در حلقه کنترل اندیس مدولاسیون، ابتدا توان راکتیو خطوط در سمت منبع محاسبه می­ شود. این مقدار پس از مقایسه با مقدار مرجع و پردازش، ولتاژ عمل کننده در یک ضرب کننده آنالوگ را تشکیل می­دهد. این ضرب کننده، دامنه ثابت موج سینوسی که توسط مجموعه­ا­ی شامل PLL، Counter، EPROM و DAC تولید شده است را با توجه به ولتاژ عمل کننده، مقیاس می­دهد. موج سینوسی حاصل که فاز آن شیفت یافته و اندازه آن نیز تنظیم شده است، سیگنال مرجع مدولاسیون برای بلوک PWM خواهد بود. اینورتر نیز این سیگنال را با یک تقویت به اندازه در خروجی خود بازسازی می­ کند. در این روش ترکیب خازن با ظرفیت بالا، اندوکتانس­های ا­تصال دهنده کوچک، حلقه کنترل توان راکتیو سریع و حلقه کنترل ولتاژ dc آهسته، کنترل سریع توان راکتیو با کاهش نوسانات اندازه جریان خروجی را امکان پذیر می­سازد.

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۲-۲-۱-۲- کنترل ­بوسیله­ ی زاویه فاز
در این روش اجازه می­دهیم که ولتاژ سمت DC تغییر کند و با بهره گرفتن از کنترل زاویه α، توان راکتیو تولیدی جبران­ساز را کنترل می­کنیم. در این روش اندیس مدولاسیون را ثابت نگه می­داریم و تنها متغیر کنترلی، α می­باشد. هنگامی­که توان راکتیو مرجع تغییر کند، باعث تغییر زاویه α خواهد شد. زاویه α نیز تعیین کننده­ میزان توان اکتیو مبادله شده با شبکه است (رابطه(۲-۳)). افزایش سیلان توان اکتیو به داخل یا بیرون اینورتر به ترتیب باعث افزایش یا کاهش انرژی ذخیره شده در خازن و در نتیجه افزایش یا کاهش ولتاژ سمت DC می­ شود. اندیس مدولاسیون ثابت اینورتر، این تغییرات را مستقیما در ولتاژ خروجی اثر ­می­دهد. تغییر در ولتاژ خروجی اینورتر نیز باعث تغییر توان راکتیو خواهد شد. اگر ولتاژ سمت DC افزایش یابد، جبران­ساز توان راکتیو پیش فاز تحویل می­دهد و اگر کاهش یابد، جبران­ساز توان راکتیو پس فاز تولید می­ کند. در این روش کنترل توان راکتیو به صورت غیرمستقیم خواهد بود. سرعت پاسخ این روش به اندوکتانس­های اتصال دهنده و خازن سمت DC وابسته است و نسبت به روش قبلی کندتر می­باشد. شکل (۲-۱۳)یک جبران­ساز استاتیکی متصل به شبکه به منظور جبران توان راکتیو مورد نیاز بار را نشان می­دهد. کنترل توان راکتیو فقط با زاویه α صورت می­گیرد و ولتاژ سمت dc اجازه تغییر دارد. این طرح با وجود اینکه مقداری کند است، اما با سخت افزار ساده­ای قابل پیاده­سازی است. در ابتدا ولتاژ و جریان­های سمت منبع اندازه ­گیری می­شوند و توسط آنها توان راکتیو جاری شده در خطوط محاسبه می­گردد. این مقدار محاسبه شده با مقدار مطلوب که معمولا صفر می­باشد، مقایسه می­ شود.
شکل۲‑۱۳- بلوک دیاگرام جبران­ساز استاتیکی سنکرون با طرح کنترل زاویه­ ی فاز با بهره گرفتن از کنترلر PI [27]
