عبارات تحلیلی برای بهینه سازی چندهدفه عملیات DG بر اساس مبدل تحت شرایط شبکه نامتعادل

Analytical Expressions for Multiobjective Optimization of Converter-Based DG Operation Under Unbalanced Grid Conditions

چکیده
1- مقدمه
2- ارزیابی ریاضی راهبرد RCG
3- طرح های پشتیبانی بهینه پیشنهادی
4- طرح پشتیبانی ولتاژ و تحویل توان فعال مجاز ماکزیمم (VSS-MAP)
5- نتایج شبیه سازی
6- نتایج تجربی
7- نتیجه گیری
منابع

چکیده
اخیرا گذر از خرابی های شبکه و پشتیبانی از ولتاژ شبکه با استفاده از مبدل های متصل به شبکه (GCCها) به نیازهای اصلی منعکس شده در کدهای شبکه تبدیل شده اند.. این مقاله یک طرح تولید جریان مرجع جدید با توانایی پشتیبانی از ولتاژ شبکه توسط تزریق یک مجموعه مناسب از جریان های مثبت/منفی فعال/راکتیو با استفاده از چهار پارامتر کنترل کننده را ارائه می کند. عبارت های تحلیلی برای به دست آوردن مقادیر بهینه این پارامترها تحت هر شرایط ولتاژ شبکه ارائه می شوند. عملکردهای بهینه می توانند با رسیدن به اهداف زیر به دست آیند: اول، سازگاری با محدودیت های ولتاژ فاز، دوم، تحویل توان فعال و راکتیو بیشینه شده، سوم، جریان های خرابی کمینه شده، و چهارم، نوسانات کاهش یافته در توان های فعال و راکتیو. این رفتارهای بهینه مزیت های قابل توجهی را برای GCCهای نوظهور، مانند افزایش کارایی، پایین آوردن ریپل های لینک dc، بهبود پایداری سیستم ac، و جلوگیری از انقطاع تجهیزات، به ارمغان می آورند. نتایج شبیه سازی و تجربی، نتایج تحلیلی و عبارت های ارائه شده را تایید می کنند.

1- مقدمه
نفوذ بالای منابع انرژی تجدیدپذیر و واحدهای تولید پراکنده (DG) در سیستم های قدرت نگرانی های جدی را درباره پایداری ایجاد کرده است. درنتیجه، برنامه ریزان سیستم نیازمندی های دقیقی را برای عملیات مبدل های متصل به شبکه (GCCها) تحت شرایط شبکه غیرعادی ایجاد کرده اند ]1-3[. بر این اساس، GCCها نه تنها باید چنین اختلالاتی را تحمل کرده و به تغذیه شبکه ادامه دهند، بلکه باید پشتیبانی های ولتاژ/فرکانسی را نیز فراهم کنند. سازگاری GCCها با این نیازمندی های جدید به طور گسترده در مقالات، برای مثال، در ]1-20[ مطالعه شده است. در این زمینه، راهبردهای کنترل بسیاری برای GCCها در ]13-20[ ارائه شده اند.

این مقاله از پیشرفته ترین راهبرد مولد جریان مرجع (RCG) (ارائه شده در ]3[)، که می تواند به طور انعطاف پذیر شامل جریان های مثبت/منفی و فعال/راکتیو باشد استفاده کرده و سپس آن را اصلاح می کند. این RCG سرویس-های پشتیبانی از ولتاژ ارزشمندی را با دو پارامتر کنترل کننده، و ، متوازن کننده بین توالی های مثبت و منفی جریان های فعال و راکتیو متناظر ارائه می کند، همچنین، مقادیر مرجع برای توان های فعال و راکتیو ( و ) می توانند به صورت دو مقدار مرجع دیگر در نظر گرفته شوند.

این مقاله درابتدا عبارت های تحلیلی دقیق را برای مشخص کردن عملکرد RCG استفاده شده ارائه می کند. این عبارت ها به مهندسان برای طراحی مناسب طرح های کنترل یک GCC کمک می کنند. نوسان های ماکزیمم در توان های فعال/راکتیو آنی ( و ) و جریان های فاز ماکزیمم سه ویژگی مهم راهبردهای RCG می باشند. معادلات ریاضی و برای RCG استفاده شده در این مقاله محاسبه می-شوند. مطالعه تحلیلی و ایده های ارائه شده در این مقاله نیز می توانند به راهبردهای دیگر تعمیم داده شوند.

