تجزیه و تحلیل ایزوژومتری و اتصال هارمونیک استاتور-روتور برای شبیه سازی ماشین های الکتریکی

Isogeometric analysis and harmonic stator–rotor coupling for simulating electric machines

چکیده

1. مقدمه

2. مدل تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک  ماشین الکتریکی

2. 1. تحلیل و بررسی ایزوگومتریک

3. اتصال  استاتور روتور

3. 1.  تجزیه دامنه

3. 2. زیر ساخت تكراري

3. 3. اتصال هارمونیک  استاتور- روتور

3.4   شرايط بزرگ‌ترین کران پایین و کوچک‌ترین کران بالا

3. 5. اثبات

4. کاربرد: ماشین همگام آهنربای دائمی

4. 1. مقایسه بین تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک  و روش اجزاي محدود FEM

5.  نتیجه گیری

چکیده

پژوهش حاضر آنالیز ایزوگومتریک  را به عنوان جایگزینی برای اجزای محدود  کلاسیک به منظور شبیه سازی ماشین های الکتریکی ارائه می دهد. از طریق گسسته سازی ایزوگومتریک مبتنی بر اسپلاین، می توان به دقت قوس‌هاي دایره اي را پارامتری نمود، و به موجب آن از هر نوع خطای هندسی  در نمایش شکاف هوا   که در آن  دقت بالا  الزامی  است، جلوگیری نمود.  به منظور افزایش عمومیت این روش، و فراهم آوردن امکان چرخش، دامنه محاسبات روتور و استاتور به صورت مستقل به عنوان نهادهای چندگانه ایجاد شده اند. سپس اين دو دامنه فرعي با استفاده از توابع پایه هارمونیک در رابط به هم متصل شده اند که اين امر موجب مشکل نقطه ی حائل می شود. ويژگي‌هاي آنالیز ایزوگومتریک در تركيب با اتصال دهنده هارمونیک استاتور-روتور  ارائه شده است. نتایج و عملکرد اين رویکرد جدید با نتايج و عملكرد روش اجزاي محدود کلاسیک با استفاده از یک ماشین همزمان مغناطیسی دائمی به عنوان یک نمونه مقايسه شده است.

1. مقدمه

تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک (IGA)  برای اولین بار درپژوهش [1،2] مطرح شد و به عنوان یک روش اجزاي محدود (FEM)  با استفاده از یک فضای تابع گسسته قابل درك است  که کلیت چندجمله ای کلاسیک را به اثبات می رساند. تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک قبلاً در زمینه های مختلف مانند مهندسی مکانیک [ 3 ] و دینامیک سیالات [ 4 ] مورد استفاده قرار گرفته است. یک مرور دقيق تر از زمینه های کاربردی مربوطه را می توان در پژوهش [ 5 ] یافت. 

5.  نتیجه گیری

در این مقاله، تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک برای مدل سازی PMSM مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجایی که امکان پارامتری کردن دقیق قوس دایره ای وجود دارد،  ازتقریب های شکل هندسی که تحت روش اجزاي محدود کلاسیک  است، اجتناب می شود. یک رویکرد چندگانه  برای مدلسازی روتور و  استاتور بصورت جداگانه استفاده شده است.  اتصال بین این دو قطعه  توسط زیر ساخت تکراری  و یا با استفاده از توابع پایه هارمونیک انجام شده است. برای تست دومین اتصال به اصطلاح هارمونیک استاتور-روتور، یک مورد آزمون ساخته شده است که برای گسسته سازی فضایی نشان داده شده است. اتصال هارمونیک استاتور و روتور منجر به مسئله  نقطه زینی شکل  می شود که ثبات تنظیمات ما  را تضمین می نماید. همانگونه که توسط این مثال نشان داده شده، تجزیه و تحلیل ایزوگومتریک با اتصال هارمونیک استاتور-روتور یک جایگزین جدید و محتمل برای روش های استاندارد عناصر محدود برای شبیه سازی ماشین الکتریکی است .

Abstract

This work proposes Isogeometric Analysis as an alternative to classical finite elements for simulating electric machines. Through the spline-based Isogeometric discretization it is possible to parametrize the circular arcs exactly, thereby avoiding any geometrical error in the representation of the air gap where a high accuracy is mandatory. To increase the generality of the method, and to allow rotation, the rotor and the stator computational domains are constructed independently as multipatch entities. The two subdomains are then coupled using harmonic basis functions at the interface which gives rise to a saddle-point problem. The properties of Isogeometric Analysis combined with harmonic stator–rotor coupling are presented. The results and performance of the new approach are compared to the ones for a classical finite element method using a permanent magnet synchronous machine as an example.

1. Introduction

Isogeometric Analysis (IGA) was first introduced in [1,2] and can be understood as a Finite Element Method (FEM) using a discrete function space that generalizes the classical polynomial one. IGA has already been applied in different fields such as, e.g., mechanical engineering [3] and fluid dynamics [4]. A more elaborated overview of relevant application fields can be found in [5].

5. Conclusion

In this work IGA has been applied to model a PMSM. Since it is possible to parametrize circular arcs exactly, geometric approximations, from which the classical FEMs suffer, are avoided. A multipatch approach is used to model the rotor and the stator separately. The coupling between the two parts has been carried out by iterative substructuring or by using harmonic basis functions. To test the latter so-called harmonic stator–rotor coupling, a test case has been constructed for which the convergence of the spatial discretization has been shown. The harmonic stator–rotor coupling leads to a saddle-point problem for which our setting attains stability. As illustrated by the example, IGA with harmonic stator–rotor coupling is a new and promising alternative to standard finite element procedures for electric machine simulation.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تجزیه و تحلیل ایزوژومتری و اتصال هارمونیک استاتور-روتور برای شبیه سازی ماشین های الکتریکی

Isogeometric analysis and harmonic stator–rotor coupling for simulating electric machines

کنترل هماهنگ معکوس کننده های چندعاملی برای پشتیبانی ولتاژ و جبران هماهنگ در یک میکرو گرید متصل به شبکه

Coordinated control of multifunctional inverters for voltage support and harmonic compensation in a grid-connected microgrid

چکیده
1- مقدمه
2- طرح کلی سیستم
3- رویکرد کنترل برای خط اتصال اینورتر DG
3-1- تابع پشتیبانی ولتاژ از خط اتصال اینورتر VSI
3-2- جبران هارمونیک
4- نتایج آزمایشی و شبیه سازی
4-1- اولین سناریو (شبیه سازی): تزریق توان بالا و مصرف پایین
4-2- دومین سناریو: تولید بالا و تقاضای پایین ( بدون هیچ باری در PCC)
4-3- سومین سناریو: تولید بالا و تقاضای متوسط (با بار غیرخطی)
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده

در این مقاله، طرح پشتیبانی ولتاژ و جبران هماهنگ هارمونیک برای خط اتصال اینورترها با تولید پراکنده (DGs) در یک ریزشبکه (میکرو گرید) متصل به شبکه ارائه می‌شود. پشتیبانی ولتاژ با جبران توان رآکتیو انجام می‌شود که می‌تواند مسئله اضافه / پایین بودن ولتاژ را کاهش دهد؛ علاوه براین، محدودیت توان فعال به منظور کاهش مسئله اضافه ولتاژ ، در زمانیکه جبران توان راکتیو کافی نباشد مطرح می‌شود. جبران هارمونیک با استفاده از ادمیتانسهای واقعی در فرکانسهای هارمونیک انتخابی حاصل می‌شود. جریان‌های جبران هارمونیک و توان راکتیو با توجه به ظرفیت محدود خط اتصال اینورتر تزریق می‌شوند. در صورت لزوم، نیروهای مرجع اینورترهای متصل به شبکه تغییر می‌کنند. پشتیبانی ولتاژ و جبران هارمونیک می‌تواند بر اساس طرهای ارزیابی محلی یا مرکزی ( مبتنی بر ارتباطات) حاصل شود. تأثیر تأخیر ارتباط نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج شبیه سازی و آزمایشی به منظور نشان دادن کارایی روش پیشنهادی به دست می‌آیند.

5- نتیجه گیری

در این مقاله، نقش DGs در پشتیبانی ولتاژ و جبران هارمونیک در MG متصل به شبکه مورد بررسی قرار می‌گیرد. پشتیبانی ولتاژ و جبران هارمونیک هر دو می‌توانند با اندازه گیری محلی یا مبتنی بر ارتباط انتخاب شوند و ظرفیت محدود خط اتصال اینورترهای DG نیز در پشتیبانی ولتاز و جبران هارمونیک مورد بررسی قرار می‌گیرد. جبران هارمونیک پیشنهاد شده بر مبنای ادمیتانس واقعی است و در انتخاب اندازه گیری محلی یا راه دور منعطف می‌باشد. ظرفیت محدود اینورتر و تأثیر تأخیر سیستم ارتباطی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج شبیه سازی و آزمایشی نشان می‌دهند که پس از جبران هارمونیک، بر اساس استانداردهای IEEE 519 و EN 50160 میزان هر یک از هارمونیکها و THD کمتر از مقدار مجاز می‌باشد. این مطالعه همچنین نشان داده است که در صورت پایین بودن تأخیر سیستم ارتباطی، جبران مبتنی بر اندازه گیری مرکزی (راه دور) موثرتر از جبران مبتنی بر اندازه گیری محلی خواهد بود.

Abstract

In this paper, a coordinated harmonic compensation and voltage support scheme is presented for distributed generations’ (DGs’) interface inverters in a resistive grid-connected microgrid. Voltage support is performed by reactive power compensation which can mitigate the over/under voltage problem; furthermore, the active power curtailment is proposed in order to mitigate the overvoltage problem when the reactive power compensation is not sufficient. Harmonic compensation is achieved by using virtual admittances in selected harmonic frequencies. Reactive power and harmonic compensation currents are injected with regards to the limited capacity of the interface inverter. If necessary, the reference powers of the grid-tied inverters are changed. Voltage support and harmonic compensation can be achieved based on local or central (communication-based) measurement schemes. The effect of communication delay is also investigated in this study. Experimental and simulation results are obtained in order to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

5- Conclusions

In this paper, the contribution of DGs in voltage support and harmonic compensation in a grid-connected MG is investigated. Bothof voltage support andharmonics compensationcanbe chosen by local or communication-based measurement and the limited capacity ofthe DG interfacing inverters is also considered in voltage support and harmonics compensation. The proposed harmonic compensation is based on virtual admittance and has the flexibility in selecting local or remote measurement. The limited capacity of inverter and the effect of communication system delay have been investigated. Experimental and simulation results show that after harmonics compensation, the amounts of individual harmonics and THD are less than their allowed values according to IEEE 519 and EN 50160 standards. The study has also shown that compensation based on central (remote) measurement will be more effective than local-measurementbased compensation if the commutation system delay is low.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل هماهنگ معکوس کننده های چندعاملی برای پشتیبانی ولتاژ و جبران هماهنگ در یک میکرو گرید متصل به شبکه

Coordinated control of multifunctional inverters for voltage support and harmonic compensation in a grid-connected microgrid

کاهش فرکانس خرابی های HVDC ناشی از هارمونیک ها

Decreasing the frequency of HVDC commutation failures caused by harmonics

چکیده

1. مقدمه

2. تاثیر هارمونیک بر فرآیند ارتباط

1. 2 تاثیر هارمونیک بر فرآیند ارتباط

2.2 فرایند جابجاگری با توجه به هارمونیک ها

2.3 محاسبه حاشیه منطقه ولتاژ زمان از فرایند جابجاگری

3 . روش پیشگیری خرابی جابجاگری بر اساس تشخیص هارمونیک

4 مطالعه موردی

4.1 طراحی کنترل کننده VDDCFP در مدل محک زنی CIGRE HVDC

4.2 شبیه سازی در مدل محک زنی CIGRE HVDC

4.3 شبیه سازی در سیستم HVDC دو تزریق بر اساس مدل محک زنی CIGRE HVDC

5. نتیجه گیری

چکیده

خرابی جابجاگری که اصولا ناشی از افت و اغتشاش ولتاژ است ممکن است به قطع قدرت جریان مستقیم فشار قوی (HVDC)  و نوسان سیستم AC منجر شود. تا به امروز، در مورد مکانیزم و پیشگیری از خرابی جابجاگری مبتنی بر اغتشاش ولتاژ که ناشی از هارمونیک است مطالعات کمی انجام شده است. این مطالعه تاثیر ولتاژ هارمونیک بر خرابی جابجاگری را بر اساس منطقه زمانی ولتاژ تحلیل می کند و روشی برای تحلیل کمی اثرات هارمونیکی پیشنهاد می کند. تجزیه و تحلیل نشان می دهد که محدود کردن جریان DC روش موثری برای کاهش خرابی جابجاگری ناشی از هارمونیک ها است. راهبرد پیشگیری از خرابی جابجاگری وابسته به اغتشاش ولتاژ پیشنهاد شده است که کنترل کننده بر جهت اینورتر اعمال می شود. انتخاب پارامترها براساس تاثیر مراتب مختلف هارمونیک است. اعتبار و اثربخشی روش های پیشنهادی با شبیه سازی تایید می شود که نشان می دهد راهبرد پیشگیری از خرابی وابسته به اغتشاش ولتاژ می تواند خصوصیات بازیابی سیستم DC را بهبود دهد و خرابی جابجاگری بعدی آن که ناشی از هارمونیک است را متوقف کند.

1. مقدمه

با نفعی که عملیات اقتصادی و کنترل پذیری بالا دارد جریان مستقیم فشار قوی (HVDC) به طور گسترده ای در میدان انتقال مسافت دور مورد استفاده قرار گرفته است (1، 2). در حال حاضر صدها HVDC قرار دارد تا در جهان استفاده گردند و انتظار می رود چین تا سال 2020 38 HVDC داشته باشد. بنابراین، بسیاری از مناطق بار سنگین مانند شرق و جنوب چین الگویی از HVDC چندین تزریقی را شکل خواهند داد.

مانند شایع ترین عیوبی که در سیستم های HVDC است خرابی های جابجاگری (CFs) می تواند منجر به قطع موقت قدرت فرستاده شده و تنش تجهیزات تبدیل گر شود (3).  خرابی های کوتاه مدت می تواند نوسانات ولتاژ و قدرت زیادی ایجاد کند، در حالی که خرابی طولانی مدت و مداوم ممکن است باعث مسدود سازی HVDC شود (4). مطالعات زیادی در رابطه با عوامل تاثیرگذاربر خرابی جابجاگری و اقدامات پیشگیرانه انجام شده است.

5. نتیجه گیری

در این مقاله مکانیسم خرابی جابجاگری ناشی از هارمونیک ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. روش کمی برای تعیین تأثیر مراتب مختلف هارمونیک بر خرابی جابجاگری پیشنهاد شده است و تجزیه و تحلیل نشان می دهد که دامنه هارمونیک، فاز و ضریب جابجاگری هارمونیک، عوامل مهمی در خرابی جابجاگری هستند. در طول دوره بهبودی یک HVDC پس از خرابی جابجاگری ، هارمونیک باس اینورتر ممکن است منجر به خرابی جابجاگری بعدی شود، و هارمونیک های مرتبه پایین نقش مهمی ایفا می کنند. راهبرد VDDCFP در این مقاله برای جلوگیری از خرابی های جابجاگری ناشی از هارمونیک ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده و روش پیشنهادی برای تحلیل و جلوگیری از خرابی های جابجاگری ناشی از هارمونیک مفید هستند. علاوه بر این، ویژگی های بازیابی با کنترل کننده پیشنهادی VDDCFP بهبود یافته است.

Abstract

Commutation failure, primarily caused by voltage drops and distortion, may lead to high-voltage direct current (HVDC) power interruption and AC system oscillation. To date, there have been few studies on the mechanism and prevention of commutation failure based on voltage distortion caused by harmonics. This study analyses the influence of harmonic voltage on commutation failure based on voltage time area and proposes a method for quantitative analysis of harmonic effects. The analysis shows that limiting the DC current is an effective method to mitigate commutation failure caused by harmonics. A voltage distortion-dependent commutation failure prevention strategy is proposed, and the controller is applied on the inverter side. The selection of parameters is based on the influence of various harmonic orders. The validity and effectiveness of the proposed methods are verified by simulations, which show that voltage distortion-dependent commutation failure prevention strategy can improve the DC system recovery characteristics and suppress subsequent commutation failure caused by harmonics.

1 Introduction

With the advantage of economical operation and high controllability, high-voltage direct current (HVDC) has been widely used in the field of long-distance transmission [1, 2]. Currently, hundreds of HVDC have been put to use in the world, and China is expected to have 38 HVDC by 2020. Consequently, many heavy load areas will form a pattern of multi-infeed HVDC, such as eastern and southern China.

As the most common faults in HVDC systems, commutation failures (CFs) can lead to temporary interruption of transmitted power and stressing the converter equipment [3]. Short-time CFs can produce large power and voltage fluctuations, while long-time and continuous CF may cause HVDC blocking [4]. There have been many studies related to the factors influencing CF and preventive measures.

5 Conclusion

In this paper, the mechanism of commutation failure caused by harmonics is analysed. A quantitative method for determining the influence of various harmonic orders on commutation failure is proposed, and the analysis shows that the harmonic amplitude, phase, and harmonic commutation coefficient are important factors leading to commutation failure. During the recovery period of an HVDC after commutation failure, the harmonics of the inverter bus may lead to subsequent commutation failure, and low-order harmonics play a major role. A VDDCFP strategy is proposed in this paper to prevent CFs caused by harmonics. Simulation results show that the proposed method and controller are useful for analysing and preventing CFs caused by harmonics. Moreover, the recovery characteristics are improved with the proposed VDDCFP controller.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاهش فرکانس خرابی های HVDC ناشی از هارمونیک ها

Decreasing the frequency of HVDC commutation failures caused by harmonics

عوامل تاثیرگذار بر هارمونیک های تولید شده توسط مجموعه ای از رایانه های شخصی

Factors Affecting the Harmonics Generated by a Cluster of Personal Computers

چکیده
1 مقدمه
2 عوامل تاثیرگذار بر هارمونیکهای تولید شده
A تغییر ولتاژ
B بزرگی امپدانس و تغییرات نسبت X / R
C تغییر فرکانس
D. اثر تضعیف
E اثر تنوع
3 نتایج مربوط به لپ تاپ تغذیه شده با سیستمهای مختلف قدرت
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

نفوذ بارهای غیرخطی در سیستمهای قدرت میزان اعوجاج را افزایش می‌دهد و می‌تواند مشکلات شدیدی را برای سیستمهای قدرت بوجود آورد. عوامل زیادی از جمله تضعیف، تنوع، ولتاژ سیستم، فرکانس و امپدانس منبع بر میزان هارمونیکهای تولید شده تأثیر می‌گذارند. از این رو، هدف این مقاله بررسی و تعیین مقدار دقیق تاثیر این عوامل بر هارمونیکهای تولید شده توسط یک گروه از رایانه‌های شخصی (PCs) است. اندازه گیریهای آزمایشی و شبیه سازیهای کامپیوتری برای تأیید مشاهدات انجام می‌شوند.

1 مقدمه

اخیراً، ولتاژهای ورودی مشتریان مسکونی به دلیل افزایش استفاده از بارهای غیرخطی در سیستمهای قدرت، نظیر رایانه‌های شخصی (PCs) بطور فزاینده‌ای دچار تحریف شده‌اند. برآورد شده است که  تا سال 2012، 60٪ از بارهای سیستمهای قدرت بارهای غیرخطی خواهند بود (1). نفوذ این بارها میزان هارمونیک را در شبکه‌های سیستم قدرت افزایش می‌دهد و می‌تواند مشکلات جدی مانند افزایش اعوجاج ولتاژ، کاهش ضریب توان (PF)، اندازه گیری انرژی برخورد، رزونانس سیستم، اثرات حرارتی بر دستگاه‌های دوار، خرابی تجهیزات، افزایش تلفات سیستم، نقص عملکرد دستگاههای الکترونیکی، و کاهش راندمان کلی سیستم را بوجود آورد (2-5).

4 نتیجه گیری

هارمونیک‌های سیستمهای قدرت به دلایل بسیاری مداوما در حال تغییرند. در این مقاله، اثرات تنوع، تضعیف، فرکانس، امپدانس و تغییر ولتاژ برای تغییر عادی پارامترها در یک منبع مورد ارزیابی قرار گرفته است. اگرچه ولتاژ ، امپدانس و تضعیف سیستم بطور قابل توجهی بر هارمونیکها تاثیرگذار است، اما تنوع و فرکانس سیستم تأثیر ناچیزی بر هارمونیکهای تولید شده توسط یک گروه از رایانه‌های شخصی دارند. علاوه بر این، این عوامل جدا از یکدیگر نیستند. بلکه، بطور همزمان رخ می‌دهند و می‌توانند اثر انباشتگی بالایی داشته باشند یا اینکه ممکن است نوعی جبران هارمونیک را بوجود آورند. همچنین اثبات شده است که وقتی یک دستگاه غیرخطی توسط سیستمهای مختلف قدرت تأمین می‌شود، هارمونیک‌های تولید شده و سایر مقادیر توان آنها متفاوت خواهد بود.

Abstract

The penetration of nonlinear loads on power systems increases distortion levels and can cause severe problems to power systems. Many factors affect the degree of generated harmonics including attenuation, diversity, system voltage, source impedance and frequency. Hence, the purpose of this paper is to investigate and accurately quantify the effects of these factors on the harmonics produced by a group of Personal Computers (PCs). Experimental measurements and computer simulations are performed to confirm the observations.

I INTRODUCTION

Recently, residential customer’s input voltages are increasingly becoming more distorted due to the increase use of nonlinear loads within power systems such as Personal Computers (PCs). It has been estimated that by 2012, 60% of the loads on power systems will be nonlinear loads [1]. The penetration of these loads increases the harmonic level in power system networks and can cause severe problems such as an increase in voltage distortion, a decrease in Power Factor (PF), impact energy metering, system resonance, thermal effects on rotating machines, equipment failure, increase system losses, malfunction of electronic devices and decrease the overall system efficiency [2-5].

IV CONCLUSION

Power systems harmonics are continuously varying due to many factors. In this paper the diversity, attenuation, frequency, impedance and voltage variation effects have been evaluated for the normal variation of parameters within a supply. Although system voltage, impedance and attenuation effect impact harmonics notably, system frequency and diversity effects have minor impacts on the produced harmonics produced by a cluster of PCs. Moreover, these factors are not isolated from each other. Rather, they occur simultaneously and their accumulative effects can be effectively high or some kind of harmonic compensation may occur. It is also proven that when a nonlinear device is supplied by different power systems, their generated harmonics and other power quantities will be different.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

عوامل تاثیرگذار بر هارمونیک های تولید شده توسط مجموعه ای از رایانه های شخصی

Factors Affecting the Harmonics Generated by a Cluster of Personal Computers

لامپ های کم مصرف فلورسنت و تأثیر آنها بر کیفیت برق و دستورالعمل های استفاده

Compact Fluorescent Lamps and Their Effect on Power Quality and Application Guidelines

چکیده
I مقدمه
II تعریف لامپ فلورسنت فشرده
III دستورالعمل ها و استانداردهای دولتی
IV صرفه جویی در هزینه با یک لامپ فلورسنت فشرده
V. CFL در مقابل لامپ رشته ای د دیگر منابع روشنایی
VI بالاست الکترونیکی فلورسنت فشرده
VII محتوای هارمونیک CFL
VIII تاثیر CFL بر سیستم های توزیع برق
A آزمایش سیستم توزیع آرکی (Arki)
B شبیه سازی سیستم توزیع 10KVA ساختمان
C شبیه سازی سیستم ملبورن [6] D مدلسازی سیستم فیدر 15 KV [13] IX اصلاحات برای لامپ های فلورسنت فشرده (CFL)
X نتیجه گیری
منابع

چکیده

لامپ فلورسنت فشرده (CFL) به جایگزینی برای لامپ های رشته ای معمولی برای خانواده ها تبدیل می شود. لامپ های فلورسنت (CFL) مزایا و معایبی دارند؛ در میان مزایا، صرفه جویی در هزینه، کاهش انرژی، افزایش اثربخشی، و احتمال طول عمر بیشتر وجود دارد. ظاهرا، ضریب توان ضعیف و تاثیر هارمونیک بر سیستم های توزیع، برخی از معایب آن محسوب می شوند. این مقاله در مورد موضوعات کاربردی مختلف مرتبط با CFL بحث می کند.

I مقدمه

لامپ فلورسنت فشرده (یا CFL)،  بیشتر و بیشتر در خانه های مسکونی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان یک راه حل روشنایی کارآمد در زمینه انرژی و با توجه به تغییرات آب و هوایی و مسائل زیست محیطی ، تبلیغ شده است ، بسیاری از خانواده ها لامپهای رشته ای خود را از بین بردند و آنها را با یک لامپ پیچ خورده ، لوله‌ای ، مات به نام لامپ فلورسنت فشرده (CFL) جایگزین کردند. دولت ها به رشد این فناوری جدید کمک می کنند و لایحه جدید انرژی در سالهای 2005 و 2007، بسیاری از لامپ های رشته ای رایج را که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند ، متوقف می کنند و آنها را با لامپ های فلورسنت فشرده کارآمد انرژی جایگزین می کنند. این کارآیی با هزینه ای در کیفیت انرژی حاصل می شود. بالاست الکترونیکی CFL ، اعوجاج هارمونیک قابل توجهی ایجاد می کند که منجر به مباحث کیفیت در سیستم های توزیع می شود. این مقاله، CFL و لامپ رشته ای را مقایسه کرده و در مورد CFL از نظر کارآیی ، صرفه جویی در هزینه، اعوجاج هارمونیک ، تأثیر قوانین دولتی بر روشنایی و تأثیر آنها بر سیستم های توزیع برق بحث می کند.

X نتیجه گیری

لامپ های فلورسنت فشرده، باعث صرفه جویی اقتصادی برای کاربر فردی می شوند. در حالی که یک لامپ رشته ای ممکن است یک منبع نوری از نظر زیبایی شناختی باشد، CFL ها دوام بیشتری دارند و کارایی بیشتری دارند. پس از استفاده از CFL بر روی لامپ رشته ای در مدت زمان طولانی می توان از نظر مالی صرفه جویی زیادی کرد.

فلورسنت های فشرده با بالاست های الکترونیکی داخلی، یک شکل موج جریان بسیار اعوجاج دار ، به طور معمول بیشتر از 100٪ THD  ، ایجاد می کنند. این اعوجاج، پتانسیل ایجاد مشکل در سیستم های توزیع کلی را دارد.

Abstract 

The compact florescent lamp (CFL) is becoming an increasingly popular light source for households replacing the commonly used incandescent lamps. CFLs have advantages and disadvantages; among those advantages are cost savings, energy reduction, increased efficacy, and longer life expectancy. Appearance, poor power factor and harmonic impact on distribution systems are some of their disadvantages. This paper discusses the various application issues related to the CFL’s.

I INTRODUCTION

The compact fluorescent lamp (or CFL) is being used more and more in the residential homes. Advertised as an energy efficient lighting solution and driven by the climate change and environmental issues, many households have begun phasing out their incandescent lamps and replacing them with a twisted, tubular, opaque lamp called a CFL. Governments are helping the growth of this new technology and the new energy bill of 2005 and 2007 will phase out most of the common incandescent lamps used today and replace them with energy efficient CFLs. This efficiency comes at a cost on power quality. The CFL electronic ballast creates significant harmonic distortion that lead to power quality issues in distribution systems. This paper compares the CFL and the incandescent lamp and discusses the CFL in terms of its efficiency, cost savings, harmonic distortion, the impact of government regulations on lighting, and their impact on power distribution systems.

X CONCLUSIONS

Compact fluorescent lamps create economic saving for the individual user. While an incandescent lamp may be a more aesthetically pleasing light source, CFLs last longer and are more efficient. Great savings can be achieved when using a CFL over an incandescent lamp over an extended period of time.

