می گردند اینگونه تجهیزات می توانند در یک زمان بیش از یک هارمونیک را کنترل نمایند و به صورت خاص برای بارهای بزرگ و اعوجاج زا استفاده می شوند.
ایده اصلی این تجهیزات وارد نمودن بخشی از موج سینوسی است که در آن جریان بار غیر خطی وجود ندارد شکل زیر این مفهوم را نشان می دهد یک کنترل کننده الکترونیکی و لتاژ و جریان خط را مانیتور کرده و بنحوی عمل میکند که ولتاژ و جریان یا جریان را بصورت سینوسی در آورد. دو روش برای اینکار وجود دارد در روش اول یک راکتور استفاده خواهد شد که انرژی در آن ذخیره شده و در لحظه مناسب این انرژی به صورت جریان به سیستم تزریق می گردد. در روش دوم از یک خازن استفاده می شود در حالیکه جریان بار توسط بارهای غیر خطی اعوجاجی شده جریان دیده شده توسط سیستم شبیه سینوسی می گردد فیلترهای علاوه بر هارمونیکها ضریب قدرت را نیز تصحیح می‌کنند(حسینیان، ۱۳۸۳).
شکل ۲-۳: استفاده از فیلتر هارمونیکی برای بارهای غیر خطی
حد قابل قبول هارمونیکهای ولتاژ در سیستم های ولتاژ پائین و ولتاژ متوسط مطابق جدول زیر می‌باشد.
جدول ۲-۳: حد قابل قبول هارمونیکهای ولتاژ در سیستم های ولتاژ پائین و ولتاژ متوسط
حدود قابل قبول هارمونیکهای ولتاژ در شبکه مطابق جدول زیر می باشد.
جدول ۲-۴: حدود قابل قبول هارمونیکهای ولتاژ در شبکه
۲-۲-۳- اصلاح ضریب قدرت
در سیستم قدرت ac ایده ال ولتاژ و فرکانس در هر نقطه از تغذیه ثابت وبدون هارمونیک و ضریب توان واحد خواهد بود در یک سیستم ایده ال هر بار مصرفی طوری طراحی گردیده که در یک ولتاژ معین تغذیه بهترین عملکرد را داشته باشد.
جبران بار عبارت است از مدیریت توان راکتیو به منظور بهبود بخشیدن به کیفیت تغذیه در سیستم های قدرت می باشد. اصلاح ضریب قدرت بدین معناست که توان راکتیو مورد نیازبار به جای آنکه از نیروگاه دور تامین گردد در محل نزدیک به بار تولید گردد اغلب بارهای صنعتی دارای ضریب توان پس فاز هستند یعنی توان راکتیو جذب می کنند بنا براین جریان بار مقدارش از توان واقعی بیشتر خواهد بود تنها توان اکتیو به انرژی مفید تبدیل می شود و جریان اضافی نشان دهنده تلفاتی است که باعث هزینه اضافی بر روی کابلها می شود. همجنین دلیل کافی برای تامین توان راکتیو از ژنراتورها این است که زنراتورها وشبکه قادر نیستند در ضریب بهره واحد کار کنند زیرا کنترل ولتاژ در سیستم تغذیه بسیار مشکل خواهد شد(جان و وارن، ۲۰۰۰).
۲-۲-۳-۱- روش جبران سازی
تجهیزاتی که برای کنترل توان راکتیو و ولتاژ بکار میروند جبران کننده می نامند. توازن قدرت راکتیو در سیستم تضمینی بر ثابت بودن ولتاژ، و کنترل توان راکتیو بمنزله کنترل ولتاژ می باشد.
به طور کلی کنترل توان راکتیو و ولتاژ با سه روش زیر اجرا می شود:
با تزریق قدرت راکتیو به سیستم توسط جبران کننده های موازی(مانند خازن، راکتور، کندانسور سنکرون و جبران کننده های استاتیک)

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.