طراحی و شبیه سازی کنترل کننده یکپارچه توان (upfc) با استفاده از مبدل ماتریسی

امروزه استفاده از سیستم های انتقال انرژی الکتریکی به صورت مستمر در حال افزایش است. به علت به هم پیوسته شدن سیستم های قدرت و اهمیت مسائلی چون افزایش قابلیت اطمینان سیستم در کنار استفاده بهینه از ظرفیت های موجود خطوط انتقال، به کارگیری ادوات facts به یکی از راه حل های قابل توجه و بسیار کارآمد تبدیل شده است. این ادوات بدون استفاده از عناصر بزرگ ذخیره کننده انرژی و از طریق عناصر و روش های الکترونیک قدرت، قادر به کنترل بهینه ولتاژ و تأمین توان راکتیو مورد نیاز سیستم انتقال می باشند. با به کارگیری این ادوات، ظرفیت خطوط انتقال از حدود پایداری دینامیکی بیشتر شده و به حدود پایداری حرارتی نزدیک می شود. در نتیجه، نیاز به افزایش خطوط و منابع جدید کاهش می یابد. یکی از مهم ترین و پیچیده ترین اعضاء ادوات facts، کنترل کننده یکپارچه توان (upfc) می باشد که در ساختار معمول خود، از دو مبدل ولتاژ و یک خازن تقریباً بزرگ تشکیل شده است. در این تحقیق، از مبدل ماتریسی با دو پل به جای مبدل های ولتاژ و خازن استفاده گردید که باعث حذف خازن و در نتیجه کاهش حجم و هزینه upfc می شود. مبدل های ماتریسی با دو پل که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند، دارای مزایای متعددی هستند که می توان به نبود خازن در ساختار آن، قابلیت انتقال توان در هر دو جهت، سینوسی بودن شکل موج های ورودی و خروجی و نزدیک بودن ضریب توان ورودی به 1 اشاره نمود. در این تحقیق، برای تحلیل upfc با مبدل ماتریسی، یک مدل پیشنهاد شد و روش کنترل برای آن، برای کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو با و بدون بار در سیستم قدرت تشریح گردید. سپس برای نشان دادن دقت مدل، نمودارهای کنترل توان حاصل از شبیه سازی و روابط مدل، ترسیم شدند که مشاهده شد از تطابق بسیار خوبی نسبت به هم برخوردارند. در ادامه برای هر دو حالت وجود و عدم وجود بار در سیستم قدرت، upfc با مبدل ماتریسی به خط انتقال متصل شده و شبیه سازی شد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که این مدل، به خوبی قادر به توصیف upfc متصل به خط انتقال بوده و با دقت بالایی این کار را انجام می دهد به طوری که اختلاف مقادیر توان های کنترل شده با مقادیر مرجع آنها برای باس های فرستنده و گیرنده ناچیز است.