کنترل کننده جریان برق یکپارچه (UPFC) چیست؟

کنترل کننده جریان برق یکپارچه (UPFC) یک سیستم انتقال AC انعطاف پذیر (FACTS) مبتنی بر دستگاه جبران کننده توان اکتیو  و راکتیو است. این یک دستگاه انعطاف پذیر در مقایسه با پل های کنترل شده سه فاز است.

UPFC ترکیبی از مبدل‌های منبع ولتاژ متصل به شکل سری و شنت است که به صورت پشت به پشت بسته شده اند به بیان دیگر می‌توانیم آن را ترکیبی از جبران‌کننده‌های استاتیک (STATCOM) و جبران‌کننده‌های سنکرون سری استاتیک (SSSC) که از طریق گذرگاه باس DC (ولتاژ لینک DC) متصل می‌شوند، نام ببریم. . این سیستم کنترل توان اکتیو و راکتیو را برای یک خط انتقال فراهم می کند.

هدف از کنترل کننده جریان برق یکپارچه

دستگاه های UPFC FACTS تنظیم جریان برق را از طریق اتصالات سری و شنت که پشت به پشت به یکدیگر متصل می شوند، تقویت می کنند. یک بانک خازن DC بین مبدل می تواند انرژی را برای جبران ذخیره کند.

 اهداف اصلی UPFC در اینجا ذکر شده است:

  • کنترل توان راکتیو و اکتیو خط.
  • ظرفیت سیستم قدرت را افزایش می دهد.
  • اختلالات گذرا را محدود می کند.
  • ثبات زاویه روتور سنکرون را ارتقا دهید.
  • سیستم را در برابر نوسانات میرایی با فرکانس پایین تقویت می کند.
  • از خط انتقال در هنگام هر گونه خطا یا اختلال محافظت می کند، به عنوان مثال، UPFC در هنگام هر خطا قطع می شود.
  • کنترل نوسانات سیستم قدرت

کارکرد کنترلر یکپارچه جریان برق (UPFC)

UPFC متشکل از یک مبدل منبع ولتاژ متصل به شنت VSC-1 است که با خط انتقال از طریق یک ترانسفورماتور کوپلینگ و یک مبدل منبع ولتاژ سری VSC-2 که از طریق یک ترانسفورماتور سری متصل شده است، تشکیل شده است. هر دو مبدل پشت به پشت وصل شده و از طریق بانک های خازن DC کوپل شده اند.

ساختار UPFC در خطوط انتقال توان 300x108 کنترل کننده جریان برق یکپارچه (UPFC) چیست ؟ اهداف ، کاربردها و ساختار UPFC

شکل 1 ) ساختار UPFC

مبدل های متصل شده به صورت شنت و سری، جبران توان اکتیو و راکتیو را برای خط انتقال فراهم می کنند. مبدل های متصل شده به صورت سری VSC-1 کنترل ولتاژ تزریقی را بین Vpq-Vpq-max و زاویه فاز بین 0-3600 انجام می دهند که از این طریق هم توان راکتیو و هم توان واقعی را کنترل می کنند.

در حالی که مبدل شنت VSC-2 تقاضای برق اکتیو را با تامین از خط انتقال به VSC-1 جبران می کند. VSC-2 همچنین ولتاژ ثابت را در پایانه های DC حفظ می کند. بانک های خازن DC به جذب و تولید توان اکتیو از طریق ذخیره انرژی کمک می کنند. به طور کلی توان واقعی خالص گرفته شده از سیستم قدرت با تلفات تحمیل شده در دو مبدل برابر می شود.

محدودیت های عملیاتی UPFC

  • مقدار ولتاژ سری تزریق شده به خط انتقال.
  • محدودیت های جریان خط.
  • محدودیت مبدل متصل به شنت.
  • محدودیت های انتقال قدرت UPFC به خط انتقال
  • ظرفیت واقعی انتقال توان بین مبدل های سری و متصل به شنت.
  • عملکردهای کنترل جریان برق کنترل کننده جریان برق یکپارچه (UPFC)

عملکردهایی که می توان با کنترلر UPFC انجام داد در زیر ذکر شده است:

  • تزریق ولتاژ برای خط انتقال.
  • تنظیم ولتاژ ترمینال
  • تنظیم امپدانس خط
  • تنظیم زاویه فاز
  • حالت های عملکرد UPFC

کنترل‌کننده‌های جریان برق یکپارچه می‌توانند بسته به عملکرد کنترل جریان برق در حالت‌های مختلف کار کنند. برخی از آنها در اینجا ذکر شده است:

  • حالت کنترل STATCOM
  • کنترل توان راکتیو
  • کنترل اتوماتیک ولتاژ
  • حالت کنترل SSC
  • تزریق ولتاژ مستقیم
  • تنظیم ولتاژ شین و زاویه فاز
  • جبران امپدانس خط
  • کنترل جریان برق خودکار
  • حالت های عملیاتی UPFC

حالت های عملکرد UPFC عمدتاً به جزء مستقیم و جزء مربعات جریان خط انتقال با توجه به ولتاژ بستگی دارد. مولفه مستقیم یا مولفه حقیقی ممکن است همفاز یا مخالف فاز ولتاژهای خط باشد.

