جبران توان راکتیو و نامتعادلی ولتاژ در شبکه توزیع به وسیله مبدل‌های چندسطحی جبران‌ساز سنکرون استاتیکی توزیع ادغام شده با ترانسفورماتور با اتصال ستاره-ستاره

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 9، دوره 15، شماره 60، اسفند 1403، صفحه 149-170   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

اصغر اسکندری^*

آموزش و پرورش ناحیه یک، زنجان، ایران

چکیده

: بارهای نامتعادل در شبکه توزیع می­تواند باعث نامتعادل شدن ولتاژ تغذیه و کاهش کیفیت توان سیستم گردد. از طرفی، بارهای توان راکتیو، ممکن است اختلال­های ولتاژ مانند کمبود و بیش­بود ولتاژ ایجاد کند. در این مقاله یک جبران­ساز سنکرون استاتیکی توزیع چهارسیمه ادغام شده با یک ترانسفورماتور با اتصال ستاره-ستاره برای جبران ولتاژ نامتعادل و توان راکتیو پیشنهاد می­گردد. یک جبران­ساز سنکرون استاتیکی توزیع (DSTATCOM) با مبدل­های چندسطحی ماژولار به گروهی از تپ­های موجود در سیم­پیچ­های اولیه ترانسفورماتور ستاره-ستاره اتصال می­یابد تا یک ساختار به هم پیوسته را تشکیل دهد. جریان­های جبران از طریق این تپ­ها جاری می­گردند. این ساختار مشابه یک اتوترانسفورمر است. در مقایسه با جبران­ساز سنکرون استاتیکی توزیع  متوالی رایج با این ساختار، ولتاژ نقطه اتصال جبران­ساز سنکرون استاتیکی توزیع کاهش یافته و می­توان بین قابلیت ولتاژ و جریان نامی تجهیزات قدرت مصالحه­ای ایجاد نمود. بنابراین، هزینه سرمایه­گذاری اولیه، تنش ولتاژ و اندازه سیستم جبران می­تواند کاهش یابد. علاوه بر این، یک الگوریتم کنترلی مبتنی بر اندازه­گیری ولتاژ و جریان لحظه­ای نقطه اتصال مشترکین (PCC) پیشنهاد می­گردد که قادر به جبران ولتاژهای توالی منفی و صفر ناشی از بار و شبکه نامتعادل است. برای جبران این مولفه­ها، حلقه­های جریانی و ولتاژی جهت ردیابی دقیق ولتاژهای مرجع جبران­ساز سنکرون استاتیکی توزیع مبتنی بر مبدل­های چندسطحی ماژولار (MMC-DSTATCOM) به وسیله الگوریتم نامتعادلی به­کار می­رود. نتایج شبیه­سازی صحت طرح پیشنهادی را تایید می­نماید.

کلیدواژه‌ها

ترانسفورماتور توزیع؛ توان راکتیو؛ جبران‌ساز سنکرون استاتیکی توزیع؛ ولتاژ نامتعادل

سایر فایل های مرتبط با مقاله

1878-Extended Abstract-new.pdf

مراجع

[1] S.N. Duarte, B.C. Souza, P.M. Almeida, L.R. Araujo, P.G. Barbosa, "Control algorithm for DSTATCOM to compensate consumer-generated negative and zero sequence voltage unbalance", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 120, Article Number: 105957, Sept. 2020 (doi: 10.1016/j.ij­epes­.20­20.105957).

[2] M. Abasi, S.G. Seifossadat, M. Razaz, S.S. Moosapour, "Determining the contribution of different effective factors to individual voltage unbalance emission in n-bus radial power systems", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 94 pp. 393-404, Jan. 2018 (doi: 10.1016/j.ijepes.2017.08.006).

[3] T.A.P. Beneteli, L.P. Cota, T.A.M. Euzébio, "Limiting current and voltage unbalances in distribution systems: A metaheuristic-based decision support system", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 135, Article Number: 107538, Feb. 2022 (doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107538).

[4] L.F.L. Arão, A.L.F. Filho, M.V.B. Mendonça, "Comparative evaluation of methods for attributing responsi­bilities due to voltage unbalance", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 31 pp. 743-752, Oct. 2015 (doi: 10.11­09/TPWRD.2015.2493445).

[5] A. Elnady, A.A. Adam, M. Alshabi, "Newly developed narrow-band filters for stabilizing load voltage and compensating for voltage unbalance with harmonics in islanded Microgrid", Computers and Electrical Engineering, vol. 100, Article Number: 107849, May 2022 (doi: 10.1016/j.compeleceng.2022.107849).