روش دیگری نیز برای این قسمت می­توان به کار برد. در این روش ولتاژ و جریان های سمت بار را اندازه گرفته و توان راکتیو بار را محاسبه می­ کنند. از طرفی ولتاژ و جریان جبران­ساز را نیز اندازه گرفته و توان راکتیو تولیدی جبران­ساز را بدست ­می­آورند. حال این دو مقدار را با هم مقایسه می­ کنند. این روش نیاز به سخت­افزار بیشتری دارد. در هر صورت سیگنال خطای بوجود آمده در یک کنترلر PI پردازش می­ شود و خروجی حاصل شیفت فاز مورد نیاز در ولتاژ خروجی اینورتر را مشخص می­ کند. به این ترتیب با تغییر توان اکتیو مبادله شده، ولتاژ سمت dc به مقدار مورد­نظر تغییر کرده و اندازه ولتاژ خروجی اینورتر را نیز تغییر می­دهد. بدین ترتیب توان راکتیو نیز تغییر خواهد نمود. در این طرح از روش­های کنترلی دیگر نیز برای پیدا کردن زاویه α استفاده می­ شود، هم­چنین می­توان از روش­های کنترلی مبتنی بر مدل STATCOM و یا مستقل از مدل STATCOM و پارامترهای سیستم برای کنترل STATCOM استفاده کرد. در ادامه ابتدا در مورد روش­های کنترلی مبتنی بر مدل و پس از آن در مورد روش­های کنترلی مستقل از مدل به تفضیل بحث خواهد شد.
۲-۲-۲- روش­های کنترل STATCOM مبتنی بر مدل
در این بخش به بررسی روش­های کنترل STATCOM براساس مدل می­پردازیم. در هر قسمت ابتدا مدل مورد­نظر را تشریح و سپس روش­های کنترلی مبتنی بر آن مدل را معرفی می­کنیم. دو روش عمده­ی مدلسازی عبارتند از مدل DQ و مدل متوسط که در این بخش تشریح می­گردند.
۲-۲-۲-۱- مدل DQ
به­ طور کلی هر سیستم دینامیک را می­توان به صورت معادلات حالت بیان نموده و با رویت متغیرهای آن سیستم، به وضعیت فعلی آن پی ­برد. به­ طور مشابه، هنگامی­که یک اغتشاش در سیستم قدرت رخ دهد، برخی از متغیرهای حالت آن دچار تغییراتی می­شوند که با رویت و آنالیز این تغییرات می­توان به نوع اغتشاش پی­برده و متعاقبا اعمال کنترلی مناسب را جهت حفظ پایداری انجام داد. انتخاب این متغیرها بستگی به عواملی دارد که مهمترین آنها عبارتند از [۱۵]
-رویت­پذیر باشند
-در حد امکان، قابل اندازه ­گیری به صورت محلی باشند
-حاوی اطلاعات کافی از سیستم برای طراحی کنترل­ کننده و رسیدن به هدف کنترلی باشند
از آن­جایی که STATCOM در خط انتقال نصب می­ شود، انتخاب و شایسته­سازی سیگنال ورودی کنترل­ کننده برای بهبود عملکرد سیستم از اهمیت بسیاری برخوردار می­باشد. در اینجا از برخی متغیرهای حالت و یا ترکیبی از آن­ها، به عنوان ورودی کنترل­ کننده استفاده شده که در قسمت­ های بعدی به آن­ها اشاره خواهد شد.
مدار معادل STATCOM در شکل (۲-۱۴) نشان داده شده است. در این مدار مقاومت نشان­دهنده مجموع تلفات مقاومتی سیم پیچ­های ترانس و هم­چنین تلفات انتقال اینورتر می­باشد. اندوکتانس ، نشان­دهنده اندوکتانس نشتی ترانس و مقاومت در حالت موازی و خازن c به ترتیب نشان­دهنده مجموع تلفات سوئیچ­های اینورتر و تلفات توان در خازن می­باشد. ولتاژهای ، ، ولتاژهای سمت AC اینورتر می­باشند که به تناسب زاویه آتش در خروجی اینورتر ظاهر می­شوند.
شکل ۲‑۱۴- مدار معادل STATCOM
طبق این شکل، اگر ولتاژ خروجی اینورتر به صورت رابطه­ (۲-۸) باشد و ولتاژ شبکه، مانند رابطه­ (۲-۹) بیان شود، با نوشتن KVL، به معادله­ جبری STATCOM دست می­یابیم که در رابطه­ (۲-۱۰) بیان شده است.

دامنه­ ولتاژ ضریبی از ولتاژ خازن (شاخص مدولاسیون) با α رادیان شیفت نسبت به ولتاژ شبکه می­باشد. اگر رابطه­ (۲-۱۰) را با بهره گرفتن از ماتریس انتقال به قالب مرجع سنکرون^[۱۴] ببریم، خواهیم داشت:

در این رابطه T ماتریس انتقال می­باشد که به صورت رابطه­ تعریف می­ شود.