کنترل و متعادل سازی ولتاژ خازن های dc مستقل به‏ کار گرفته شده در یک مبدل جبران ساز استاتیکی چند سطحی

همواره بدیهی بوده که با جبران‏سازی موازی مناسب توان راکتیو، توان قابل انتقال می‏تواند در حالت ماندگار افزایش یافته و پروفیل ولتاژ در طول خط کنترل شود. منظور از این جبران‏سازی توان راکتیو، تغییر مشخصه‏های الکتریکی طبیعی خط انتقال است، تا انطباق بیشتری با تقاضای غالب بار پیدا کند. به این ترتیب، برای به حداقل رساندن اضافه ولتاژها تحت شرایط بار سبک، راکتورهای ثابت یا با کلیدهای مکانیکی به‏صورت موازی به‏کار می‏روند، و برای حفظ سطح ولتاژ در شرایط بار سنگین، خازن‏های ثابت یا با کلیدهای مکانیکی به‏صورت موازی به‏کار می‏روند. هدف نهایی از کاربرد جبران‏ساز موازی توان راکتیو در یک سیستم انتقال، افزایش توان انتقالی آن است. ممکن است که بهبود مشخصه‏های انتقال در حالت ماندگار به‏همراه پایداری سیستم مورد نظر باشد. به این ترتیب جبران‏سازی توان راکتیو برای تنظیم ولتاژ در نقطه‏ی وسط (یا برخی نقاط میانی) مورد استفاده قرار می‏گیرد تا خط انتقال تقطیع شود و در انتهای خط (خط شعاعی) از ناپایداری ولتاژ جلوگیری به‏عمل آید. به‏علاوه، جبران‏سازی توان راکتیو برای کنترل دینامیکی ولتاژ، افزایش پایداری در حالت گذرا و میرایی نوسانات توان را در پی خواهد داشت. جبران ساز استاتیکی سنکرون (statcom) یک وسیله ی سیستم انتقال ac انعطاف پذیر است که برای تولید یا جذب توان راکتیو به‏صورت موازی به سیستم قدرت وصل می شود. اگر statcom توان راکتیو به سیستم قدرت تزریق کند، در مد خازنی و اگر توان راکتیو از سیستم قدرت جذب کند، در مد سلفی خواهد بود. اگر توان راکتیو بین statcom و سیستم مبادله نشود، statcom در مد آماده به‏کار، (standby) کار خواهد کرد. statcom می تواند برای تنظیم ولتاژ، کنترل ضریب توان و پایداری پخش بار مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه با جبران ساز استاتیکی مرسوم (svc)، statcom دارای مزایایی از قبیل کارکرد بهتر، انعطاف‏پذیری کارکردی بهتر، سرعت سریع و هارمونیک های کم می باشد. اینورترهای چند سطحی سری شده بر پایه ی اتصال چندین پل h، به‏دلیل ساختار مشابه و قابلیت گسترش نسبت به ساختارهای اینورتر چند سطحی دیود کلمپ و خازن های شناور، در کاربرد statcom رایج ترند. یکی از معایب اصلی اینورترهای چند سطحی سری شده در کاربرد statcom، نامتعادلی ولتاژ خازن های dc استکه در طرف dc پل های h ظاهر می شود، که این نامتعادلی ناشی از روش های کلیدزنی مختلف برای پل های h و تغییرات پارامترهای توان اکتیو و راکتیو در پل های h می باشد. نامتعادلی ولتاژ خازن dc باعث کاهش کیفیت ولتاژ خروجی خواهد شد و در موارد شدید تر، می تواند منجر به فروپاشی کامل سیستم قدرت شود. در این پایان نامه تکنیک کنترلی ivbs برای سیستم statcom تکفاز ارائه شده که بر پایه‏ی مبدل چند سطحی پل h سری شده می‏باشد. اما یکی از عمده‏ترین معایب تکنیک کنترلی ivbs می‏تواند وجود کنترل کننده‏ pi باشد. یکی از معایب این کنترل کننده‏ رایج این است که با استفاده از بهره‏های ثابت، وقتی نوسانی در پارامترهای سیستم یا شرایط عمل‏کرد سیستم وجود داشته باشد، کنترل کننده نمی‏تواند عمل‏کرد کنترلی مطلوبی ارائه دهد و برای بهبود پاسخ گذرای سیستم ناتوان است. برای حل این مشکل کنترل کننده‏ pi در سیستم statcom برای کنترل ولتاژ dc و توان راکتیو، یک کنترل کننده‏ pi تطبیقی (سازگار) با استفاده از منطق فازی پیشنهاد شده است، که این کنترل کننده ترکیبی از کنترل کننده‏ فازی و کنترل کننده‏ pi می‏باشد. برای بررسی نحوه ‏ی عمل‏کرد ساختار ارائه شده، از نرم‏ افزار matlab/simulink‏ برای شبیه ‏سازی‏ها و تأیید مزیت‏های روش کنترلی ارائه شده، استفاده شده است.