فیلترهای اکتیو هیبریدی با کنترل ولتاژ DC-Link تطبیقی ​​برای جبران توان راکتیو

Adaptive DC-Link Voltage-Controlled Hybrid Active Power Filters for Reactive Power Compensation

چکیده
1. مقدمه
2. CCQC چهارسیمی سه فازی دو سطحی بدون ترانسفرمر
3. کمینه ولتاژ لینک DC مورد نیاز برای LC-HAPF با توجه به بارگذاری قدرت راکتیو
4.کنترلکننده ولتاژ لینک DC انطباقی پیشنهادی برای یک LC-HAPF چهار سیمی سه فازی
5. شبیهسازی و اعتبارسنجی آزمایشی از کنترلکننده ولتاژ لینک DC انطباقی پیشنهادی برای LC-HAPF چهارسیمی سه فازی
6. نتیجهگیری
منابع

چکیده
در این مقاله یک فیلتر قدرت اکتیو ترکیبی تزویجی LC با ولتاژ کنترل‌شده لینک dc (LC-HAPF) انطباقی جدید برای کاهش تلفات سوئیچینگ یا راه‌گزینی و نویز راه‌گزینی تحت جبران قدرت راکتیو ارائه شده است. در ابتدا رابطه ریاضی بین ولتاژ لینک dc LCHAPF و محدوده جبران‌سازی قدرت راکتیو نتیجه‌گیری و ارائه می‌شود. بر اساس تحلیل دامنه جبران‌سازی، حداقل ولتاژ مورد نیاز لینک DC با توجه به بارگذاری‌های متفاوت قدرت راکتیو بدست می‌آید. سپس یک کنترل‌کننده ولتاژ لینک DC برای سه فاز چهار سیم LC-HAPF ارائه شده است که در آن ولتاژ لینک dc و همچنین محدوده جبران‌سازی قدرت راکتیو با توجه به شرایط بارگیری القایی متفاوت قابل تغییر هستند. بنابراین، محدوده جبران، تلفات راه‌گزینی و نویز راه‌گزینی LC-HAPF را می‌توان به طور مناسبی تعیین کرد و کاهش داد. در این مقاله، به منظور کاهش مشکل نوسان ولتاژ DC ناشی از تغییرات مکرر مرجع آن، ولتاژ dc مرجع به سطح مشخصی برای انتخاب طبقه‌بندی می‌شود و از این رو اثر نوسانات را در عملکرد جبرانی کاهش می‌دهد. سرانجام‌، شبیه‌سازی این کار و نتایج آزمایش یک LC-HAPF مرکزی سه فازی چهار سیم برای تأیید اعتبار و اثربخشی طرح LC-HAPF با ولتاژ کنترل شده لینک DC در جبران‌سازی قدرت راکتیو پویا ارائه شده است.

2. CCQC چهارسیمی سه فازی دو سطحی بدون ترانسفرمر
یک CCQC چهارسیمی سه فازی دو سطحی بدون ترانسفرمر در شکل 1 نشان داده شده است. در این شکل x نشان‌دهنده فاز a,b,c و n است. vsxولتاژ سیستمی است و vx ولتاژ بار است و Ls القای سیستمی است که معمولا به دلیل ناچیز بودن از آن چشمپوشی می‌شود بنابراین Vsc≈Vx.isx,iLX است وicx به ترتیب سیستم، بار و جریان اینورتر برای هر فاز است. PPF تزویج بخش فیلتر قدرت فعال است که می‌تواند از یک مقاومت، خازن یا هر ترکیبی از آنها تشکیل شود. Cdc و Vdcv و Vdcl ولتاژ DC ، خازن DC ، ولتاژ بالا و پایین خازن DC با Vdcv=Vdcl=0.5Vdc است. حد وسط dc- لینک به عنوان مرجع فرض شده است و با g نمایش داده می‌شود. از شکل 1 می‌توان متوجه شد که ولتاژ خط اتصال به زمین اینورتر vinvx-g برابر با ولتاژ خط اتصال به زمین اینورتر vinvx-n است چرا که نقطه خنثی n به نقطه میانی لینک dc با نام g متصل شده است. بر اساس تکنیک مدولاسیون پهنای‌پالس (PWM)، با vinvx − n می‌توان به عنوان منبع ولتاژ کنترل شده رفتار کرد. از پیکربندی مدار CCQC، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، معادل مدار معادل اساسی تک فازی است که در شکل 2 نمایش داده شده است که در آن f نشان‌دهنده مولفه فرکانس اساسی است. در تجزیه و تحلیل زیر تمامی پارامترها دارای مقادیر جذر متوسط مربعات (rms) است.

3. کمینه ولتاژ لینک DC مورد نیاز برای LC-HAPF با توجه به بارگذاری قدرت راکتیو
بر اساس پیش فرض قبلی مبنی براینکه جریان اصلی فعال IcxfP بسیار ناچیز و در حد صفر در حالت پایدار است، اینورتر جریان اساسی راکتیو خالصی را تزریق می‌کند که به شکل I ⃗_cxf=jI_cxfq است. بنابراین،(v_invxf ) ⃗ در 2 شامل بخش فعال خالصی به شکل Vinvxfp=Vx – Icxfp(XCclf-XLclf) است. آنگاه، نمودار فازور اصلی LC-HAPF تک فازی تحت بارگذاری القایی را می‌توان همانند شکل 4 نشان داد. محور y به عنوان قدرت فعال LC-HAPF (p/w) در هنگام قرارگیری Vx درون قدرت راکتیو افقی LC-HAPF در محور (Q/VAR)x در نظر گرفته می‌‌شود. دایره و شعاع نشان‌دهنده محدوده جبران اساسی LC-HAPF و حداکثر حد جبران تحت ولتاژ ثابت لینک DC است. VPFX فازور ولتاژ اساسی قسمت غیرفعال است. (I_LXF ) ⃗ فازور جریان بار اصلی است و در آن ILXFp بار اصلی فعال است. در شکل 4، منطقه نیمه دایره سفید نشان دهنده منطقه جذب انرژی فعال LC-HAPF است در حالی که منطقه نیم دایره سایه‌دار منطقه تزریق انرژی فعال LC-HAPF را نشان می‌دهد. هنگامی که (v_invxf ) ⃗ درون نیم دایره سفید قرار دارد، LC -HAPF قدرت فعال را جذب می‌کند. (v_invxf ) ⃗درون محور x Q/VAR قرار دارد، LC –HAPF قدرت فعال را جذب نمی‌کند. شکل 4، محدوده جبران توان راکتیو LC-HAPF با توجه به ولتاژ مختلف لینکdc قابل استنباط است.

تحقیق درباره عملکرد مبدل های منبع هیبریدی نیمه امپدانس تغذیه شده با فتوولتائیک خورشیدی

Investigation on performance of solar photovoltaic fed hybrid semi impedance source converters

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم های موجود
3 سیستم پیشنهاد شده
4 شبیه سازی و نتایج تجربی
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده
ولتاژ خروجی صفحه فتوولتاییک خورشیدی معمولاً خیلی پایین است؛ مقدار این ولتاژ تحت تأثیر محیط و شرایط جوی، تا حد زیادی متغیر است. دراین مقاله ترکیب هر سیستم قدرت و خروجی مبدل های dc-dc را توسط نوعی ولتاژ ورودی افزایش یافته، تنظیم می کنیم. ساختار مبدل dc-dc برای سیستم های قدرت فتوولتاییک نیز خیلی مهم است. تکنولوژی های مختلف افزایش ولتاژ – همچون مدار یکسو کننده – در حقیقت به طور کامل آزمایش شده اند و موفق شده اند که «اندوکتانس، ظرفیت تغییر، اندوکتانس جفت شده، تطبیق امپدانس، و تکنولوژی های افزایش افزایش مارپیچی» را تغییر دهند. البته این فرآیندها هم دقت ضعیف تر و هم هزینه بالاتری دارند. اثربخشی مبدل منبع نیمه امپدانس هیبرید، بالاتر است.

2- سیستم های موجود
در سیستم های موجود، اینورتر منبع امپدانس میتواند از یک حالت راه به در استفاده کند که از طریق اینورترهای منبع ولتاژ متعارف برای افزایش ولتاژ، مجاز نخواهد بود. به منظور دسترسی پیدا کردن، توان تبدیل ولتاژ باک نیز حفظ میشود. اینورتر منبع امپدانس به علت قابلیت مدوله سازی باک-بوست خود، بسرعت به یک موضوع تحقیقاتی داغ تبدیل شده است. با این حال توپولوژی پیشنهاد شده اولیه با مزایای بالا، همیشه معایبی نیز دارد که عبارتند از: توان فعال متناوب، ولتاژ نیروی بالا، و همچنین فاکتور بهره کوچک. در حقیقت نه امپدانس منبع و نه پل شارژر باتری دارای یک اتصال به زمین مشترک نیستند [8]. عملکردهای انتقال منبع تقویت جدید در بررسی های مختلفی معرفی شدند تا محدودیت های اینورتر منبع امپدانس اصلی را رفع نمایند. از بین این شبکه های بزرگ منبع امپدانس اصلاح شده، شبکه منبع نیمه امپدانس، یک راه حل ساده و آسان است.

2-1 معایب سیستم های موجود
ولتاژ بالا
فشار و فاکتور بوست حداقل
کارایی ضعیف
نمودار بلوکی برای سیستم موجود

3- سیستم پیشنهاد شده
سه ترکیب اضافی از مبدل های dc-dc منبع امپدانس نیز به شیوه ای توصیف شده اند که جدیدترین گونه مبدل منبع امپدانس نوظهور را نشان میدهند. در مبدل های dc-dc، ترکیب شبکه های منبع امپدانس افزایش یافت تا مزایای متعارف شبکه های منبع امپدانس ولتاژ بزرگتر محقق گردند [9,10].

3-1 نمودار مدار برای سیستم پیشنهاد شده
شکل ارائه شده ترکیب دو مبدل منبع شبه z را نشان میدهد. مبدل منبع شبه z اول توسط دیود D1، القاگرهای L1 و L2، و خازن های C1 و C2 تشکیل می گردد . مبدل منبع شبه z دوم توسط دیوید D3، القاگرهای L3 و L4، و خازن های C5 و C6 تشکیل میگردد.

توپولوژی بهینه شده مبدل های بوست سه فاز سری تشدیدی DC-DC با استفاده از کنترل فرکانس متغیر

Improved topology of three-phase series resonant DC-DC boost converter with variable frequency control

خلاصه

1- مقدمه

2- توپولوژی و مشخصات مبدل پیشنهادی

2.1- پیکربندی مدار مبدل پیشنهادی

2.2- مشخصات مدار

3- قواعد عملکرد

3.1- حالت 1 t0<t<t1

3.2- حالت 2 (t1<t<t2)

3.3- حالت 3 (t2<t<t3)

3.4- حالت 4 (t3<t<t4)

3.5- حالت 4 (t4<t<t5)

3.6- حالت 6 (t5<t<t6)

3.7 – حالت 7 (t6<t<t7)

4 – پارامترهای مدار

5- نتایج تجربی

6- نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله ، یک مکان یابی بهبود یافته برای مبدلهای بوست سه فاز سری تشدیدی DC-DC  را با استفاده از کنترل فرکانس متغیر ارایه میدهد. ولتاژ DC خروجی را میتوان در یک مقدار ثابت ،در شرایط بدون بار تا بار کامل با تنظیم فرکانس سویچینگ، به طور مناسبی تنظیم کرد. این امر با تزویج سه مدار تشدید سری به مبدل سه فاز قابل انجام است. از اندوکتانس نشتی و متقابل درترانسفورماتور افزاینده نیز در مدار تشدید سری استفاده شده است. بنابراین، مبدل ارایه شده، در مقایسه با مبدلهای LLC معمول، به ترانسفورمرها، قطعات پسیو و تجهیزات سویچینگ احتیاج کمتری دارد. همچنین، این مبدلها بازدهی بالاتر و سایز کوچکتری دارند. جهت اطمینان از ولتاژ صفر سویچینگ(ZVS)   برای تمامی سوییچها در دامنه فرکانس عملیاتی ، مبدلهای SRC  معرفی شده ، از اندوکتانس القایی استفاده مینمایند. کنترلر فرکانس به کار رفته میزان قابل قبولی از پایداری در شرایط بارگذاری را نشان میدهد. با تغییر فرکانس سویچیینگ و بدون توجه به تغییرات بار، نسبت ولتاژ خروجی به ورودی به طور ثابت به نسبت 6:1 باقی مانده است. یافته های تئوری در یک مدل آزمایشگاهی سایز کوچکتر و توان پایین، به طور عملی تایید شده اند. با استفاده از نتایج به دست آمده، عملکرد مبدل ارایه شده( بر اساس مقدار بازدهی آن) تایید شده است.

1- مقدمه

نیاز به انرژیهای پاک در سیستمهای قدرت، با افزایش موارد مصرف صنعتی از قبیل، شبکه های انتقال هوشمند، خودروهای برقی و سیستمهای انرژیهای تجدید پذیر همراه شده است که این امر منجر به تقاضای روزافزون مبدلهای تشدیدی DC/DC  شده است. این مبدلهای تشدید در فرکانسهای عملیاتی بالا دارای مزایایی از قبیل سویچینگ نرم، شکل موجهای هموار و بازدهی بالا هستند[1,3]. مزیت بدون چون و چرای سویچینگ نرم این امکان را به مبدل می دهد که حتی در هنگام کار در فرکانسهای بالای سویچینگ تلفات کاهش یابد. [4,6] طبقه بندی رفتار مبدلهای تشدیدی به عوامل مختلفی از قبیل روشهای سویچینگ ، ضریب فرکانس و حالت عملیاتی بستگی دارد. یک مبدل در صورتیکه بتواند به فرکانس سویچینگی بیشتر از فرکانس تشدید برسد، میتواند به مرحله جابه جا گری ZVS برای تمامی سویچها برسد[7]. به بیان دیگر، فرکانس تشدید بالاتر از فرکانس سویچینگ میتواند به سویچینگ جریان صفر(ZVC) منجر شود[8,9]. مبدلهای تشدید سری (ZRC) به دلیل سهولت استفاده موارد مصرف بسیاری دارند[10,11].

6- نتیجه گیری

در این مطالعه ، مخازن تشدید سری سه فاز SRC با کنترل فرکانس متغیر پیشنهاد شده بودند. این مبدل مفهومی، دربرگیرنده ویژگیهای مشخصی به شرح زیر می باشد: (a) در مقایسه با مبدل تشدید سه فاز LLC درهم تنیده ، این مدل پیشنهادی تعداد کمتری سوییچ استفاده می نمود. این امر کاهش محسوسی در کاهش وزن، قیمت پایینتر و مدار ساده تر خواهد داشت. (b) القا کنایی مغاطیسی ترانسفورماتور دامنه وسیعی از ZVS فراهم نموده و که در آن ZVS می تواند در کل دامنه عملیاتی فرکانس و هر سوییچ می تواند بوسیله مدل پیشنهادی قابل دستیابی می باشد. (C) ولتاژ خروجی مبدل پیشنهادی، شش برابر ولتاژ خروجی می باشد. این نشان دهنده مناسب بودن این مبدل برای استفاده در موارد مصرفی با ولتاژ بالا می باشد. (d) با استفاده از مبدل پیشنهادی، می تواند از کنترل فرکانس سویچینگ استفاده و تغییرات گسترده بار را حفظ نمود. از آنجایی که این مدل پیشنهادی تکیه زیادی بر روی فرکانس سویچینگ تشدید ندارد، میتوان دید که ضریب بار، به طور جدی بر روی بهره تاثیر نمیگذارد.

Abstract

This paper proposes an improved topology of the three-phase series resonant DC-DC Boost converter with variable frequency control. The DC output voltage can be properly regulated at a constant value from no-load condition to full-load condition by adjusting the switching frequency. This is feasible with the three series resonant circuits coupled to the three-phase inverter. The leakage and mutual inductances of the step-up transformer are used implicitly in the series resonant circuits. Therefore, the proposed converter, when matched to the traditional three-phase inter-leaved LLC converters, requires fewer transformers, passive components, and switching devices. Furthermore, it offers better efficiency and size reduction. The proposed SRC converter also relies on the transformer’s magnetizing inductance to ensure zero voltage switching (ZVS) for all the switches within the considered range of the operating frequency. The deployed variable frequency controller shows a good level of stability at the considered loading conditions. The output voltage-to-input voltage ratio is steadily regulated at 6:1, irrespective of the load variation, by varying the switching frequency. The experimental validation of the theoretical findings proceeded on a low power scaled-down laboratory prototype. From the achieved results, the performance of the proposed converter (in terms of its effectiveness) was validated.

1. Introduction

The recent drive for clean energy in power systems, coupled with the increasing industrial applications, such as in smartgrids, electric vehicles, and renewable energy systems, has led to a substantial interest in DC/DC resonant converters. These resonant converters have the advantages of high-frequency operations with soft switching, smooth waveforms, highpower density, and high-efficiency [1–3]. The soft switching merit undoubtedly allows the converter to experience reduced switching losses, even when operating at a high switching frequency [4–6]. The classification of the behavior of resonant converters might depend on many variables, such as their switching technique, frequency ratio, and mode of operation. A converter can achieve ZVS commutation for all switches if it achieves a higher switching frequency than the resonant frequency [7]. Alternatively, a higher resonant frequency than the switching frequency results in zero current switching (ZCS) [8,9]. Series resonant converters (SRC) are popular for many applications due to their simplicity [10,11].

