تعاریف و روشهای محاسبه توان راکتیو در کوره های قوس الکتریک

این پایان نامه در پنج فصل به شرح زیر تدوین گردیده است که در فصل اول به مقدمه ای در خصوص تعاریف مختلف توان راکتیو در محیطهای غیر سینوسی و همچنین روشهای اندازه گیری توان راکتیو برای رسیدن به بهترین حالت جبرانسازی توان راکتیو می پر دازیم در این بخش به منظور آشنایی بیشتر با موضوع، تحقیقات کتابخانه ای در موضوعات مورد بحث شامل سابقه تاریخی و کارهای انجام شده قبلی این زمینه به طور مختصر توضیح داده شده است. در فصل دوم این پایان نامه تعاریف معروف ارائه شده برای توان راکتیو در محیط های غیر سینوسی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مزایا و معایب هر تعریف و همچنین ویژگیهای مشترک هر تعریف با محیط سینوسی کامل مشخص گردیده، سپس این تعاریف در نرم افزار matlab شبیه سازی شده اند و و به داده های عملی ولتاژ و جریان جمع آوری شده در طول سه ماه در سمت اولیه و ثانویه ترانسهای تغذیه کننده کوره های قوس الکتریکی (eaf) موجود در کارخانه فولاد مبارکه اصفهان اعمال گردیده است. مقادیر متوسط توان راکتیو حاصله از هر هفت تعریف معروف محاسبه شده و با هم مقایسه شده اند همچنین با توجه به عدم وجود یک تعریف واحد در محیط های غیر سینوسی که به عنوان معیار و ملاک ارزش گذاری هر تعریف قرار داده شود، مقدار میانگین توان راکتیو محاسبه شده این هفت روش به عنوان یک معیار در نظر گرفته شده و مقادیر محاسبه شده توسط تک تک این تعاریف از لحاظ میزان دوری و نزدیکی به این شاخص با هم مقایسه شده اند. در نهایت مشخص گردیده که مقدار توان راکتیو اندازه گیری شده در کدام تعاریف بیشتر و در کدام یکی کمتر است. به عبارت دیگر کدام تعاریف به نفع شرکتهای برق و کدامیک به نفع مصرف کننده ها می باشند. از طرفی تعاریف مختلف توسط تعدادی از شاخص های معرفی شده در این فصل نیز مورد ارزیابی قرار گرفته اند و همچنین این تعاریف از لحاظ مسئله جبرانسازی بهینه توسط جبران کننده های استاتیک نیز مقایسه شده اند. در نهایت نتایج حاصله از این فصل که در قالب جداول و شکلها آورده شده اند، به طور کامل تعاریف مختلف توان راکتیو را مورد مقایسه و ارزیابی قرار می دهند. در فصل سوم این پایان نامه، متد ها و روشهای اصلی اندازه گیری توان راکتیو معرفی و مزایا و معایب هر روش از قبیل سرعت محاسبه، حساسیت به هارمونیک ها و پاسخ دینامیکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. علاوه بر آن یک روش جدید و ساده که می تواند برای محاسبه توان راکتیو در کوره های قوس الکتریکی به کار رود نیز در این فصل پیشنهاد شده است. تمرکز اصلی این فصل بر کاربرد این روشها در سیستم کنترل svc می باشد. svc تنها قادر به جبران مولفه اول توان راکتیو بار های غیر خطی متغیر با زمان مثل کوره های قوس الکتریکی می باشد. بنابر این روش محاسبه توان راکتیو سیستم کنترل آن باید تنها به هارمونیک اصلی حساس باشد. همچنین روش پیشنهادی باید به اندازه کافی سریع باشد تا بتواند تغییرات سریع چنین بارهایی را جبران کند. برای مقایسه روشهای مختلف محاسبه توان راکتیو و همچنین نشان دادن کارایی روش پیشنهادی، شبیه سازی علاوه بر بار های شناخته شده، بر روی داده های جمع آوری شده کوره های قوس الکتریکی فولاد مبارکه اصفهان نیز انجام شده است. سه نوع بار پله ای، هارمونیکی و متغییر با زمان به عنوان بار های شناخته با توان راکتیو مشخص در نظر گرفته شده اند. تفاوت توان راکتیو ایده آل این نوع بار ها با توان راکتیو حاصله از روشهای ذکر شده توسط پنج شاخص معرفی شده در این فصل سنجیده شده است. از طرفی برای داده های اندازه گیری شده، سیگنای توان راکتیو درست، نامشخص است. هر یک ار روشها یک خروجی برای توان راکتیو ایجاد می کنند و پاسخ درست نامشخص است. روش پیشنهادی ما دارای کمترین حساسیت به سایر هارمونیکها می باشد و شکل تغییراتی شبیه به تغییرات توان راکتیو با یک تاخیر ثابت می باشد. بنابر این توان راکتیو صحیح با شیف رو به جلو این سیگنال به اندازه این تاخیر زمانی بدست می آید. برای مقایسه روش پیشنهادی با سایر روشها، فاصله آنها از این سیگنال محاسبه می گردد. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی دارای بهترین کارایی برای استفاده در سیستم کنترل svc کوره های قوس الکتریکی دارد. در فصل چهارم با ترکیب روش دیفرانسیلی برای اندازه گیری توان راکتیو با روش استفاده از فیلترها، روش جدیدی برای محاسبه توان راکتیو، پیشنهاد گردیده است که از مزایای هر دو روش استفاده می کند. از طرفی با توجه به تعدد پارامترهای طراحی فیلترها، در این فصل برای رسیدن به بهترین پاسخ برای محاسبه توان راکتیو، از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. از آنجا که نوع فیلتر های مورد استفاده و همچنین پارامتر های مربوط به هر فیلتر از قبیل فرکانس قطع، پهنای باند، مرتبه فیلتر و غیره بر روی پاسخ خروجی تاثیرگذار است و فرم پاسخ را عوض می کند، با توجه به پاسخ مورد انتظار جهت محاسبه توان راکتیو برای کاربرد مدنظر که بسته به بار سیستم می تواند حداقل زمان محاسبه توان راکتیو، کمترین حساسیت یه هارمونیکها و یا پاسخ دینامیکی و حالت دائمی بهتر یاشد، بایستی به نحوی پارامتر های فوق الذکر را انتخاب کرد که منجر به بهترین جواب گردد. در این راستا با توجه به تعدد پارامتر ها جهت طراحی فیلتر، به یک روش جستجوگر هوشمند نیاز است تا از بین فیلتر های دارای پارامتر های مختلف، بهترین پاسخ را برای محاسبه توان راکتیو بار مورد مطالعه پیدا کند. الگوریتم ژنتیک روش هوشمندی است که دراین فصل با استفاده از آن به طراحی بهینه پارامتر های فیلتر ها برای محاسبه توان راکتیو می پردازیم. در فصل پنجم نتایج حاصل از این پایان نامه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین پیشنهاداتی در خصوص کارهایی که در این زمینه در آینده قابل انجام می باشند ارائه شده است. در فصل ششم منابع و مراجع مورد استفاده در این پایان نامه آورده شده است.