مقاومة دائرة القصر في المحول الحثي الخاص بالأحمال غير الخطية

التطرق الى مقاومة دائرة القصر في محول الترشيح الخاص بالأحمال غير الخطية

يعد المحول ثلاثي اللفات من المعدات الكهربائية الرئيسية في أنظمة الطاقة التي تزود “الأحمال غير الخطية”، كما يؤدي الاستخدام المتزايد للأحمال غير الخطية إلى حدوث تشوه توافقي في شبكة المرافق، والذي ينتقل من جانب الحمل إلى جانب شبكة المرافق بواسطة محول ثلاثي الطور.

كما يؤدي هذا التشوه التوافقي إلى ارتفاع درجة حرارة المحولات وخسائر أعلى في الخط واستنباط القدرة التفاعلية، وبالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي هذه المركبات التوافقية الحالية بين شبكة المرافق والأحمال إلى توافقيات الجهد وأخيراً؛ فإن مشكلات التشغيل الآمن واستقرار النظام في نظام الطاقة، لذلك أصبحت جودة الطاقة لشبكة المرافق، وذلك بسبب التوافقيات، وهي مشكلة رئيسية على مستوى جهد النظام.

ومن ثم؛ فإن تقنيات التخفيض التوافقي مهمة جداً لتحسين جودة الطاقة لشبكة المرافق، كما أن هناك مجموعة متنوعة من تقنيات التخفيض التوافقي لتحسين أشكال موجات التيار الكهربائي والجهد في الشبكة، والتي تُصنف عادةً على أنها تقنيات ترشيح سلبية وتقنيات ترشيح نشطة وتقنيات ترشيح نشطة هجينة.

كما تُفضل تقنيات التصفية السلبية باستخدام الحث (L) والمكثف (C)، ونظراً لبساطتها وتكلفتها الاقتصادية وموثوقيتها، ومع ذلك؛ فإن المرشحات المنفعلة يمكن أن تحدث بسهولة سلسلة أو رنين متوازي بين ممانعة النظام ومقاومة المرشح، مما يجعل التضخيم التوافقي.

كما أن تقنيات الترشيح النشطة التي عادة ما تكون مصنوعة من عاكس جهد ثلاثي الطور مع مكثف كهربائي (DC-link)، كما تحد أيضاً من تدفق التوافقيات الحالية إلى شبكة المرافق بتقنيات التصفية النشطة الهجينة المكونة من مرشح نشط مع مرشح سلبي يمكن أن تمنع التوافقيات الحالية في شبكة المرافق، ومع ذلك؛ فإن هناك طريقتان لاحقتان غير مناسبتين لمستوى الطاقة العالية والجهد العالي لنظام الطاقة للتخلص من التوافقيات الحالية بسبب محدودية قدرة العاكس وتعقيد خوارزمية التحكم.

لذلك، يتم تقديم طريقة الترشيح الاستقرائي باستخدام محول ترشيح حثي رباعي اللفات (FW-IFT) لحماية التوافقيات الحالية للحمل في شبكة المرافق، حيث يختلف عن محتويات التحقيق في الأوراق الأخرى، والهدف من هذه الورقة هو مزيد من الدراسة حول المعلمات المميزة لمقاومة ماس كهربائي لـ (FW-IFT) ونهج التصفية الاستقرائي، والتي تتعلق بالنموذج الأولي لـ (FW-IFT) في التجربة.

وصف هيكل نظام المحول الحثي الخاص بالأحمال غير الخطية

يقدم الشكل (1) والشكل (2) المحول ثلاثي اللفات وطريقة الترشيح السلبي ومحول الترشيح الحثي رباعي اللفات ودائرة الترشيح المضبوطة للترشيح الاستقرائي، على التوالي، لذلك؛ فإنه يمكن ملاحظة أن (FW-IFT) يحتوي على ملف ترشيح مستقل ، بحيث تعمل نقطة ربط لملف الترشيح المتصلة بالمرشحات السلبية كنظام ترشيح ينفذ ترشيحاً حثياً عند الترددات التوافقية.

تأثير التحميل التوافقي على شبكة المرافق

يتكون نظام الطاقة التقليدي بشكل أساسي من مصدر إمداد الطاقة ومحول ثلاثي اللفات وخط نقل ومرشحات سلبية وأحمال طاقة، وذلك كما هو موضح في الشكل (1)، لكن بشرط أن تكون التوافقيات الحالية الناتجة عن الأحمال غير الخطية من (6k ± 1) (k هو العدد الصحيح) من خصائص الترتيب.

حيث ستسلم هذه التوافقيات الحالية المميزة إلى شبكة المرافق بواسطة محول ثلاثي اللفات، والذي يصنع نفس المكون التوافقي لخصائص ترتيب (6k ± 1)، لذلك؛ فإن مخطط “الترشيح التقليدي” هو أن “المرشحات السلبية” توضع دائماً في الملف العالي أو جانب الجهد المنخفض لهذا المحول.