6. Conclusion

In this study, a three-phase series resonant tanks SRC with variable frequency control was proposed. This conceptualized converter contains certain attributes, as follows: (a) in comparison to the three-phase interleaved LLC resonant converter, the suggested converter might decrease how many power switches. are needed. This would have a major influence, enabling weight reduction, lower cost, and a simpler circuit. (b) The utilized transformers’ magnetizing inductance provide a broad ZVS range, within which the ZVS for the entire operating range of frequency and for every switch could be achieved by the suggested converter. (c) The suggested converter’s output voltage is a six-fold increase over the input voltage. This indicates the suitability of the suggested converter for applications of high voltage. (d) With the suggested converter, variable switching frequency control was utilized and a wide load variation was maintained. This give confirmation that the load factor does not strictly affect any gain, since there is heavy reliance on the ratio of switching to resonant frequency.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

توپولوژی بهینه شده مبدل های بوست سه فاز سری تشدیدی DC-DC با استفاده از کنترل فرکانس متغیر

Improved topology of three-phase series resonant DC-DC boost converter with variable frequency control

تاثیر سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه بر پایداری ولتاژ شبکه های توزیع تونسی با استفاده از کنترل توان راکتیو دینامیک

Impact of grid-tied photovoltaic systems on voltage stability of tunisian distribution networks using dynamic reactive power control

چکیده

1. مقدمه

2. سیستم فتوولتاییک متصل به شبکه

3. آنالیز عددی

3.1. توصیف سیستم

3.2 آنالیز ولتاژ حالت پایا

3.3 نتایج شبیه سازی برای کیفیت توان

1. گذر از خطا

2. اتصال-کوتاه شبکه بدون نیروگاه برق فتوولتاییک (PVPP)

3. اتصال-کوتاه شبکه با PVPP

4. شبیه سازی STATCOM با شبکه انتقال در مدت اتصال-کوتاه

4.بحث

5. نتیجه گیری

منابع

چکیده

آنالیز پایداری ولتاژ شبکه انتقال با درجه بالای یکپارچه سازی فتوولتاییک (PV) به دلیل تولیدهای تصادفی سیستم خورشیدی، یک مشکل چالش برانگیز است. پایدارسازی توان خروجی یک معیار مهم برای تعیین درجه نفوذ فتولتاییک در شبکه های توزیع فعال، با درنظر داشتن قابلیت بارگیری، است. این مقاله استراتژی تنظیم ولتاژ موثر برای سیستم انتقال را با استفاده از ماژول STATCOM به منظور برطرف کردن افت و جنبه های تاثیر بر پایداری ولتاژ در شبکه انتقال، توصیف می کند. این مقاله همچنین تاثیر سیستم کنترل STATCOM بر جلوگیری کردن ترکیب ولتاژ تزریق STATCOM و هارمونیک ها از دستیابی به جبران ولتاژ خالص، مورد تحلیل قرار می دهد. سیستم آزمایش تحت آنالیز پیشنهادی، شبکه قدرت توزیع تونسی با 53-شین (باس) که با نیروگاه فتوولتاییک خورشیدی 12 مگاواتی ادغام می شود، می باشد. نتایج شبیه سازی اضافه شدند تا بازدهی روش کنترل پیشنهادی را برای ارتقای کیفیت سیستم برق بر مبنای کد شبکه تونسی نشان دهد. بررسی پایداری ولتاژ نشان می دهد که رفتار دینامیکی ولتاژ به شدت به ظرفیت مدار کوتاه شبکه قدرت در نقطه ادغام فتوولتاییک بستگی دارد. 

1. مقدمه 

در حال حاضر، شبکه های توزیع تنها برای سرویس شعاعی طراحی می شوند، با ایستگاه های قدرت متمرکز که برق را برای تحویل شبکه ها در فاصله های زیاد فراهم می کنند. با این وجود، بدلیل اینکه مولدهای پراکنده و غیرمتمرکز تدریجا به سیستم های توزیع برق اضافه می شوند، شبکه های توزیع دچار تغییرات چشمگیری می شود. منابع تجدیدپذیر انرژی سهم بزرگی را در سبک پراکنده تولید، که اخیرا به شدت رو به افزایش بوده، در طول چند سال گذشته و خصوصا قرن 21 به خود اختصاص داده اند. مقدار قابل توجهی از این سبک پراکنده تولید، با کمک منابع انرژی تجدیدپذیر تامین می گردد. در این سیستم های تولید،  منابع تجدیدپذیر مانند زیست توده، پیل های سوختی، برق آبی، خورشیدی و بادی، پتانسیل و قابلیت امیدوار کننده ای را نشان داده اند [2].