مولفه مستقیم تقاضای توان اکتیو برای جذب یا تولید توان واقعی را مشخص می کند. در مقابل، جزء مربعات، جذب یا تولید توان راکتیو را بر اساس ظرفیت اینورتر مشخص می کند.

کنترل در مُد STATCOM

  1. I. کنترل توان راکتیو

با کمک یک مرجع ولتاژ dc و مرجع کنترل VAR، درخواست جریان شنت مورد نظر با کمک یک کنترل گیت مبدل شنت برآورده می شود. این جبرانسازی فعلی مورد نیاز را فراهم می کند.

  1. II. کنترل اتوماتیک ولتاژ

VSC-2 متصل به صورت شنت، ولتاژ خط انتقال را با یک ولتاژ مرجع تنظیم می کند. انتهای ارسال کننده خطوط انتقال ولتاژها را از طریق ترانسفورماتور کوپلینگ برای کنترل ولتاژها بازخورد می کند. کنترل جریان توان ارائه شده از طریق اتصال سری VSC-1 ، اندازه ولتاژ را تنظیم می کند و همچنین کنترل زاویه فاز را فراهم می کند.

شکل 2 کنترل ولتاژ اتوماتیک در UPFC 300x146 کنترل کننده جریان برق یکپارچه (UPFC) چیست ؟ اهداف ، کاربردها و ساختار UPFC

شکل 2 ) کنترل ولتاژ اتوماتیک در UPFC

III. تزریق ولتاژ مستقیم

مبدل متصل به صورت سری مستقیماً به بزرگی ولتاژ و زاویه فاز متمرکز شده  و تزریق ولتاژ مستقیم را ارائه می دهد.

  1. IV. تنظیم ولتاژ شین و تنظیم زاویه فاز

تفاوت بین ولتاژ انتهای ارسال و دریافت کننده  و زاویه فاز مستقیماً به ورودی مبدل سری VSC-1 اشاره می شود.

  1. V. جبران امپدانس خط

یک مقدار امپدانس سری درج شده همراه با امپدانس خط به مبدل سری VSC-1 ارجاع داده می شود.

  1. VI. کنترل جریان برق خودکار

مبدل سری VSC-1 مقادیر مرجع توان واقعی (P) و توان راکتیو (Q) را می گیرد. این مراجع با P و Q واقعی و مقادیر خطای حاصل از تنظیم کننده PI برای تولید اجزای Vd و Vq مربوطه مقایسه می شوند.

این اجزا با تنظیم ولتاژ VSC-1 تولید می شوند تا نیازهای توان واقعی و راکتیو را جبران کنند. Vd مربوط به تنظیم توان واقعی و Vq مربوط به تولید توان راکتیو است.

مزایای کنترل جریان برق یکپارچه (UPFC)

  • انعطاف پذیری برای کنترل پارامترهای خط انتقال مانند ولتاژ، زاویه فاز، امپدانس خط و توان اکتیو و راکتیو.
  • از خط انتقال در برابر خطا محافظت می کند و به طور خودکار قطع می شود.
  • به حداقل رساندن هزینه های تولید کمک می کند.
  • افزایش بارگذاری سیستم قدرت
  • تلفات برق را به حداقل می رساند.
  • قابلیت انتقال را بهبود می بخشد.
  • سیستم را در برابر ناپایداری ولتاژ تقویت می کند.
  • نوسانات برق را مرطوب می کند و ثبات زاویه قدرت را افزایش می دهد.

معایب کنترل کننده جریان برق یکپارچه (UPFC)

  • به ساختاری مستحکم نیاز دارد.
  • بانک های خازن بر قابلیت اطمینان کنترل کننده تأثیر می گذارد.
  • فقط به خط انتقال واحد خسارت پرداخت می شود.
  • هیچ دستورالعملی برای ارائه پارامترهای UPFC مناسب وجود ندارد.
  • UPFC بر روی نتایج جریان پس از برق کار می کند و هیچ راهی برای بررسی اینکه آیا آنها در محدوده کار می کنند وجود ندارد.
  • جریان توان هدف تنها از طریق آزمون و خطا قابل دستیابی است.

کاربردهای یکپارچه کنترل کننده جریان برق (UPFC)

  • می توان از آن برای میرایی نوسانات برق استفاده کرد.
  • بهبود عملکرد سیستم تبدیل انرژی باد از طریق کنترل خطاهای لینک dc.
  • مناسب برای افزایش کیفیت توان پویا
  • برنامه های بلادرنگ برای کنترل امپدانس های ولتاژ، جریان و خط.
  • UPFC مدیریت اضطراری را فراهم می کند.
  • اشتراک ذخایر ریسندگی بین خطوط متصل بر اساس ظرفیت انتقال و حرارت.

 

منبع : برق تِک

About برق تِک

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *