هر آنچه در ادامه مطالعه خواهید کرد:

 حذف هارمونیک در سیستم های قدرت (روش های مختلف مدل سازی)

برای حذف هارمونیک ها در سیستم های قدرت به طور سنتی از فیلترهای پسیو استفاده می شد؛ اما این فیلترها دارای عیوبی مانند ایجاد تشدید سری یا موازی با امپدانس سیستم، ثابت بودن مشخصه آن ها و غیره هستند. برای رفع این عیوب از فیلترهای اکتیو استفاده می شود.

یکی از انواع فیلترهای اکتیو، فیلتر اکتیو سری بوده که این نوع از فیلترها مانند منبع ولتاژ کنترل شده که با بار غیرخطی به صورت سری هستند، عمل کرده و ولتاژ هارمونیکی موردنیاز را به سیستم تزریق می کنند.
با بررسی های انجام شده مشخص گردید که فیلتر اکتیو سری در مواجه با منابع تولیدکننده ولتاژ هارمونیکی دارای کارکرد بسیار خوبی است. استفاده از روش تئوری توان لحظه ای جهت کنترل فیلتر اکتیو در شرایط منبع ولتاژ متعادل و بدون هارمونیک دارای کارکرد مناسبی بوده ولی در صورت عدم تعادل و یا وجود هارمونیک، برای داشتن ولتاژ متعادل در سیستم نیاز به تغییر استراتژی کنترلی وجود دارد.

در سال های اخیر، توجه به مسائل کیفیت توانی افزایش قابل توجهی یافته است و این مسئله با گذشت زمان روزبه روز اهمیت بیشتری پیدا میکند، زیرا تعداد بارهایی که هارمونیک به شبکه تزریق می کنند به سرعت در حال افزایش است؛

به همین دلیل یکی از مهم ترین مسائل در مورد کیفیت توان سیستم های قدرت مسئله هارمونیک ها است. در حال حاضر مطالعات هارمونیکی یکی از مهم ترین مسائل مطالعات بهره برداری، برنامه ریزی و طراحی سیستم های قدرت است.

وجود مدلی مناسب برای بارهای غیرخطی و پارامترهای کیفیت توان آن ها می تواند در بررسی استراتژی مختلف و مطالعات کیفیت توان شبکه بسیار مؤثر باشد. مدل سازی هارمونیکی مزایای زیر را به همراه خواهد داشت:

•  تخمین اثر هارمونیکی مشترکین جدید و یا تجهیزات غیرخطی جدید
•  ارزیابی اثر هارمونیکی تجهیزات موجود، مشترکین و بخش تأمین کننده برق
•  بررسی و ارزیابی روش های مختلف کاهش هارمونیک ها

داشتن یک مدل خوب برای شبکه می تواند منجر به ارزیابی مناسب سطح هارمونیک، بررسی اثر آن ها بر روی تجهیزات شبکه و تحلیل نگرانی های دیگر از وجود هارمونیک ها شود.

روش های مختلف مدل سازی جهت حذف هارمونیک

روش های مختلفی برای مدل سازی جهت حذف هارمونیک در شبکه قدرت وجود دارد که بسته به نوع تحلیل موردنیاز، پیچیدگی مدل و فرمولاسیون مسئله از روش های مختلفی استفاده می شود. دقت مدل سیستم قدرت در شبیه سازی عملکرد سیستم در تمام بازه تغییرات فرکانس هارمونیک ها برای تحلیل هارمونیک ها مهم و ضروری است زیرا اثرات خطا در شبکه می تواند بسیار خطرناک باشد.
یکی از معمول ترین روش های آنالیز، آنالیز در حوزه فرکانس است که ساختاری ساده داشته و داده های کمتری نیاز دارد. این روش به دلیل سادگی ازجمله محبوبترین روش هاست.

در این روش، بارها به صورت یک منبع جریان مدل می شوند. بزرگ ترین عیب روش مدل سازی منبع جریان ثابت این است که در محیطی که اغتشاشات ولتاژ وجود دارد این روش به خوبی جواب نمیدهد زیرا توانایی درنظرگرفتن این اغتشاشات را ندارد و در چنین مواردی دقت این روش بسیار کاهش می یابد؛

لذا باید به دنبال روشی بود که بتواند این شرایط را در نظر گرفته و دقت کافی را تأمین نماید. نیاز به تأمین چنین مدلی، محرک اصلی برای مطر حشدن روش های مدل سازی شبیه مدل نورتن و یا مدل ماتریس ادمیتانسی گردید. در این روش ها معمولاً از منابع جریان وابسته به ولتاژ استفاده می شود تا توانایی لحاظ شرایط نوسانات ولتاژ نیز  ایجاد گردد.