5. نتیجه گیری

این مقاله تاثیر ادغام و یکپارچه سازی فتوولتاییک بر پایداری ولتاژ شبکه توزیع با 53 شین را بررسی نمود. بازدهی و کیفیت ولتاژ در سیستم فتوولتاییک به دلیل ناپایداری ولتاژ در سیستم متصل به شبکه، افت پیدا می کند. برای غلبه بر این مشکل، STATCOM برای بهبود بخشیدن به کیفیت توان و پایداری ولتاژ سیستم قدرت تحت سناریوهای مختلف بر اساس کد شبکه تونسی پیاده‌سازی شده است. STATCOM جایگزین های بهتری بمنظور افزایش حاشیه پایداری ولتاژ استاتیک و قابلیت انتقال توان می دهد. STATCOM همچنین اجرا شد تا توان PQ تزریق شده به شبکه انتقال قدرت را تنظیم نماید. در این مقاله، ما همچنین بعضی مدل‌های مناسب برای STATCOM در آنالیز حالت پایا را همراه با بحثی دقیق و موشکافانه ارایه کردیم. بنابراین، ما یک روش برای شناسایی مکان بهینه افزاره های FACTS بدست آورده ایم. معادلات مربوطه نیز مشتق شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بهبود معناداری در این پارامترها و پایداری حالت پایای سیستم با گنجاندن STATCOM بوجود می آید.

Abstract

Analysis of voltage stability of transmission network with high photovoltaic (PV) integration is a challenging problem because of the stochastic generation of a solar system. Stabilization of the output power is an important criterion for determining the degree of penetration of PV in active distribution networks, considering loading capability. This article describes the effective voltage regulation strategy for the transmission system using the STATCOM module to resolve the drop and the effect aspects on the voltage stability in the transmission network. This paper analyzes also the influence of the STATCOM control system on preventing the combination of injection voltage STATCOM with harmonics from achieving pure voltage compensation. The proposed test system under analysis is the 53-Bus Tunisian distribution power network integrating 12 MW solar PV plant. Simulation results are added to demonstrate the efficiency of the proposed control technique for enhancing the power system quality based on the Tunisian grid code. Investigation of voltage stability shows that the dynamic behavior of the voltage depends strongly on the short circuit capacity of the power network at the point of PVs integration.

1. Introduction

Currently, Distribution grids are solely designed for radial service, with large centralized power stations providing power to the delivery of networks over long distances. However, as decentralized and distributed generators with smaller capacities are added gradually to the electricity distribution system, it undergoes dramatic changes. Renewable sources of energy have appropriated a large share in the recently proliferating distributed mode of generation during the past few years, and especially in the 2000 s. A major chunk of this recent distributed mode of generation are contributed by renewable sources of energy. In such generation systems, renewable sources like biomass, fuel cells, hydroelectric, solar and wind have demonstrated promising potential and viability [2].

5. Conclusion

This paper investigated the influence of photovoltaic integration on the voltage stability of the 53-Bus distribution grid. Efficiency and quality of voltage in PV system degrades due to instability in voltage in Grid connected system. To overcome this problem, the STATCOM is implemented for improving the power quality and the power system voltage stability under various scenarios based on the Tunisian grid code. STATCOM contributes better alternatives to increases static voltage stability margin and power transfer capability. STATCOM is also implemented to regulate the injected P-Q power to the power transmission network. In this paper, we also presented some appropriate models for the STATCOM in the steady-state analysis and with a rigorous discussion. Thus, we have derived a technique for identifying optimal placement of FACTS devices. The related equations are also derived. Simulation results show that there is a significant improvement of these parameters and steady-state stability of the system with insertion of STATCOM.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه بر پایداری ولتاژ شبکه های توزیع تونسی با استفاده از کنترل توان راکتیو دینامیک

Impact of grid-tied photovoltaic systems on voltage stability of tunisian distribution networks using dynamic reactive power control

بررسی و مقایسه عملکرد خازن های سری کنترل شده Thyristor و Gate برای تثبیت ولتاژ بارهای حساس

Examination and Comparison of Thyristor and Gate-Controlled Series Capacitors Performance for the Voltage Stabilization of Sensitive Loads

