شبیه سازی یک جبران کننده توان راکتیو با ساختار fc/tcrبرای بهبود کیفیت توان کوره های قوس الکتریکی

چکیده کوره های قوس الکتریکی برای ذوب و بازیابی فلزات، خصوصاً آهن در کارخانه های فولاد سازی مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از کوره ها، قراضه ها را توسط گرمای ناشی از قوس الکتریکی ذوب می کنند. به دلیل ماهیت قوس الکتریکی و فرآیند ذوب، این دستگاه ها باعث ایجاد مشکلاتی نظیر عدم تعادل ولتاژ و جریان، ولتاژ و جریان هارمونیکی ، نوسانات ولتاژ و ضریب توان پایین می شوند. به منظور استفاده بهینه از توان الکتریکی در کوره های قوس الکتریکی کارخانه های فولادسازی، لازم است مواردی چون تثبیت ولتاژ، اصلاح ضریب توان و فیلتر کردن هارمونیک ها مد نظر قرار گیرند.جبران کننده استاتیک توان راکتیوراه حلی مناسب برای کاهش مسائل کیفیت توان ناشی از کوره قوس الکتریکی می باشد. این پایان نامه به مدل سازی خط 63کیلو ولت مجتمع فولاد مبارکه و بار های متصل به این خط به منظور بررسی عملکرد جبران کننده استاتیک توان راکتیو در بهبود مسائل کیفیت توان کوره های قوس الکتریکی می پردازد.برای دستیابی به این هدف ابتدا مدل های مختلف کوره قوس الکتریکی در حوزه زمان مورد مطالعه قرار می گیرد. از آنجا که عامل اصلی در دقت مدل کوره قوس الکتریکی، منحنی مشخصه ولتاژ-جریان قوس می باشد، مدل نمایی-هذلولی که منحنی مشخصه نزدیکی به مشخصه واقعی قوس دارد، جهت شبیه سازی انتخاب می شود. در این مدل عدم تعادل ولتاژ و جریان و فلیکر ولتاژ به صورت تصادفی اعمال گردیده است و نشان داده شده است که رفتار مدل کوره قوس الکتریکی در شبیه ساز ی ها مطابق با عملکرد کوره های قوس واقعی مجتمع فولاد مبارکه می باشد. همچنین ساختار و چگونگی عملکرد جبران کننده استاتیک توان راکتیو مجتمع فولاد مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس با توجه به اطلاعات شرکت سازنده، جبران کننده شبیه سازی شده و ضرایب کنترل کننده انتگرالی- تناسبی با زمان پاسخ کمتر از یک سیکل برای جبران فلیکر و خطای حالت دائم صفر برای جبران دقیق توان راکتیو با روش سعی و خطا به دست آمده است. در نهایت با استفاده از مدل کوره های قوس الکتریکی و جبران کننده استاتیک توان راکتیو، خط 63 کیلو ولت مجتمع فولاد مبارکه شبیه سازی شده است. در شبیه سازی ها، امپدانس ترانسفورماتورها وخطوط طبق مقادیر واقعی جایگذاری گردید، تا نتایج به دست آمده تا حد امکان به نتایج عملی نزدیک شود. نتایج حاصل از شبیه سازی دردو حالت عملکرد سلف کنترل شونده با تریستور یکی در محدود کنترل و دیگری خارج از محدوده کنترل، مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج واقعی مقایسه شده است. از نتایج به دست آمده مشخص شد تا زمانی که سلف کنترل شونده با تریستور در محدوده کنترل عمل کند، به نحو مطلوب مسائل کیفیت توان کوره قوس الکتریکی نظیر عدم تعادل ولتاژ و جریان و نوسانات ولتاژ را بهبود می بخشد. همچنین درصد اعوجاج هارمونیکی کل جریان منبع از 7/3 درصد به 3/1 و درصد اعوجاج هارمونیکی کل ولتاژ باس جبران کننده از 2/2 درصد به 1/1 کاهش یافته است.اما با افزایش تعداد کوره های قوس الکتریکی، توان راکتیو مصرفی این کوره ها افزایش می یابد، و در نتیجه جبران کننده دیگر قادر به جبران عدم تعادل ولتاژ و جریان و کاهش نوسانات ولتاژ نخواهد بود و تنها مقداری ثابت ضریب توان منبع را افزایش می دهد. بنابراین بارهای متصل به باس جبران کننده در این حالت دائماً در معرض این اعوجاجات قرار خواهند گرفت. البته در این حالت درصد اعوجاج هارمونیکی کل جریان منبع از 3 درصد به 5/0 و درصد اعوجاج کل هارمونیکی ولتاژ باس جبران کننده از 2/4 درصد به 2/1 کاهش یافته است.