بهینه سازی یک فیلتر هیبرید قدرت برای کاهش توان ظاهری مبدل

این پایان نامه به بررسی یک ساختار برای کاهش مقدار توان ظاهری مبدل در فیلترهای قدرت هیبرید می پردازد. پیشرفت فناوری در تولید و استفاده از ادوات نیمه هادی باعث گسترش بارهای غیرخطی شده، که اغلب این بارها جریان غیرسینوسی از شبکه دریافت می کنند. جاری شدن جریان های غیرسینوسی در شبکه های قدرت باعث ایجاد هارمونیک ها می شودکه انتشار این هارمونیک ها در سیستم باعث بروز مشکلات زیادی از قبیل گرم شدن ترانسفورمر ها و ماشین های الکتریکی، سوختن فیوز خازن های اصلاح ضریب توان و امکان تقویت سطح هارمونیک ها به علت پدیده ی رزونانس سری و موازی در شبکه می گردد. یکی از روش های کنترل هارمونیک ها استفاده از فیلترهای قدرت است. فیلترهای قدرت به سه دسته کلی پسیو، اکتیو و هیبرید تقسیم می شوند. فیلترهای هیبرید از ترکیب فیلترهای پسیو و اکتیو ساخته شده و به گونه ای طراحی می شوندکه در حد امکان مزایای ساختارهای پسیو و اکتیو را داشته و معایب آن ها را به حداقل برسانند. یکی از مزایای فیلترهای هیبرید نسبت به فیلترهای اکتیو کوچک تر بودن توان نامی اینورتر در ساختارهای هیبرید است. با این وجود کاهش هرچه بیشتر توان نامی اینورتر در فیلترهای هیبرید و در نتیجه امکان جبران بارهایی با توان بالاتر یکی از موضوعات پژوهشی مطرح می باشد. در ابتدا چند نوع از ساختارهای موجود از فیلترهای هیبرید با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی بررسی شده و میزان توان نامی اینورتر در این ساختارها به طور خاص مورد توجه قرار می گیرد. همچنین تاثیر متقابل بخش پسیو و اکتیو در این مدل از فیلترها به روی یکدیگر نشان داده می شود. در ادامه یک آرایش پیشنهادی برای حذف مولفه اصلی جریان از اینورتر با استفاده از ترانس سه سیم پیچه بررسی و به بهینه سازی آن پرداخته می شود. در این راه علاوه برکاهش سایز قسمت اکتیو فیلتر هیبرید، تعداد عناصر پسیوکاهش یافته و اندازه عناصر پسیو به کار رفته با در نظرگرفتن ضریب کیفیت فیلتر پسیو و میزان توان راکتیو تولیدی توسط فیلتر به طور دقیق انتخاب می گردد. در سیستم کنترل در نظر گرفته شده برای فیلتر هیبرید پیشنهادی، برای تولید جریان مرجع مناسب، ضرایبی برای هارمونیک های مختلف در نظر گرفته شده است که با استفاده از الگوریتم بهینه سازی pso مقدار دقیق آن ها به دست می آید. با توجه به روند بهینه سازی و برای دست یابی به کاهش توان نامی مبدل اکتیو، کنترل جریان این نوع فیلتر مورد توجه قرار می گیرد. برای کنترل جریان، کنترل پیش بین با حالات محدود که کیفیت بسیار خوبی در کاربردهای مختلف الکترونیک قدرت و درایو از خود نشان داده است، انتخاب می شود. پس از معرفی روش کنترل پیش بین با حالات محدود، نتایج حاصل از پیاده سازی عملی آن به روی یک اینورتر سه فاز، با کنترل کننده های متداول مقایسه می گردد. این روش کنترل برای فیلتر پیشنهادی پیاده سازی گشته و تکنیک هایی برای کاهش تعداد کلیدزنی و نیز جبران تاخیر موجود به دلیل حجم محاسبات ارائه شده است. پس از ارزیابی دقیق ساختار پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی، نتایج عملی پیاده سازی روش کنترل پیش بین با حالات محدود روی ساختار ارائه شده با استفاده از یک پردازنده dsp مدل tms320f28335 به دست آورده شده و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج عملی مقایسه و تطابق مطلوب میان آنها نشان داده می شود.