کاهش مقادیر نامی بخش اکتیو در فیلترهای قدرت هارمونیکی هیبرید

این پایان نامه به بررسی روش های کاهش مقدار نامی قسمت اکتیو در فیلترهای قدرت هارمونیکی هیبرید می پردازد. پیشرفت فناوری در تولید و استفاده از ادوات نیمه هادی باعث گسترش بارهای غیرخطی با ماهیت جریان غیر سینوسی در ورودی شده است. جاری شدن جریان های غیر سینوسی در شبکه قدرت باعث ایجاد هارمونیک می شود. انتشار هارمونیک ها در سیستم قدرت باعث بروز مشکلات زیادی از قبیل گرم شدن ترانسفورماتورها و ماشین های الکتریکی و سوختن فیوز خازن های اصلاح ضریب توان می شود. 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 می شوند. این فیلترها به گونه ای طراحی می شوند که در حد امکان مزایای ساختارهای پسیو واکتیو را داشته و معایب آنها را به حداقل برسانند. یکی از مزایای فیلترهای هیبرید نسبت به فیلترهای اکتیو، کوچکتر بودن توان نامی اینورتر در ساختارهای هیبرید است. با این وجودکاهش بیشتر توان نامی اینورتر در فیلترهای هیبرید یکی از موضوعات پژوهشی مطرح می باشد. در این پژوهش چهار نوع از ساختارهای موجود در فیلترهای هیبرید با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی بررسی شده و موضوع توان نامی اینورتر در این ساختارهای به طور خاص مورد توجه قرار می گیرد. سپس یکی از پرکاربردترین انواع فیلترهای هیبرید (فیلتر هیبرید نوع 2) انتخاب شده و با استفاده از روابط تحلیلی وشبیه سازی اثر پارامترهای مختلف قسمت پسیو در عملکرد آن بررسی می شود. نتایج این بررسی نشان می دهد که افزایش مقدار بهره ولتاژ اینورتر می تواند تاثیر پارامترهای فیلتر پسیو را در عملکرد فیلتر به حداقل برساند. به منظور کاهش تعداد عناصر پسیو، استفاده از یک آرایش ساده برای فیلتر پسیو به جای آرایش معمول بررسی می شود. در ادامه پایان نامه برای کاهش توان نامی اینورتر دو ساختار جدید پیشنهاد می شود. در هر دو ساختار با ارائه ی یک راهکار خاص، مولفه اصلی جریان اینورتر تقریباً به صفر رسیده و در نتیجه توان نامی اینورتر کاهش می یابد. در ساختار پیشنهادی اول از یک ترانسفورماتور سه سیم پیچه استفاده شده که اینورتر در سمت اولی? آن قرار داشته و سیم پیچ های ثانویه و ثالثیه توسط ترکیب خاصی از فیلترهای پسیو به ترمینال بار متصل می شوند. طراحی عناصر پسیو به گونه ای انجام شده که مولفه اصلی جریان در سیم پیچ های ثانویه و ثالثیه برابر باشد. در این ترانسفورمر تعداد دور سیم پیچ های ثانویه وثالثیه برابر بوده ولی با پلاریته معکوس به شاخه های پسیو متصل می شوند. طراحی مذکور باعث می شود که در فرکانس پایه، شار سیم پیچ ثانویه توسط شار سیم پیچ ثالثیه خنثی شده و در نتیجه جریان سیم پیچ اولیه در فرکانس اصلی صفر باشد. عملکرد این ساختار با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی بررسی می شود. در ساختار دوم از یک تانک رزونانس موازی تنظیم شده در فرکانس اصلی به صورت سری با اینورتر استفاده می شود. تانک رزونانس در فرکانس پایه امپدانس بزرگی داشته و جریان مولفه اصلی اینورتر ناچیز خواهد بود. از مزایای این ساختار می توان به کوچک بودن نسبی عناصر تانک رزونانس فرکانس پایه و عملکرد مناسب با فرض غیرایده آل بودن عناصر پسیو اشاره کرد. عملکرد این ساختار نیز با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی بررسی می شود. برای ارزیابی دقیقتر عملکرد ساختارهای پیشنهادی، مقایسه ای بین این ساختارها، ساختار نوع 2 و ساختار تزریقی انجام شده و مزایا و معایب هر یک بیان می شود.