اقرأ في هذا المقال
الغرض التحسين التكراري لقمع التوافقيات الكهربائية العريضة APF
مرشح القدرة النشط التحويلة (APF) مع تردد التبديل التمثيلي (10- 20) كيلو هرتز، وهو جهاز فعال لقمع التيارات التوافقية السائدة من الخامس إلى الحادي والثلاثين في شبكة المرافق (50/60) هرتز، ومع ذلك مع زيادة القطار فائق السرعة (HST) والمزيد من الطائرات الكهربائية (MEA) ونظام توليد الطاقة الموزع (DPGS) والمحولات الأخرى المرتبطة بالشبكة بناءً على تعديل عرض النبضة (PWM)؛ فقد حظي المزيد والمزيد من الاهتمام تم دفعها إلى قمع التوافقيات عالية التردد والنطاق العريض.
وبالنسبة لمحول (HST)، قد يتشوه تيار جانب الشبكة الكهربائية بسبب التوافقيات عالية التردد الناتجة عن الرنين والتوافقيات المميزة القريبة من تردد التحويل، كما تُظهر الأشكال الموجية المسجلة على مدار (24) ساعة، حيث أن جهد شبكة الجر مشوه للغاية بحوالي (50) و (90) من التوافقيات، وبالنسبة لشبكة التردد الثابت في طيران الشرق الأوسط؛ فإن ترددها الأساسي هو (400) هرتز، مما يعني أن التردد التوافقي أعلى بكثير من التردد في شبكة المرافق.
وبالنسبة إلى (DPGS)، كما يتم إنشاء التوافقيات ذات النطاق العريض بشكل أساسي من خلال الرنين بين المحولات الكهربائية المرتبطة بشبكة (LCL) والشبكة الضعيفة، كما يمكن أن يصل تواتر الرنين التوافقي إلى نصف تردد التبديل، مما يجلب تحديات لاستقرار (DPGS)، ولسوء الحظ من الصعب قمع التوافقيات عالية التردد والنطاق العريض باستخدام (APF) التقليدي، وذلك بسبب النطاق الترددي للتحكم المحدود.
ولتوسيع عرض النطاق الترددي الحالي لـ (APF)، تم إجراء بعض الأبحاث، لذلك من الواضح أنه من المباشر الوصول إلى عرض نطاق تحكم أوسع بتردد تبديل أعلى، كما تم اقتراح نوعين من (APFs) بتردد أخذ عينات يبلغ (100) كيلو هرتز على التوالي، كما تعد (APFs) ذات التردد العالي فعالة في قمع المركبات التوافقية ذات النطاق العريض، ونظراً لعرض النطاق الترددي الأوسع الذي يمكن تحقيقه.
ومع ذلك؛ فإن إجمالي وقت التنفيذ في معالجات الإشارات الرقمية (DSP) مقيد بدورة التبديل الأقصر، كما ويلزم تركيز الانتباه على ذلك في التنفيذ الرقمي، بحيث تم اقتراح التحكم في التعلم التكراري واستراتيجية تردد التبديل المتغير لتوفير مكاسب عالية ضمن نطاق تردد كهربائي أوسع، لكن الحد الأعلى لتردد التبديل هو (16) كيلو هرتز فقط.
إلى جانب ذلك، يعد استخدام المحولات متعددة المستويات طريقة واعدة لتوسيع عرض نطاق (APF)، بينما يمكن أن تعمل مفاتيح الطاقة بتردد أقل، كما تم اعتماد (APF) المتتالي للجسر (H) من خمسة مستويات، والذي يكون تردد التبديل المكافئ له هو (26) كيلو هرتز مع وحدات فرعية للتبديل عند (6.5) كيلو هرتز، ومع ذلك قد يكون تلبية متطلبات الموثوقية باهظ التكلفة ومعقداً، وبالتالي قد يكون (APF) عالي التردد جهازاً بسيطاً وفعالاً لقمع التوافقيات ذات النطاق العريض.
هندسة التحكم لـ APF مع RDFT
يوضح الشكل التالي (1-a) معمارية التحكم للتردد الأعلى (APF. Lg) و (Rg)، وهما المحث والمقاوم المكافئان للشبكة الكهربائية، حيث أن الحمل الأول عبارة عن مقوم نموذجي لثلاثي الطور من الصمام الثنائي للجسر، والذي يستخدم على نطاق واسع كواجهة أمامية لمحركات التيار المتردد الصناعية، كما تم اختياره على أنه الحمل غير الخطي المتوازن في هذا الورق وهو مزود بمقاوم (RLabc) في جانب التيار المستمر.
أما الحمل الثاني عبارة عن مقوم جسر أحادي الطور متصل بين المرحلتين (A ، B)، كما ويتم تحديده كحمل غير متوازن، ومن أجل توليد توافقيات غير متوازنة؛ فإنه يتم توصيل المحرض (LLab) والمقاوم (RLab) في سلسلة في جانب التيار المستمر، كما تمثل (Lfc) و (Lfg) و (Cf) و (Rfd) محث جانب المحول ومحث جانب الشبكة ومكثف مرشح ومقاوم تخميد سلبي لمرشح طاقة خرج (APF) على التوالي.
كما هو مبين في الشكل (1-b)؛ فإن المرجع التوافقي (i Lh) هو مجموع التوافقيات المرغوبة (i ∗ Lk)، والتي يتم استخلاصها بشكل انتقائي من تيار الحمل (iL)، بحيث يتم الحصول على زاوية المرحلة (θ1) لجهد (PCC vT)، وذلك بواسطة (PLL)، كما تنظم الحلقة الخارجية جهد جانب التيار المستمر (Vdc)، وذلك باستخدام وحدة التحكم (PIv)، كما ويتم التحكم في تيار الخرج (iF) في (SRF) باستخدام (PIi)، وذلك مع (PWM) المتماثل، بحيث يكون كل من أخذ عينات (A / D) وترددات التحويل لـ (APF 100.8) كيلو هرتز.
وبالنسبة الى (RDFT)؛ فإنها من بين طرق الاستخراج الانتقائي المختلفة، كما تعد (RDFT) هي الأكثر تفضيلاً بسبب العبء الحسابي المنخفض، وبناءً على (DFT)، كما أنه يمكن التعبير عن الحمل الحالي (iL) كم خلال:
حيث أن (Km) هو الحد الأقصى للترتيب التوافقي الذي يجب الاهتمام به، (1) هو التردد الزاوي الأساسي للشبكة الكهربائية والتردد التوافقي (kth kω1)، بحيث يُشار إليه أيضاً بـ (ωk. n)، وهي اللحظة الحالية مع الدورة المنفصلة (τ. Ak) و (Bk) هما اتساع جيب التمام وجيب التوافقي (k)، كما ويتم الحصول عليهما بواسطة:
حيث (N) هي نقاط أخذ العينات في كل دورة أساسية (T1)، وبالتالي (T1 = Nτ) سوف يتطلب الأمر إضافات (N− 1) ومضاعفات (N + 1) لحساب (Ak) أو (Bk) في كل دورة أخذ عينات، وبالنسبة لـ (APF) بتردد أخذ عينات (A / D ) كيلو إلى (10-20) كيلو هرتز، لذلك يكون (N) هو (200-400)، ونظراً لضرورة معالجة عدد كبير من المضاعفات بواسطة (DSP)؛ فمن الصعب تطبيقها (المعادلة السابقة) لتقليل العبء الحسابي، لذلك تتم كتابة شكله التكراري كـ:
ومع النافذة المنزلقة ذات الطول (N) المطلوب، يلزم إجراء عمليتين إضافيتين ومضاعفتين فقط، وبعد ذلك؛ فإنه يمكن الحصول على المكون التوافقي (k) المطلوب (iLk) عن طريق (DFT) العكسي (IFT):
وأخيراً يظهر مخطط كتلة (RDFTk) لاستخراج المركب التوافقي (k) في الشكل (2-a)، وفي هذا البحث يُنظر إلى (RDFT) على أنها سلسلة من ثلاثة أجزاء، وهي (DFT) و (IFT) وعامل الضبط. للتعبير العام، كما تتم الإشارة إلى دورات أخذ العينات من (DFT) و (IFT) على أنها (DFT) و (τIFT)، بحيث يتم استخراج (kth) التوافقي على النحو التالي.
- أولاً: الحمل غير الخطي الحالي [iL (t)]، وهو (A / D) الذي تم أخذ عينات منه عند التردد (fs).
- ثانياً: للحصول على السعة (Ak) و (Bk)؛ فإنه يتم تحويل [iL (nTs)] من الوقت إلى مجال التردد باستخدام (DFTk)، حيث يكون تردد أخذ العينات (fDFTk = 1 / τDFTk)، وبعد ذلك ومع أخذ العينات (IFTk) عند التردد (fIFTk = 1 / τIFTk)، كما يتم تحويل (Ak) و (Bk) مرة أخرى إلى المجال الزمني لإعادة بناء مرجع التيار الكهربائي التوافقي (k i Lk).
- ثالثاً: تم اعتماد عامل الضبط لاستعادة سعة ومرحلة (i ∗ Lk).
