اقرأ في هذا المقال
أهمية التحكم بالجهد الكهربائي لمرشحات الطاقة التحويلية DC-Link
يتم ربط عدد متزايد من الأحمال غير الخطية في شبكات الطاقة، والتي تقدم التوافقيات والقدرة التفاعلية بحيث تسبب المركبات التوافقية العديد من المشكلات في “الأجهزة الكهربائية”، مثل ارتفاع درجة حرارة المحولات واضطرابات الاتصال ورنين (LC) وزيادة التيار المحايد وعامل الطاقة المنخفض، كما يؤدي عامل الطاقة المنخفض إلى توليد الطاقة التفاعلية، مما يزيد من خسائر النظام ويقلل من استقرار الشبكة.
لذلك تُستخدم فلاتر تحويل الطاقة النشطة (SAPFs) للتعويض عن التحديات التي تطرحها زيادة كميات الأحمال غير الخطية في شبكات الطاقة الكهربائية، بحيث يؤثر الحفاظ على استقرار جهد وصلة (DC) بشكل مباشر على خرج النظام ومن المهم ضمان التشغيل الطبيعي للمحولات الكهربائية، كما تعد أدوات ضبط الجهد (DC-link) ضرورية في (SAPF)، لأن المكثفات مطلوبة على جانب (DC) من (SAPF) للتخفيف من الطاقة النشطة اللحظية، والتي تحافظ على استقرار جهد رابط (DC).
كما يُشار إلى أن خسارة التبديل تزداد مع جهد وصلة (DC)، بحيث تنتج (SAPFs) ذات الجهد المستمر العالي خسارة تحويل عالية والعكس صحيح، وعادةً ما يكون جهد ارتباط التيار المستمر في (SAPF) مرتفعاً وثابتاً ويعتمد على قدرة التعويض المقدرة، كما يزداد نطاق الإخراج مع زيادة جهد وصلة (DC)، وبالتالي يمكن أن يصبح جهد وصلة (DC) مفرطاً لظروف التحميل المنخفض.
فيما بعد تم اقتراح منظم إسقاط، والذي يعتبر نقطة اقتران الجهد ومستوى طاقة الحمل، وذلك لتحسين الجهد المرجعي لوصلة (DC)، بحيث حقق منظم الإسقاط هذا تحسيناً شاملاً جزئياً بين فقد الطاقة وتبديل الضوضاء وتعويض (SAPF) إن تقليل الجهد المرجعي لوصلة (DC) كنقطة انخفاض جهد اقتران مشترك (PCC) غير مناسب لبعض ظروف التشغيل.
وفي الأنظمة ذات القدرات المنخفضة للدائرة القصيرة، يتناقص جهد (PCC) مع زيادة قوة الحمل، وهو ما يتعارض مع الطلب المتزايد على قدرات تعويض أعلى. يتغير الحمل في شبكات الطاقة في الوقت الفعلي، لذلك، بحيث تتغير التوافقيات أيضاً في الوقت الفعلي، كما يتم تقليل ضوضاء التبديل وفقدان التبديل بشكل كبير إذا تم تعديل جهد جانب التيار المباشر وفقاً لحالة الحمل في الوقت الفعلي.
كما أنه تم اقتراح استراتيجية تحكم في الجهد لوصلة (DC) متكيفة ، والتي اعتمدت على وظيفة الكشف التوافقي الانتقائي لاستخراج معلومات السعة من كل تيار متناسق شبه متناسق والجهد الشبكي، بحيث يمكن الحصول على القيمة القصوى لجهد جانب التيار المتردد باستخدام قانون كيرشوف، ومع ذلك؛ فإن العملية معقدة عند تتبع تيار التردد الكهربائي الهجين.
لذلك تم تطبيق الطريقة على (SAPF) التقليدي ذي المستويين، كما أنه تم الحصول على جهد ارتباط (DC) المرجعي من خلال تجميع جهد ارتباط (DC) المطلوب المرتبط بكل توافقي، حيث أن هذه الطريقة تتجاهل تأثير المراحل، لذلك لم يتمكن من حساب الجهد الأدنى بدقة، كما وتسبب في فقد إضافي للطاقة حيث كان تنفيذ الطريقة معقداً أيضاً لتنفيذ الأساليب المذكورة أعلاه.
تحليل النظام من خلال نمذجة SAPF
الهدف من البحث في هذه المقالة هو SAPF ثلاثي الأطوار نموذجي بثلاثة أسلاك مع مرشح (L -type)، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (1)، وبالإشارة إلى الشكل تميز الرموز الفرعية الخاصة بالمراحل (A، B ، C. e)، بحيث تمثل جهد (PCC) ويمثل (iS) تيار المصدر ويمثل (iLx) تيار الحمل، (iC) تيار الخرج من (SAPF)، كما ويمثل (vN) جهد جانب التيار المتردد بالنسبة إلى النقطة المحايدة للوصلة DC ، ويمثل udc جهد ارتباط التيار المستمر.
تأثير جهد (DC-Link) على تحويل الضوضاء
يوضح هذا القسم العلاقة بين جهد وصلة التيار المستمر وضوضاء التحويل، وذلك لتسهيل التحليل، بحيث يتم أخذ مرحلة (SAPF) واحدة فقط في الاعتبار، وذلك كما يوضح الشكل التالي (2) دائرة مكافئة لمرحلة (SAPF)، وهي واحدة ويوضح حالات التبديل المختلفة، وذلك بالإشارة إلى الشكل نفسه، بحيث يتم تمييز مناطق الدائرة التي تشهد تدفقًا للتيار باللون الأخضر.
في نماذج التحويل، يتم تقريب تيار الخرج عموماً على أنه ثابت في كل نافذة تبديل، بحيث يأخذ تيار الإخراج شكل موجة مثلثة في الممارسة العملية، بحيث يوضح الشكل (2-b) والشكل (2-c) التيار المتدفق عبر الدائرة عندما يكون (IGBT) العلوي أو (IGBT) السفلي في وضع التشغيل على التوالي، وفي الوقت نفسه؛ فإن المنحدر المتزايد لتيار الخرج هو [(udc − ex) / Lx] والمنحدر الهابط هو [−ex / Lx].
لذلك، إذا تم إعطاء (Lx و، ex)؛ فإن المنحدر الهابط ثابت، بينما يزيد المنحدر الصاعد مع (udc)، كما أن هناك سلسلة من الموجات الحالية المحتملة في كل نافذة تبديل مع تغير (udc)، وبالإشارة إلى الشكل التالي (3)، كما أن (i ∗) هو التيار المرجعي، وفي الشكل (3) يصل كل من (iot) و (ipt) إلى التيار المرجعي، في حين أن (iut) غير ناجح بسبب عدم كفاية جهد وصلة (DC).
