بهساز يکپارچه کيفيت توان جدید بر پايه مبدل منبع امپدانس ترانسفورماتوري
الموضوعات :
مهدی سیاهی
1
(مکانیک ، برق و کامپیوتر)
محمد داودی
2
(دانشگاه آزاد اسلامی، واحد بین‌المللی کیش)
الکلمات المفتاحية: بهساز يکپارچه کيفيت توان (UPQC) اينورترهاي پشت به پشت مبدل منبع امپدانس ترانسفورماتوري,
ملخص المقالة :
بهساز يکپارچه کيفيت توان (UPQC) متشکل از اينورترهاي منبع ولتاژ پشت به پشت، تلفيق فيلترهاي اکتيو سري و موازي است که به صورت هم‌زمان هارمونيک‌هاي جريان بار غير خطي و اغتشاشات ولتاژ شبکه را جبران مي‌کند. براي کارکرد مناسب هر دو مبدل و عبور دوطرفه توان، بايد ولتاژ لينک DC حداقل 41/1 برابر ولتاژ خط به خط سمت ولتاژ بالاي سيستم يعني فيلتر اکتيو موازي باشد. يکي از فاکتورهاي تعيين‌کننده قيمت ادوات نيمه‌هادي، حداکثر استرس ولتاژ قابل تحمل آنها مي‌باشد. با بالابودن ولتاژ لينک DC، استرس ولتاژ کليدهاي سمت مبدل سری افزايش مي‌يابد و براي رفع اين نقص، در اين مقاله يک شبکه منبع امپدانس به ساختار اينورترهاي پشت به پشت رايج در UPQC اضافه می‌شود که بدين وسيله ولتاژ DC اعمالي به اينورتر فيلتر اکتيو سري را به ميزان چشم‌گيري کاهش داده و هزينه ساخت آن کاهش خواهد يافت. در اين ساختار از شبکه منبع امپدانس در يک مبدل AC/DC (فيلتر موازي) براي ايجاد خاصيت باک- بوست استفاده شده است. در عين حال به علت استفاده شبکه منبع امپدانس در فيلتر موازي، زمان مرده لازم براي کليدزني اين مبدل حذف شده و کيفيت عملکرد و قابلیت اطمینان آن به ميزان چشم‌گيري افزايش خواهد يافت. در این مقاله با شبيه‌سازي‌هاي لازم کارايي ساختار رايج و پيشنهادي با هم مقايسه خواهد شد. برای اثبات کاهش هزينه ساخت در ساختار پيشنهادي از معيار Total Switching Device Power استفاده شده است.
[1] H. Fujita and H. Akagi, "The unified power quality conditioner: the integration of series and shunt active filter," IEEE Trans. Power Electronics, vol. 13, no. 2, pp. 315-322, Mar. 1998.
[2] F. Peng, Jr., G. W. Ott, and D. J. Adams, "Harmonic and reactive power compensation based on the generalized instantaneous reactive power theory for three-phase four-wire systems," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 13, no. 6, pp. 1174-1181, Nov. 1998.
[3] A. Nava-Segura and M. Carmona-Hernandez, "A detailed instantaneous harmonic and reactive compensation analysis of three-phase AC/DC converters, in abc and coordinates," IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 14, no. 3, pp. 1039-1045, Jul. 1999.
[4] L. Zhang, P. C. Loh, and F. Gao, "An integrated nine-switch power conditioner for power quality enhancement and voltage sag mitigation," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 3, pp. 1177-1190, Mar. 2012.
[5] J. W. Kolar, F. Schafmeister, S. D. Round, and H. Ertl, "Novel three-phase ac-ac sparse matrix converters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 22, no. 5, pp. 1649-1661, Sep. 2007.
[6] P. C. Loh, F. Blaabjerg, F. Gao, A. Baby, and D. Tan, "Pulsewidth modulation of neutral-point-clamped indirect matrix converter," IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 44, no. 6, pp. 1805-1814, Nov./ Dec. 2008.
[7] E. Ledezma, B. McGrath, A. Munoz, and T. A. Lipo, "Dual ac-drive system with a reduced switch count," IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 37, no. 5, pp. 1325-1333, Sep./Oct. 2001.
[8] M. Jones, S. N. Vukosavic, D. Dujic, E. Levi, and P. Wright, "Five-leg inverter PWM technique for reduced switch count two-motor constant power applications," IET Proc. Electric Power Applicat., vol. 2, no. 5, pp. 275-287, Sep. 2008.
[9] Z. Peng, "Z-source inverter," IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 39, no. 2, pp. 504-510, Mar./Apr. 2003.
[10] Y. Huang, M. Shen, F. Peng, and X. Wang, "Z-source inverter for residential photovoltaic systems," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 21, no. 6, pp. 1776-1782, Nov. 2006.
[11] Y. H. Kim, H. W. Moon, S. H. Kim, E. J. Cheong, and C. Y. Woo, "A fuel cell system with Z-source inverters and ultra-capacitors," in Proc. Power Electronics and Motion Control Conf., vol. 3, pp. 1587-1591, Xi'an, China, 14-16 Aug. 2004.
[12] Y. Xie, Z. Qian, X. Ding, and F. Peng, "A novel buck-boost Z-source rectifier," in Proc. Power Electronics Specialists Conf., PESC'06, 5 pp., Jun. 2006.
[13] X. Ding, Z. Qian, Y. Xie, and Z. Lu, "Three-phase Z-source rectifier," in Proc. Power Electronics Specialists Conf., PESC'05, pp. 494-500, Recife, Brazil, 16-16 Jun. 2005.
[14] Y. Li, J. Anderson, Z. F. Peng, and D. Liu, "Quasi-Z-source inverter for photovoltaic power generation systems," in Proc. IEEE PESC'09, pp. 918-924, Washington DC, USA, 15-19 Feb 2009.
[15] W. Qian, F. Peng, and H. Cha, "Trans-Z-source inverters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 12, pp. 3453-3463, Dec. 2011.
[16] N. Kalaiarasi, S. Paramasivam, and S. Kuntu, "Comparison of Z-source inverter with DC-DC boost converter fed VSI for PV applications," in Proc. IEEE 2nd Int. Conf. on Electrical Energy Systems, ICEES'14, pp. 87-91, Chennai, India, 7-9 Jan. 2014.
[17] D. N. Zmood and D. G. Holmes, "Stationary frame current regulation of PWM inverters with zero steady-state error," IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 3, pp. 814-822, May 2003.
[18] R. Bojoi, L. Limongi, F. Profumo, D. Roiu, and A. Tenconi, "Analysis of current controllers for active power filters using selective harmonic compensation schemes," IEEJ Trans. on Electrical and Electronic Engineering, vol. 4, no. 2, pp. 139-157, Mar. 2009.
[19] C. Lascu, L. Asiminoaei, I. Boldea, and F. Blaabjerg, "Frequency response analysis of current controllers for selective harmonic compensation in active power filters," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 56, no. 2, pp. 337-347, Feb. 2009.