مدل منبع جریان ثابت

در کاربردهایی که تغییرات ولتاژ اندک است و یا حساسیت به تغییرات ولتاژ اندک است، چنین روش هایی بسیار مناسب هستند. در این نقاط معمولاً قدرت شبکه بسیار بالا بوده و یا به عبارت دیگر قدرت اتصال کوتاه بسیار بالا است. از این روش برای تحلیل رزونانسی نیز که به دینامیک بار ربطی ندارد، استفاده می شود.

هر مؤلفه هارمونیکی بار مدلسازی شده به عنوان یک منبع جریان درنظرگرفته می شود و تنها با مشخص بودن طیف هارمونیکی یک بار می توان به مدل منبع جریان ثابت آن دست یافت. چنین مدلی توانایی درنظرگرفتن اغتشاشات ولتاژی را ندارد و صرفاً یک منبع  جریان ثابت است.

مدل فرکانسی ماتریس ادمیتانس

این روش مدل سازی هارمونیکی رابطه بین ولتاژ و جریان تک تک هارمونیک ها را به کمک ادمیتانس های متناظر در ماتریس ادمیتانس لحاظ می کند. هما نطوری که در شکل زیر نشان داده شده است برای هر مؤلفه هارمونیکی یک ادمیتانس درنظرگرفته می شود و برای هر هارمونیک محاسبات با توجه به ادمیتانس های متناظر انجام می گیرد.

به بیات دیگر این مدل می تواند به صورت یک منبع جریان وابسته به ولتاژ نیز در نظر گرفته شود که به صورت زیر بیان می شود:

امپدانس های متناظر با مؤلفه های هارمونیکی توالی مثبت و منفی متفاوت می باشند و در این مدل سازی باید امپدانس های متناظر به هرکدام به طور جداگانه بررسی شود.

در مدل سازی لامپ کم مصرف با این روش نتایج به دست آمده نشان می دهد که امپدانس توالی منفی برای لامپ های کم مصرف در برابر امپدانس توالی مثبت قابل چش مپوشی بوده و با مقایسه نتایج شبیه سازی و اندازه گیری دقت این روش قابل قبول بیا نشده است.

مزیت دیگر این روش این است که این روش به خوبی نوسانات ولتاژی را در نظر می گیرد.

مدل نورتن

مدل نورتن برای مدل سازی بارهای تولیدکننده هارمونیک که به ولتاژ نیز بستگی دارد، مناسب ترین روش است و این روش همچنین معایب روش منبع جریان ثابت را نیز رفع می کند.
هما نطوری که شکل زیر نشان می دهد یک مدل نورتن از اتصالات موازی یک منبع جریان با یک امپدانس برای هر هارمونیک به دست می آید که در این حالت جریان نورتن IN مسیری متشکل از اتصال موازی امپدانس های منبع ولتاژ و امپدانس های مدل نورتن پیش رو خواهد داشت.

برای به دست آوردن مدل نورتن یک بار، نیاز به اندازه گیری پارامترهای ولتاژ و جریان هر هارمونیک در ۲ حالت بهره برداری متفاوت است. تغییر در حالت بهره برداری می تواند با کلید زنی یک خازن، سری کردن یک امپدانس با امپدانس منبع ولتاژ و … به دست آید. مطالعات انجام گرفته در این زمینه نشان می دهد که دقت مدلی که با استفاده از تغییرات ولتاژ به استخراج پارامترهای مدل نورتن می پردازد بیشتر از دیگر روش ها است.

مدل نورتن قابلیت لحاظ تغییرات ولتاژ را دارد و با وجود سادگی نسبی آن از دقت بسیار بالایی در مدل سازی بارهای غیرخطی برخوردار است.

دیگر مزیت این روش مناسب بودن آن برای بررسی اثرات تجمعی استفاده انبوه لامپ های کم مصرف است. چون جمع کردن مدل نورتن چندین با به سادگی امکانپذیر است. دقت این روش از مدل منبع جریان ثابت بیشتر است و همچنین این روش از مدل ادمیتانسی نیز بسیار ساده تر است.

جهت مشاوره خرید و استعلام قیمت، نصب و راه اندازی، راهنمایی و مشخصات فنی فیلتر هارمونیک با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ ).