مباحث تخصصی مهندسی برق - کنترل ابزاردقیق

نحوه کار سیستم SMES

سیم‌پیچ ابررسانا توسط یک یکسوسازAC ‌بهDC که درمنبع تغذیه‌سیم‌پیچ ابررسانا قراردارد شارژ می‌شود. شارژکننده سیم‌پیچ به منظور غلبه بر تلفات اهمی آن قسمت ازمدارکه دردمای محیط قرار دارد، ولتاژکوچکی در دو سر سیم‌پیچ ایجاد می کند.‌این مساله باعث می‌شود که جریان ثابتی در سیم پیچ ابر رسانا جاری شود. در‌حالت‌ ‌آماده به کار یعنی زمانیکه هیچ تبادل توانی با سیم پیچ انجام نمی شود جریان ذخیره شده سیم پیچ توسط یک سوئیچ که دو سر سیم پیچ را اتصال کوتاه می کند دوباره به خود سیم پیچ ابررسانا بازگردانده شده و حالت گردشی پیدا می کند .

در نتیجه انرژی سیم‌پیچ ابررسانا حفظ می شود.در بعضی از مدلهای SMES این سوئیچ به داخل مخزن حاوی سیم‌پیچ انتقال پیدا کرده که با طرق مختلف از بیرون مخزن به آن فرمان داده می شود. بدون قرار دادن این سوئیچ اتصال کوتاه کننده میزان تلفات سیم‌پیچ در حالت آماده بکارزیاد خواهد بود. مانند قبل منبع سیم پیچ به منظور جبران تلفات اهمی قسمتی از مدار که در گرمای محیط قرار دارد ولتاژ کوچک را در دوسر سیم‌پیچ ابر رسانا تولید می کند.اگرسیستم کنترل کننده حس کند که ولتاژ خط سیستم قدرت بخاطر تضعیف ویا خطای اتفاق افتاده در شبکه کاهش پیدا کرده،کلید اتصال‌کوتاه کننده ظرف مدت 200 تا 500 میکرو ثانیه قطع خواهد شد.به دنبال این امر ابتدا جریان سیم پیچ ابر رسانا به یک بانک خازنی قوی منتقل شده و سطح ولتاژ آن را بالا می‌برد.سپس سوئیچ دوباره بسته می شود.بانک خازنی یک اینورتر12پالسه را که تامین کننده توان AC مورد نیاز بار است تغذیه می کند.

www.poursalehi55eng.ir

   جبرانگر سنکرون استاتیکی سری SSSC:

SSSC می تواند ولتاژ جبران سازی خازنی یا القایی را مستقل از جریان خط ، تا حد مشخص جریان نامی خود،ایجاد کند.بنابراین،SSSC در حالت جبران سازی ولتاژ می تواند حداکثر مقدار ولتاژ جبران سازی یا القایی را با وجود جریان متغیر خط بصورت تئوری در تمام محدوده عملیاتی صفر تا max حفظ کند.

برخلاف خازن سری،که در مدار انتقال بصورت یک امپدانس راکتیو عمل می کند و به همین دلیل هم فقط قادر به مبادله توان راکتیو است،SSSC می‌تواند هر دو توان راکتیو و اکتیو را‌،به سادگی با کنترل وضعیت زاویه‌ای ولتاژ تزریق شده نسبت به جریان خط ، با سیستم AC مبادله کند.

www.poursalehi55eng.ir

جبران ساز خازنی سری:

از نقطه نظر عملی،کنترل عبور توان در حالت ماندگار با بهبود پایداری در صورتیکه ظرفیت هر دو یکسان باشد SSSC مزیت آشکاری نسبت به خازن سری کنترل شده دارد. با توجه به اينكه جبرانگر SSSC بصورت یکسان برای جبران سازی موازی و سری و همچنین کنترل زاویه انتقال پیشنهاد شد. در یک جریان خط معین ، ولتاژ روی خازن سری ولتاژ دارای پلاریته مخالف ، به روی راکتانس سری،خط را وادار به افزایشی به اندازه مقدار ولتاژ خازن می کند.

