بازگردان دینامیک ولتاژ مبتنی بر مبدل منبع امپدانسی

کمبود ولتاژ پدیده ای است که در پی افت ناگهانی ولتاژ عمدتا به خاطر وقوع اتصال کوتاه در شبکه اتفاق می افتد. کمبود ولتاژ سبب بروز آسیب در بارهای حساس به ولتاژ می شود. یک راه حل اساسی برای حفاظت این نوع بارها استفاده از بازگردان ولتاژ دینامیکی (dvr) است. بازگردان ولتاژ دینامیکی با بازیابی ولتاژ در سمت بار هنگام بروز مشکلاتی چون وقوع کمبود ولتاژ کیفیت ولتاژ عمل حفاظت از این نوع بارها را انجام می دهد. بازگردان ولتاژ دینامیکی معمولی عمدتا شامل مبدل سری vsi، فیلتر هارمونیک، ترانسفورماتور تزریق سری، خازن لینک dc و واحد تغذیه انرژی لینک dc است. واحد تغذیه لینک dc می تواند به صورت یکسو ساز موازی باشد که به صورت پشت به پشت از طریق خازن dc به مبدل سری وصل است. توپولوژی مبتنی بر مبدل یکسو ساز موازی به دو صورت قابل پیاده سازی می باشد. در ساختار نوع اول مبدل سری در سمت بار و مبدل موازی در سمت منبع قرار دارد. در سیستم مبتنی بر یکسوساز سمت منبع انرژی لازم برای جبران سازی کمبود ولتاژ از خازن لینک dc گرفته می شود و خازن باید دارای ظرفیت کافی برای ذخیره و تامین انرژی مبدل سری را داشته باشد. در ساختار نوع دوم مبدل سری در سمت منبع و یکسو ساز موازی در سمت بار قرار دارد. در این ساختار با فرض اینکه مبدل سری همواره ولتاژ بار را در مقدار مطلوب خود نگه می دارد، یکسو ساز در زمان وقوع کمبود ولتاژ نیز قادر به تأمین انرژی لینک dc است بنابراین خازن dc نقش عمده ای در تامین انرژی مبدل سری نخواهد داشت و سایز آن کاهش می یابد. اما در ساختار نوع اول با وقوع کمبود ولتاژ یکسو ساز قادر به تامین انرژی لینک dc نخواهد بود و نیاز به خازنی با سایز بزرگ می باشد. هر چند ساختار dvr مبتنی بر یکسو ساز موازی سمت بار توانسته است سایز خازن لینک dc را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. کاهش دینامیکی جریان اتصال کوتاه در سمت بار در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن ارائه شده است. ساختار dvr مبتنی بر یکسو ساز سمت منبع قابلیت محدود ساختن جریان خطا در پی وقوع اتصال کوتاه در پایین دست dvr را دارد. اما این ساختار در جبران سازی کمبود ولتاژهای طولانی کارایی مناسبی ندارد. اخیرا مبدل منبع امپدانسی برای غلبه بر مشکلات vsi ارایه شده است. در این سیستم نیاز به تعداد زیادی نیمه هادی بوده و دارای عناصر پسیو بزرگ است و به دلیل استفاده از روش کنترل ساده برای کنترل zsi دارای استرس ولتاژ بزرگ و نیازمند کلید هایی با توان بالا می باشد. سیستم ارایه شده با استفاده از یک مبدل بوست dc-dc بین مبدل و خازن لینک dc نیز قابل پیاده سازی است. استفاده از مبدل بوست باعث افزایش حجم، قیمت و پیچیدگی سیستم و همچنین افزایش تلفات و کاهش راندمان می شود. سیستم های مبتنی بر vsi دارای مشکل حساسیت به emi می باشند که سبب افزایش thd ولتاژ خروجی مبدل می شود. این مورد در حضور zsi برطرف می شود. در این پایان نامه ساختار جدیدی برای dvr مبتنی بر یکسو ساز موازی سمت منبع برای جبران سازی کمبود ولتاژهای با دوره زمانی طولانی ارایه می شود. در این سیستم، مبدل منبع امپدانسی جایگزین مبدل vsi می شود. سیستم حاصل علاوه بر جبران کمبود ولتاژهای طولانی قابلیت کاهش دینامیکی جریان خطای پایین دست را هم دارد و سایز المان ذخیره کننده انرژی نیز کاهش می یابد. مساله tsdpr (total switching device power rating) در سیستم پیشنهادی محاسبه و با سیستم های موجود مقایسه شده است. پارامتر tsdpr در سیستم پیشنهادی کمتر از سیستم مبتنی بر مبدل بوست dc-dc می باشد. برای کنترل zsi سه روش در مقالات مختلف بیان شده است. 1) کنترل ساده 2) کنترل حداکثر بوست 3) کنترل حداکثر بوست ثابت در این پایان نامه این سه روش بررسی شده و روش کنترل ساده برای کنترل مبدل اجرا شده است.