Compact fluorescents with internal electronic ballasts create a highly distorted current waveform, typically greater than 100% THD. This distortion has the potential to create issues on overall distribution systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

لامپ های کم مصرف فلورسنت و تأثیر آنها بر کیفیت برق و دستورالعمل های استفاده

Compact Fluorescent Lamps and Their Effect on Power Quality and Application Guidelines

شبکه های عصبی مصنوعی اعمال شده برای بارگذاری تک فاز مشخصه هارمونیک

Artificial neural networks applied to single-phase load harmonic characterization

چکیده
1 مقدمه
2 بارهای غیرخطی
3 شناسایی هارمونیکی
A کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی
B نتایج آزمایشی
C. ANN (شبکه عصبی مصنوعی) و روشهای FFT (تبدیل فوریه سریع) کوتاه شده
4 نتیجه گیری
سپاس و قدردانی
منابع

چکیده

در این مقاله، یک روش جایگزین مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی برای تعیین مؤلفه‌های هارمونیک جریان بار در یک سیستم قدرت الکتریکی تک فاز ارائه می‌شود. شش مؤلفه هارمونیک اول از شکلهای موج جریان یک کنترلگر AC و یک یکسو ساز پل دیود تک فاز محاسبه می‌شوند که از متداول‌ترین بارها در کاربردهای صنعتی، تجاری و مسکونی می‌باشند. تأثیر این بارهای غیرخطی در رابطه با مسائل کیفیت توان نیز توصیف می‌شود. روش پیشنهادی با FFT (تبدیل فوریه سریع) کوتاه شده مقایسه می‌شود. نتایج شبیه سازی و آزمایشی به منظور اعتبارسنجی رویکرد پیشنهادی ارائه می‌شوند.

1 مقدمه

استفاده از دستگاه‌ها و تجهیزات مبنی بر مبدل استاتیک بطور مداوم در حال رشد بوده است و توجه را به سمت مسائل متعددی از جمله تأثیر بارهای غیر خطی بر کیفیت توان (PQ) معطوف می‌کند. در (1)، نشان داده شده که PQ (کیفیت توان)را می‌توان با استفاده از یک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) ارزیابی کرد.

چنین بارهایی موجب اختلال در سیستم توان الکتریکی می‌شوند و متعاقباً به کاهش PQ (کیفیت توان) می‌انجامند. مقادیر زیادی از بارهای تک فاز غیرخطی می‌تواند اعوجاج هارمونیکی زیادی را در محیطهای صنعتی ، مسکونی و تجاری بوجود آورد (2)، (3).

4 نتیجه گیری

در این مقاله، دامنه‌ها و فاز شش مؤلفه هارمونیکی اول جریانهای دیمر و یکسوساز پل دیود از برآورد ضرایب سری فوریه (An و Bn) پس از توصيف نظري و تجربي آن دو بار غير خطي كه کاربرد گسترده‌ای دارند در مدارهای الکترونیکی تک فاز محاسبه شدند. برای برآورد این ضرایب، یک روش جایگزین مبتنی بر ANN(شبکه عصبی مصنوعی) طراحی شد. روش ANN(شبکه عصبی مصنوعی )، دیمر و مجموعه‌ای از دیمر و یکسوساز پل دیود را در نقطه اتصال مشترک (PCC) در نیم چرخه سیگنال جریان به عنوان یک راه حل کارآمد برای تعیین مؤلفه جریان هارمونیک نشان داد. نتایج به دست آمده با روشهای عصبی با نتایج به دست آمده با FFT کوتاه شده که کاربردپذیری آن را نشان می‌دهند مورد مقایسه قرار گرفتند.

Abstract 

 In this paper, an alternative method based on artificial neural networks is presented for the determination of load current harmonic components in a single-phase electric power system. The first six harmonic components are calculated from current waveforms of an AC controller and a single-phase diode bridge rectifier, which are the most common loads in industrial, commercial and residential applications. The influences of such nonlinear loads in power quality issues are also characterized. The proposed method is compared with truncated FFT. Simulation and experimental results are presented in order to validate the proposed approach.

I INTRODUCTION

The use of devices and equipments based on static converter has been in constant growing which awakes the attention to several problems such that nonlinear loads cause in the Power Quality (PQ). In [1], it is showed that the PQ can be evaluated by using an Artificial Neural Network (ANN).

Such loads produce perturbations to the electric power system and, consequently, results in a decreasing PQ. In large quantities, nonlinear single-phase loads can cause a great harmonic distortion in industrial, residential and commercial environments [2], [3].

IV CONCLUSION

In this paper, the amplitudes and phase of first six harmonic components of dimmer and diode bridge rectifier currents were calculated from the estimative of Fourier series coefficients (An e Bn) after the theoretical and experimental characterization of those two widely applied nonlinear loads in single-phase electronic circuits. An alternative method based on ANN was developed for such coefficient estimative. The ANN method showed as an efficient solution for the harmonic current component determination both dimmer and the set of dimmer and diode bridge rectifier at PCC in half-cycle of current signal. The results obtained by neural methods were compared to those of truncated FFT, which demonstrate its applicability.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شبکه های عصبی مصنوعی اعمال شده برای بارگذاری تک فاز مشخصه هارمونیک

Artificial neural networks applied to single-phase load harmonic characterization

طراحی روش هایی برای جایگیری راهبردی فیلترهای پسیو هارمونیکی در شبکه های توزیع شعاعی

Planning Approaches for the Strategic Placement of Passive Harmonic Filters in Radial Distribution Networks

چکیده

1. مقدمه

2. نظریه ساختار ذاتی شبکه و شاخص حساسیت

3. تاثیر منابع جریان هارمونیک بر حساسیت باس

4. جایگیری راهبردی فیلترهای پسیو هارمونیکی

5. مثال کاربردی

A. پاسخ فرکانسی فیدر توزیع

B. شناسایی باس های راهبردی

6. استحکام راهکار

7. نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله روشی را برای تعیین باس های راهبردی برای قرارگیری فیلتر هارمونیک از طریق همبسته کردن شاخص حساسیت مبتنی بر شبکه نظریه ساختار ذاتی  (ISTN) و تزریق جریان هارمونیکی در باس ها در شبکه/ فیدر توزیع ارائه می کند. باس های راهبردی برای فیلترهای هارمونیکی به عنوان باس با حداکثر اعوجاج کل ولتاژ هارمونیکی  (THDV) در یک فیدر توزیع یا باسی که قرارگیری فیلتر هارمونیکی می تواند منجر به حداکثر کاهش در متوسط کل THDV در فیدر توزیع می شود، مشخص می گردد. مزیت استفاده از این روش آن است که دیدگاهی را نسبت به تعامل ساختار شبکه همراه با منابع جریان هارمونیکی در شبکه توزیع در رابطه با عملکرد فیلترهای هارمونیکی فراهم می کند. ارزیابی عملکرد یک فیلتر پسیو هارمونیکی قرار گرفته شده مبتنی بر روی پیشنهادی برای سناریوهای بار حداکثر و غیر حداکثر در یک شبکه توزیع شعاعی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که فیلترهای هارمونیکی پسیو که براساس سطوح انتشار جریان هارمونیکی قرار می گیرند عملکرد بهتری نسبت به فیلترهای هارمونیکی قرار گرفته در یک شبکه ISTN تنها دارند. فیلترهای هارمونیکی پسیوی که به صورت راهبردی قرار گرفته اند در کنترل انتشار هارمونیک در شبکه های توزیعی موثر هستند.

1. مقدمه

افزایش در سطوح هارمونیکی در شبکه های توزیع در سال های اخیر به شدت تحت تاثیر رشد ثابت در بارهای غیرخطی (دستگاه های الکترونیکی و الکترونیک قدرت) قرار گرفته است. آن ها به صورت جداگانه بیشتر دستگاه های تک فاز با توان پایین هستند که جریان های غیرخطی را از شبکه می کشند. به دلیل تعداد بسیار زیاد دستگاه های منحصر به فرد در تجهیزات مشتری (یا در بخشی از شبکه) و علی رغم لغو هارمونیک طبیعی، آن ها ممکن است سبب ایجاد اعوجاج هارمونیکی قابل توجهی در بخش خدمات شوند. این دستگاه های منحصر به فرد در حوزه های تجاری که به طور ویژه در بارهای غیرخطی به وفور وجود دارد شامل لامپ های فلورسنت، رایانه و تجهیزات جانبی آن ها، ماشین های اداری، پمپ های حرارتی و تهویه مطبوع مرکزی (HVAC) همراه با درایوها با سرعت متغیر است. 

7. نتیجه گیری

این مقاله سه روش ( دو روش مبتنی بر شاخص های حساسیت و یک روش مبتنی بر سطح انتشار جریان هارمونیکی متوسط) به منظور شناسایی باس های راهبردی برای قرارگیری فیلترهای هارمونیک در فیدر توزیع شعاعی، روش حساسیت باس و روش سطح انتشار جریان هارمونیک ارائه داده است. دو تا از این روش ها (که برای به کارگیری در شبکه های توزیع واقعی مناسب تر هستند) به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته اند. در حالی که این روش ها تنها می توانند به عنوان تکنیک های تقریب در نظر گرفته شود، نتایج حاصل از آن ها امیدوار کننده است. به ویژه، این روش ها دیدگاه را نسبت به تعامل منابع جریان هارمونیک، ساختار شبکه (شاخص حساسیت) و محل فیلتر هارمونیک ارائه می کنند. آن ها نشان می دهند که باس های شبکه با حساسیت بالا دارای سطوح انتشار جریان هارمونیکی نسبتاً زیادی هستند، باس های موثری برای قرارگیری فیلترهای هارمونیک محسوب می شوند. فیلترهای هارمونیکی که در آن با ها قرار گرفته اند می توانند حساسیت دو باس مربوطه را اصلاح کنند (یعنی کاهش دهند) و به عنوان سینک هایی برای جریان های هارمونیک عمل کنند. دو شاخص جدید در این مقاله پیشنهاد داده می شود که به عنوان راهنمایی برای قرارگیری راهبردی فیلترهای هارمونیک قابل استفاده هستند. این نوع اطلاعات برای مهندسان طراح توزیع بسیار سودمند است.

Abstract

This paper presents an approach to determine strategic buses for harmonic filter placement by correlating the sensitivity index based on the inherent structure theory network (ISTN) and harmonic current injection at buses of the distribution network/feeder. The strategic buses for the harmonic filter are characterized as either the bus with maximum total harmonic voltage distortion (THDV) in a distribution feeder, or the bus where the placement of the harmonic filter would result in maximum reduction in the overall average THDV in the distribution feeder. The advantage of using this approach is that it provides insight into the interaction of the network structure with harmonic current sources in the distribution network in regards to the performance of harmonic filters. The assessment of the performance of a strategically placed passive harmonic filter based on the proposed approach is evaluated for peak and offpeak load scenarios on a radial distribution network. The results indicate that passive harmonic filters that are placed based on harmonic current emission levels perform better than harmonic filters placed based on ISTN alone. The strategically placed passive harmonic filters are highly effective in controlling harmonic propagation in distribution networks.

I. INTRODUCTION

THE increase in harmonic levels in distribution networks in recent years is largely caused by a constant growth in nonlinear loads (electronics and power electronics devices) in the customer installations. Taken individually, they are mostly single-phase low-power devices that draw nonlinear currents from the network. Due to a very large number of individual devices in customer facilities (or in the part of the network) and despite the natural harmonic cancellation, they may cause significant harmonic distortion at the utility substation. The individual devices in commercial areas, which particularly abound in nonlinear loads, include fluorescent lighting, computers, and their peripherals, office machines, heat pumps, and central air-conditioning (HVAC) with variable speed drives.

VII. CONCLUSION

This paper presented three approaches (two based on sensitivity indices and one based on average harmonic current emission level) to identify strategic buses for the placement of harmonic filters in the radial distribution feeder, the bus sensitivity method, and the harmonic current emission level method. Two of those (more suitable for application in realistic distribution networks) were discussed and illustrated in detail. While the approaches can only be considered as approximation techniques, the results are promising. In particular, the approaches provide insight into the interaction of harmonic current sources, network structure (sensitivity index), and location of the harmonic filter. They clearly demonstrate that highly sensitive network buses having relatively high harmonic current emission levels are strategically effective buses for the placement of harmonic filters. Harmonic filters placed at those buses are able to modify (i.e., reduce) the sensitivity of the respective buses and act as sinks for harmonic currents. Two new indices are proposed in the paper that can be used as a guide for the strategic placement of harmonic filters. This type of information is very useful for distribution planning engineers.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی روش هایی برای جایگیری راهبردی فیلترهای پسیو هارمونیکی در شبکه های توزیع شعاعی

Planning Approaches for the Strategic Placement of Passive Harmonic Filters in Radial Distribution Networks

تخمین جریان هارمونیکی خالص تولید شده توسط بارهای تک فاز منتخب توزیع شده: رایانه ها، تلویزیون ها و دیمر های لامپ رشته ای

Estimating the net harmonic currents produced by selected distributed single-phase loads: computers, televisions, and incandescent light dimmers

چکیده

1. انگیزه و روش های قبلی

2. لغو جریان های هارمونیکی به دلیل تنوع زاویه فاز

3. میرایی جریان های هارمونیک به دلیل امپدانس و اعوجاج ولتاژ

4- تخمین جریان هارمونیکی خالص تولید شده توسط رایانه های دسکتاپ و دیمر های لامپ

5. نتیجه گیری و یافته های کلیدی

6. سپاسگذاری ها

منابع

چکیده

به صورت مجزا، الکترونیک قدرت تک فاز مبتنی بر حالت بار، مشکلی برای سیستم های قدرت ندارد. با این حال، در کل، آن ها توانایی افزایش ولتاژ و جریان های هارمونیک را به سطوح غیر قابل قبول بالا دارند. هدف از این مقاله ارائه دستورالعمل هایی برای مدل سازی جریان های هارمونیکی خالص تولید شده توسط این بارها و توصیف دو عامل کلیدی زیر برای تعیین دستورالعمل ها است:

1. لغو جریان هارمونیک به دلیل تنوع زاویه فاز، و

2. میرایی به دلیل امپدانس سیستم و اعوجاج ولتاژ مربوطه که تمایل به کاهش جریان های هارمونیکی خالص تولید شده توسط این بارها دارد.