وفي مثل هذا المخطط؛ فإنه يمكن لطريقة الترشيح السلبي أن تخفف فقط من التوافقيات من جانب تحميل الجهد المنخفض (LV)، بينما لا يمكن أن تقلل من جانب تحميل الجهد المتوسط ​​(MV)، وبالتالي جودة الطاقة لشبكة المرافق أو لا يمكن أن تفي طرف إمداد الجهد العالي (HV) بمعيار (IEEE 519) .

لذلك، يُقترح تطبيق طريقة الترشيح الاستقرائي باستخدام (FW-IFT) في نظام الطاقة الذي يوفر الأحمال غير الخطية، وذلك كما هو موضح في الشكل (2)، بحيث تم تصميم (FW-IFT) وفقاً لمبدأ الممانعة الصفرية المكافئة، مما يجعل لف الترشيح كمسار ترشيح، كما تكون الممانعة المحسوبة المكافئة لملف الترشيح مساوية للصفر تقريباً ومقاومة المرشحات المنفعلة تساوي صفراً عند التردد الخاص.

وبمجرد مطابقة شرطين، سيتم تنفيذ تقنية الترشيح الاستقرائي، وبهذه الطريقة؛ فإنه يمكن حماية التوافقيات المميزة الرئيسية الناتجة عن الأحمال غير الخطية للجانب (MV) أو (LV)، وفي الوقت نفسه يمكن تقليل الإمكانات المغناطيسية التوافقية للمحول بشكل كبير، كما أن هناك عدد قليل من التوافقيات الحالية في شبكة المرافق، والتي يعني أن التأثيرات السيئة للقوة التوافقية والتفاعلية على (FW-IFT) يمكن تخفيفها بشكل كبير.

ممانعة الماس الكهربائي بــ (FW-IFT)

تعتبر ممانعة الدائرة القصيرة للمحول ذات معلمات مميزة مهمة جداً لتشغيل نظام الطاقة الذي يوفر أحمالاً غير خطية، وخاصة بالنسبة لـ (FW-IFT)، والتي تؤثر بشكل مباشر على أداء الترشيح والقدرة على التفاعل تعويض القوة.

أما بالنسبة للمحول ثلاثي اللفات الموضح في الشكل (1)؛ فإن هذا المحول يعتمد ملفاً متصلاً بالشبكة على شكل (wye / delta)، حيث تم الإبلاغ عن وجود مقاومة ماس كهربائي المقابلة في الدراسات العلمية التي جرت.

وبالنسبة لمخطط الأسلاك وهيكل اللف لـ (FW-IFT) على التوالي، وذلك كما هو موضح في الشكل (2) والشكل التالي (3)، حيث أن هناك أربع لفات، مثل الملف الأولي المتصل بالشبكة والملف الثانوي المتصل بالشبكة والملف الثانوي المتصل بالدلتا الملف الثالث وملف الترشيح المتصل بالدلتا.

وفي غضون ذلك؛ فقد تم تصميم الممانعة المحسوبة المكافئة لملف الترشيح إلى الصفر تقريباً (عن طريق تجاهل المقاوم للمحول)، وذلك وفقاً لمبدأ الممانعة الصفرية المكافئة، بحيث يضمن هذا الهيكل المصمم أن مقاومة فرع الترشيح تساوي تقريباً (0) عند التردد التوافقي، والذي يتم توفيره بمسار ترشيح لتحقيق التصفية الحثية.

كما يضمن التكوين المتماثل أن ممانعة الدائرة القصيرة لكل مرحلة لـ (FW-IFT) متساوية، مما يعني أنه يتم التحكم في خطأ مقاومة ماس كهربائي ببساطة، أيضاً يمكن أن تؤكد الممانعة المتساوية لكل مرحلة تناسق تكوين (FW-IFT)، وهو ميزة التشغيل العادي وتنفيذ التصفية الاستقرائية.

وأخيراً؛ فقد تمت دراسة المعطيات المميزة لمقاومة ماس كهربائي لـ (FW-IFT) بالتفصيل من خلال التحليل المنهجي والاختبار قصير الدائرة، بحيث يمكن تلخيص الاستنتاج على النحو التالي، بحيث تم تحديد القيد للمعطيات المميزة لمقاومة قصر الدائرة لـ (FW-IFT)، والمستخلصة من الاختبار قصير الدائرة وفقاً لمعادلات نقل الجهد الكهربائي، ثم كشفت عن ملف التصفية المستقل الخاص، والذي كان (FW-IFT) لديها.

كذلك فقد تم استنتاج الممانعة المحسوبة والمكافئة لملف الترشيح بشكل غير مباشر لتكون مساوية تماماً للصفر من علاقة القيد للمعطيات المميزة لمقاومة ماس كهربائي ومسار الترشيح المقدم لتنفيذ التصفية الحثية.