[6] Y. Sun, L. Peixin, L. Shurong, L. Zhang, "Contribution determination for multiple unbalanced sources at the point of common coupling", Energies, vol. 10, Article Number: 171, Feb. 2017 (doi: 10.3390/en10020171).

[7] Y. Yang, X.M.Y. Wang, "Determining the responsibility of three-phase unbalanced sources based on RICA", Energies, vol. 12, Article Number: 2849, July 2019 (doi: 10.3390/en12152849).

[8] Q. Liu, L. Yong, H. Sijia, L. Longfu, "A controllable inductive power filtering system: modeling, analysis and control design", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 105 pp.717-728, Feb. 2019 (doi: 10.1016/j.ijepes.2018.09.016).

[9] D. Fonseca, J. M. Lobo, F. K. A. Lima, F. L. Tofoli, C. G. C. Branco, "Three-phase phase-locked loop algorithms for the detection of positive-sequence and negative-sequence components", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 126, Article Number: 106570, Mar 2021 (doi: 10.1016/j.ijep­es.2­020.106570).

[10] Y. Chen, W. Minghao, L. Ertao, Y. Xianggen, L. Jinmu, W. Zhen, "Passivity-based control of cascaded multilevel converter based D-STATCOM integrated with distribution transformer", Electric Power Systems Research, vol. 154 pp. 1-12, Jan. 2018 (doi: 10.1016/j.epsr.2017.08.001).

[11] S. Hu, L. Yong, X. Bin, C. Mingfei, Z. Zhiwen, L. Longfu, C. Yijia, K. Andreas, R. Christian, "A YD multifunction balance transformer-based power quality control system for single-phase power supply system", IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 52 pp. 1270-1279, Nov. 2015 (doi: 10.1109/T­IA.2­01­5.2­503389).

[12] Z. Wang, Y. Xianggen, C. Yu, L. Jinmu, L. Langzi, Q. Zhenyu, "DSTATCOM integrated with Yy connection transformer for reactive power compensation", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 117, Article Number: 105721, May 2020 (doi: 10.1016/j.ijepes.2019.105721).

[13] Y. Xu, Z. Yi, Q. Liang, L. Kaipei, F. Blaabjerg, "Quantitative criteria of considering AC infeed in DC fault assesent of modular multilevel converters", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 141, Article Number: 107874, Oct. 2022 (doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107874)

[14] S. Rahmani, A. Hamadi, K. Al-Haddad, L.A. Dessaint, "A combination of shunt hybrid power filter and thyristor-controlled reactor for power quality", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 61 pp. 2152-2164, July 2013  (doi: 10.1109/TIE.2013.2272271).

[15] Z. Chen, C. Yandong, J.M. Guerrero, H. Kuang, Y. Huang, L. Zhou, A. Luo, "Generalized coupling resonance modeling, analysis, and active damping of multi-parallel inverters in microgrid operating in grid-connected mode", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 4 pp. 63-75, Jan. 2016 (doi: 10.1007/s4­056­5-016-0184-9).

[16] Q. Liu, L. Yong, H. Sijia, L. Longfu, "Power quality improvement using controllable inductive power filtering method for industrial DC supply system", Control Engineering Practice, vol. 83 pp. 1-10, Feb. 2019 (doi: 10.10­16/j.conengprac.2018.09.024).

[17] Q. Liu, L. Yong, L. Longfu, P. Yanjian, C. Yijia, "Power quality management of PV power plant with transformer integrated filtering method", IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 34 pp. 941-949, Nov. 2018 (doi: 10.1109/TPWRD.2018.2881991).

[18] Q. Liu, L. Yong, H. Sijia, L. Longfu, "A controllable inductive power filtering system: modeling, analysis and control design", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 105 pp. 717-728, Feb. 2019 (doi: 10.1016/j.ijepes.2018.09.016).

[19] E. Lei, Y. Xianggen, C. Yu, L. Jinmu, "A cascaded D-STATCOM integrated with a distribution transformer for medium-voltage reactive power compensation", Journal of Power Electronics, vol. 17, no. 2, pp. 522-532, March 2017 (doi: 10.6113/JPE.2017.17.2.522).

[20] S. Hu, L. Yong, X. Bin, C. Mingfei, Z. Zhiwen, L. Longfu, C. Yijia, K. Andreas, R. Christian, "A YD multifunction balance transformer-based power quality control system for single-phase power supply system", IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 52 pp. 1270-1279, Nov. 2015 (doi: 10.1109/TIA.­201­5.2503389).

[21] E. Lei, Y. Xianggen, Z. Zhe, C. Yu, "An improved transformer winding tap injection DSTATCOM  topology for medium-voltage reactive power compensation", IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 33, pp 2113-2126, April 2015 (doi: 10.1109/TPEL.2017.2698207).