 1. انگیزه و روش های قبلی

بارهای بزرگ تولید کننده هارمونیک تک نقطه به طور سنتی به صورت انژکتورهای جریان هارمونیک ثابت رفتار می کنند. روشی مشابه برای پیش بینی سطوح هارمونیک در سیستم های توزیع ناشی از تعداد زیادی بارهای تک فاز توزیع شده استفاده شده است، جایی که طیف جریان هارمونیک معمولی یک بار، متناسب با کل توان بار درجه بندی می شود. این فرضیات تزریق جریان هارمونیک بیش از حد را نتیجه می دهند زیرا لغو زاویه فاز در میان بارهای فردی، و میرایی ناشی از امپدانس سیستم و اعوجاج ولتاژ، نادیده گرفته می شوند.نتایجی که در این مقاله نشان داده می شوند، و نتیجه گیری در مورد لغو و میرایی زاویه فاز، بر اساس مدل های آنالیزی و شبیه سازی مونت کارلو هستند. اندازه گیری های واقعی در صورت امکان برای تایید نتایج شبیه سازی استفاده شده اند.

Abstract

Individually, single-phase power electronic-based loads pose no problem to power systems. In total, however, they have the potential to raise harmonic voltages and currents to unacceptably high levels. The purpose of this paper is to give guidelines for modeling the net harmonics currents produced by these loads, and to describe the following two key factors used to determine the guidelines: harmonic current cancellation due to phase angle diversity, and attenuation due to system impedance and the corresponding voltage distortion that tend to reduce the net harmonic currents produced by these loads.

1. Motivation and Previous Methods

Large single-point harmonics-producing loads have been traditionally treated as fixed harmonic current injectors. The same method has been used to predict the harmonic levels in distribution systems caused by large numbers of distributed single-phase loads, where the typical harmonic current spectrum of one load is scaled in proportion to total load power. These assumptions result in an overestimation of harmonic current injection because phase angle cancellation among the individual loads, and attenuation caused by system impedance and voltage distortion, are neglected.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تخمین جریان هارمونیکی خالص تولید شده توسط بارهای تک فاز منتخب توزیع شده: رایانه ها، تلویزیون ها و دیمر های لامپ رشته ای

Estimating the net harmonic currents produced by selected distributed single-phase loads: computers, televisions, and incandescent light dimmers

یک استراتژی کنترل بهینه و انعطاف پذیر برای فیلتر فعال و تصحیح ضریب توان تحت ولتاژهای خط غیر سینوسی

An Optimal and Flexible Control Strategy for Active Filtering and Power Factor Correction Under Non-Sinusoidal Line Voltages

چکیده
1 مقدمه
2 استراتژی های مبتنی بر P-Q و UPF
A استراتژی کلاسیک جبران سازی p-q
B استراتژی جبران سازی UPF
3 استراتژی های جبران سازی غیر مستقیم
A استراتژی جبران سازی غیر مستقیم p-q
B استراتژی مطلوب جبران هارمونیک (PHC)
4 ارزیابی استراتژی های P-Q، UPF و PHC
A ارزیابی استراتژی P-Q
B ارزیابی استراتژی UPF
5 استراتژی بهینه و انعطاف پذیر کنترل (OFC)
A ساختار جبران سازی الزامی و جدید
B مطالعه ضریب توان
C الگوریتم کنترل
6 مطالعه موردی و نتایج شبیه سازی
A سیستم تحت مطالعه
B الگوریتم کنترل و بانک های فیلتری
C سیستم جبران ساز
D جبران سازی بار غیرخطی A
1 استراتژی یک: محدودیت ها بر روی THD
E جبران سازی بار خطی/ مقاومتی C
F مطالعه ضریب توان/ kVA و مقایسه
7 ویژگی های پیاده سازی استراتژی PFC
8 نتیجه گیری
منابع

چکیده

این مقاله دیدگاه جدیدی را درباره مفهوم جبران بار  تحت ولتاژهای تغییر کرده ارائه می کند. دستیابی به ضریب توان واحد  (UPF) و همچنین جبران سازی عالی هارمونیک های جریان به دلیلی رقابتی که بین این دو عامل مهم به وجود می آید، امکان پذیر نیست. یک استراتژی بهینه و انعطاف پذیر کنترلی  (OFC) برای جبران هارمونیک خطوط برق با استفاده از ارزیابی استراتژی های کنترل کننده موجود پیشنهاد داده می شود. این استراتژی پیشنهادی که ساختاری یکپارچه و به شدت انعطاف پذیر برای جبران سازی فراهم می کند، توانایی برنامه ریزی برای جبران کامل هارمونیک های جریان یا دستیابی به ضریب توان واحد یا دیگر اشیای جدید تعریف شده همانند حداکثر ضریب توان به شرط محدودیت های قابل تنظیم براساس سطح هارمونیک ها و عدم توازن از طریق یک الگوریتم بهینه سازی برخط را دارد. این استراتژی می تواند الزامات استانداردهای IEEE-519 را به طور کامل اجرا کند و در عین حال بهترین ضریب توان قابل دسترس و نرخ بهینه مورد نیاز برای جبران کننده را تضمین می کند. مفاهیم نظری و ویژگی های عملی استراتژی کنترل پیشنهادی از طریق مطالعات متعدد شبیه سازی با استفاده از برنامه های MATLAB/Simulink نشان داده شده است.

1 مقدمه

استفاده گسترده از سیستم های الکترونیک قدرت سبب افزایش هارمونیک ها در شبکه های توزیع برق در طی سه دهه اخیر شده است. فیلترهای فعال توان برای جبران سازی هارمونیک ها و اصلاح ضریب توان توسعه داده شده است [1,2]. شکل 1 دیاگرام بلوکی یک فیلتر فعال موازی را نشان می دهد. استراتژی جبران سازی در فیلترهای فعال نسبتاً مهم است و استراتژی های مختلفی برای بهبود عملکرد فیلترهای فعال پیشنهاد داده شده است [3-5, 7-12]. صرف نظر از ابزارهای جبران سازی، تصمیم گیری درباره این که کدام عناصر نامطلوب هستند، براساس استراتژی جبران سازی انجام می شود، به ویژه در جایی که ولتاژها غیر سینوسی هستند [6,13-15].