بنابراین،جبران‌سازی خازنی سری با افزایش ولتاژ روی امپدانس خط انتقال کار می کند ، که این امر به نوبه خود جریان خط مربوطه و توان انتقال یافته را افزایش می دهد. در همان حال که تصور جبران سازی خازنی سری به عنوان عاملی برای کاهش امپدانس خط مفید است ، در واقع عاملی برای افزایش ولتاژ روی امپدانس خط مفروض است. بنابراین نتیجه می شود که همان انتقال توان حالت ماندگار را می توان ایجاد کرد به شرط آنکه جبران سازی سری ، توسط یک منبع ولتاژ AC سنکرون تامین شود که خروجی آن دقیقاً با ولتاژ خازن سری تطابق داشته باشد.

www.poursalehi55eng.ir

کنترل کننده توان عبوری بین خطی (IPFC)

هدف از ابداع این کنترل‌کننده،عبور توان در یک سیستم قدرت با چندین خط است که دو یا چند خط آن از یک SSSC برای جبران سری استفاده می کنند. با استفاده از IPFC و جبران قابل کنترل مستقل هر خط عبور توان اکتیو بین خطوط جبران شده امکان پذیر می شود در نتیجه می توان توان اکتیو و رآکتیو عبوری بین خطوط را یکنواخت کرد بار خطوط دارای اضافه بار را به خطوط دیگر انتقال داد ، افت ولتاژ مقاومتی خط و توان رآکتیو متناظر آن را جبران کرد و اغتشاش‌های دینامیکی (پایداری دینامیکی و میرایی نوسانات توان) را بی‌اثر نمود.بطور‌کلی‌IPFC درکنترل انتقال توان یک پست‌که‌دارای چندین خط است بسیار موثر است.

www.poursalehi55eng.ir

با پیشرفت از زمینه الکترنیک قدرت وپیدایش کلیدهای پرقدرت با قابلیت قطع جریان مانند(GTO    GB SGCT GCT) می‌توان به یک نوع اصلاح شده ازTSC دست یافت.دراین عنصر جدید که توسط Karady  پیشنهاد شده است با جابجایی تريستورها يا مثلا GTO با کنترل زاویه خاموشی کلید‌ها می‌توان زاویه هدایت و در نتیجه سوسپانس ظاهری را تنظیم نمود.درTSCاز آنجا که قطع حریان بطور طبیعی و توسط منبع صورت می گیرد لذا زاویه آتش نیز منطبق بر عبور ازصفر طبیعی جریان انتخاب مي شود و در نتیجه موضوع کنترل فاز منتفی وخازن  بطور دائم توسط تریستورها به منبع متصل می گردد. لیکن در SCC می‌توان خازن را در هر زمانی قبل از عبور از صفر طببعی آن توسط GTO قطع نمود.دراین صورت مقدار شارژ خازن و ولتاژ  دو سرآن پس از قطع جریان تابع زمان قطع بوده ونتيجتا زمان مناسب روشن شدن بعدی نیز در صورتی‌که بخواهیم حداقل‌ هارمونیک‌ها وجریان هجومی را داشته باشیم از روی آن مشخص خواهد گردید.بدین ترتیب می‌توان در SCC با کنترل زاویه هدایت تغییرات پیوسته در توان رآکتیو ایجاد نمود.با توجه به اینکه خازن بر خلاف رآکتور مستعد ایجاد نرخ شدید تغییرات جریان است.لازم است  که میزان هارمونیک‌ها وجریان هجومی در این وسیله کنترل قدرت رآکتیو با دقت مورد بررسی قرار گیرد.از این جهت عملکرد یک TCR  كه تولید هارمونیک‌های جریان می‌کند می‌تواند معیاری باشد  برای اینکه آیا رفتار خازن کنترل شده با کلید قدرت  SCC تا به حدی قابل قبول است.

WWW.POURSALEHI55ENG.IR