8 نتیجه گیری

در این مقاله مفهوم جدیدی برای جبران سازی بار معرفی شده است. نشان داده است که در شرایط ولتاژ اعوجاجی، یک فیلتر فعال همراه با عملکرد قابل برنامه ریزی مورد نیاز است. یک استراتژی جدید کنترل بهینه و انعطاف پذیر (OFC) برای جبران هارمونیک ها در شرایط ولتاژ غیر سینوسی پیشنهاد داده می شود که جبران سازی همزمان ضریب توان و هارمونیک های جریان امکان پذیر نیست. این الگوریتم کنترل با استفاده از مساله بهینه سازی غیرخطی فرموله شده است. این الگوریتم می تواند برای انواع مختلف تابع هزینه های منتخب و محدودیت های مطلوب برنامه ریزی شود که ممکن است براساس کیفیت توان و برخی الزامات پیاده سازی انتخاب شوند. روش OFC استراتژی مناسبی برای دستیابی به استانداردهای IEEE- 519 همراه با بهترین ضریب توان بدون تاثیر شدیدی بر جبران ساز است. این روش برای کاربردهای مختلفی که بهبود ضریب توان و لغو هارمونیک بار مورد نظر است، قابل تنظیم است. کاربرد بیشتر روش OFC و همچنین تحقق آن با استفاده از شبکه های عصبی در مقاله بعدی ارائه می شود.

Abstract

This paper gives a new insight into the concept of load compensation under distorted voltages. Achieving both unity power factor (UPF) and perfect compensation of current harmonics are not possible where competition will arise between these two important factors. Through evaluating the present control strategies, a generalized, optimal, and flexible control strategy (OFC) for harmonic compensation of utility lines is proposed. The proposed control strategy, which provides a unified and highly flexible compensation framework has the ability of programming for perfect current harmonics compensation, or (UPF) accomplishment, or other newly defined objectives such as maximizing the power-factor subject to some adjustable constraints on the level of current harmonics and unbalancing via an on-line optimization algorithm. The strategy can fulfill the IEEE-519 standards requirements, while guaranteeing the best achievable power factor and optimum required rating for the compensator. Theoretical concepts and practical features of the proposed control strategy have been shown through extensive simulation studies using MATLAB/SIMULINK programs.

I INTRODUCTION

WIDESPREAD use of power electronic systems have increased harmonics in the utility power networks over the past three decades. Active power filters were developed for harmonic compensation and power factor correction [1], [2]. Fig. 1 shows the block diagram of a parallel active filter. In active filters, the compensation strategy is quite important and various strategies have been proposed to improve the performance of active filters [3]–[5], [7]–[12]. Regardless of compensating tools, decision about which components are undesirable is made based on the compensation strategy, especially where the voltages are nonsinusoidal [6], [13]–[15].

VIII CONCLUSION

In this paper, a new concept for load compensation was introduced. It was shown that under distorted voltages conditions an active filter with programmable performance is required. A new optimal and flexible control strategy (OFC) for harmonic compensation in nonsinusoidal voltage conditions is proposed where simultaneous compensation of both power factor and current harmonics is not possible. The control algorithm was formulated using a nonlinear optimization problem. It can be programmed for different types of useful cost functions and desirable constraints, which might be selected based on the power quality and some implementation requirements. OFC is a suitable strategy for achieving the IEEE-519 standards with best power factor with no severe impact on the compensator. It can be adapted for various applications where both the power factor improvement and harmonic cancellation of the load is the goal. Further application of OFC and also realizing it using Neural Networks will be presented in a subsequent paper.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک استراتژی کنترل بهینه و انعطاف پذیر برای فیلتر فعال و تصحیح ضریب توان تحت ولتاژهای خط غیر سینوسی

An Optimal and Flexible Control Strategy for Active Filtering and Power Factor Correction Under Non-Sinusoidal Line Voltages

لغو هارمونیک با مخلوط کردن بارهای غیرخطی تک فاز و سه فاز

Harmonic Cancellation by Mixing Non-linear Single-phase and Three-phase Loads

چکیده
1 پیشگفتار
2 اعوجاج پس زمینه ولتاژ هارمونیک
3 تجزیه و تحلیل هارمونیک یکسوساز
4 کاهش اعوجاج ولتاژ و جریان هارمونیک
5 نتایج آزمون
6 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

ولتاژ خط توزیع در اکثر موارد حتی در عدم وجود بار ترانسفورماتور نیز تحریف (اعوجاج) می‌شود. این امر ناشی از اعوجاج «پس زمینه» در خط ولتاژ متوسط است که به دلیل تعداد زیاد بارهای غیرخطی تک فازی از قبیل PC، TV، VCR و غیره ایجاد می‌شود. این مقاله، روشی را برای مخلوط کردن بارهای غیر خطی تک فازی و سه فازی و کاهش معنادار جریان‌های هرمونیک ارائه می‌دهد. وابستگی زاویه فاز جریان‌های هارمونیک به عنوان تابعی از امپدانس مدار کوتاه با استفاده از SABER برای یکسوساز دیود سه فازی و تک فازی هم با و هم بدون اندوکتانس (ظرفیت القای مغناطیسی) اتصال dc (dc-link) مورد بررسی قرار می‌گیرد. زاویه فاز جریان هارمونیک 5ام و 7ام یک یکسوساز دیود سه فازی اغلب در فاز متقابل (مخالف) با جریان هارمونیک 5ام و 7ام یکسوساز دیود تک فازی است. این امر منجر به این نتیجه‌گیری می‌شود که افزودن بار یکسوساز تک فازی اغلب اعوجاج ولتاژ و جریان در ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد. این امر توسط تعدادی از اندازه‌گیری‌ها نیز مورد تایید قرار می‌گیرد.

1 پیشگفتار

استفاده فزاینده از کامپیوترهای شخصی و بارهای الکتریکی کنترل شده توسط برق الکترونیک منجر به افزایش شدید هارمونیک‌‌های جریان به دست آمده از خط تحریف (اعوجاج) شده است. این جریان‌های هارمونیک در بدترین موارد می‌توانند منجر به حالت‌های زیر شوند:

• گرمای بیش از حد یا کاهش نرخ توان ترانسفورماتور

• گرمای بیش از حد سیم‌کشی

• آسیب به بانک‌های خازنی

• رزونانس

• سوء عملکرد تجهیزات الکترونیکی

• تداخل ارتباطات

• اعوجاج ولتاژ عرضه.

Abstract 

The voltage on the distribution line is, in most cases, distorted even at no load of the transformer. This is due to the “background” distortion on the medium-voltage line caused by the large number of single-phase nonlinear loads, such as PCs, TVs, VCRs, etc. This paper proposes a method to mix single-phase and three-phase nonlinear loads and reduce the harmonic currents significantly. The dependence of the phase angle of the harmonic currents as a function of the short-circuit impedance is investigated using SABER for the three-phase and the single-phase diode rectifier both with and without DC-link inductance. The phase angle of the fifth harmonic current of a three-phase diode rectifier is always in counterphase with the fifth harmonic current of a single-phase diode rectifier. This leads to the conclusion that adding three-phase rectifier load can actually improve the power quality at the transformer. This is also validated by a number of on-site measurements in several applications of three-phase adjustable-speed drives.

I INTRODUCTION

The exploding use of personal computers and electric loads controlled by power electronic has lead to a severe increase of current harmonics drawn from the distribution line. These harmonic currents can in worst cases result in:

Overheating or derating of transformer

Overheating of wiring

Damaging of capacitor banks

Resonance

Malfunction of electronic equipment

Communication interference

Distorted supply voltage.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

لغو هارمونیک با مخلوط کردن بارهای غیرخطی تک فاز و سه فاز

Harmonic Cancellation by Mixing Non-linear Single-phase and Three-phase Loads