چکیده

1. مقدمه

2. اصول عملکرد TCSC و GCSC

3. توصیف سیستم قدرت مورد مطالعه

4. تثبیت ولتاژ با استفاده از جبران سازی سری

A. خط انتقال بدون جبران سازی سری

B. جبران سازی خط انتقال با استفاده از خازن ثابت

C. جبران سازی خط انتقال با استفاده از یک خازن متغیر

a) جبران خط انتقال با استفاده از GCSC

b) جبران خط انتقال با استفاده از TCSC

5. مقایسه رتبه بندی اجزای GCSC و TCSC

A. مقایسه ظرفیت خازن ها

B. ولتاژ نامی خازن ها

C. جریان نامی خازن ها

D. حداکثر جریان سوئیچ ها

E. حداکثر ولتاژ سوئیچ ها

6. نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله به بررسی و تجزیه و تحلیل یک برنامه جدید از دو نوع کمپانساتور سری تحت کنترل گِیت و تریستور  ، GCSC و TCSC ، در تثبیت ولتاژ باس که یک بار حساس را تغذیه می کند، می پردازد. پس از معرفی اصول عملکرد GCSC و TCSC ، مشخص می شود که سیستم مورد مطالعه نه بدون جبران سازی، و نه با جبران سازی سری با یک خازن ثابت، عملکرد خوبی را ارائه نمی دهد. سپس نشان داده می شود که اگر از کمپانساتورهای قابل کنترل استفاده شود، می توان از تغییرات ولتاژ باس که بار حساس را تغذیه می کند جلوگیری کرد. در آخر، مقایسه ای بین رتبه بندی اجزای GCSC و TCSC انجام می شود که نتیجه آن برتری مورد اول را نشان می دهد. در این مطالعه، تمام شبیه سازی های حوزه زمانی با استفاده از MATLAB/Simulink انجام شده است. 

1. مقدمه

در سیستم قدرت، کیفیت برق اهمیت زیادی برای تجهیزات الکتریکی و مصرف کنندگان نهایی دارد. در مورد بارهای حساس، این مسئله بیش از پیش نگران کننده است، بنابراین موضوع کیفیت قدرت باید در همه بحث ها پیرامون قابلیت اطمینان سیستم های قدرت مد نظر قرار گیرد. تعریف کیفیت توان، بطور کلی مبتنی بر حفظ ولتاژ سیستم در محدوده نامی، فرکانس نامی و شکل موج سینوسی است (1). در سالهای اخیر، تزریق توان راکتیو به خطوط انتقال برای بهبود مشکل کیفیت برق در تغذیه بارهای خاص و افزایش قابلیت قدرت خطوط انتقال با استفاده از کمپانساتورهای سری و موازی مورد استفاده قرار گرفته است. در این راستا، استفاده از کمپانساتورهای سری بر کمپانساتورهای موازی ارجحیت دارد. یکی از مهمترین دلایل این ارجحیت، حساسیت کمتر کمپانساتورهای سری نسبت به ویژگی های بار سیستم و موقعیت تجهیزات در خط انتقال است (2).

6. نتیجه گیری

در این مقاله، کاربرد و کنترل دو نوع قابل کنترل یعنی GCSC و TCSC در تثبیت ولتاژ باس، و تغذیه ولتاژ بار حساس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که اگر کنترلگر از طراحی مناسبی برخوردار باشد، این کمپانساتورها می توانند ولتاژ بار را تثبیت کرده و از تغییرات آن جلوگیری کنند. در آخر، این دو نوع کمپانساتور سری قابل کنترل با هم مقایسه شدند و برتری GCSC نسبت به TCSC مشخص شد. 

Abstract

This paper investigates and analyzes a new application of two types of controllable series compensators, GCSC and TCSC, in fixing a bus voltage feeding a sensitive load. After introducing the operation principles of the GCSC and TCSC, it is revealed that the studied system provides good performance neither without compensation nor with series compensation with a fixed capacitor. Then, it is shown that if controllable compensators are used, it is possible to prevent voltage variations of the bus that feeds the sensitive load. Finally, a comparison is made between the rating of the components of the GCSC and TCSC, which results indicate the superiority of the former. In this study, all time-domain simulations are done using MATLAB/Simulink.

I. INTRODUCTION

In the power system, power quality has great importance for electrical equipment and end consumers. For sensitive loads, this issue is becoming more and more of a concern, so all discussions about the reliability of power systems should include the issue of power quality. The definition of power quality is generally based on holding the voltage of the system on a nominal range, nominal frequency, and sinusoidal waveform [1]. In recent years, the injection of reactive power into transmission lines has been used to improve the power quality problem in feeding specific loads and increasing the power capability of transmission lines using series and parallel compensators. In this regard, the use of series compensators is preferable to parallel compensators. One of the most important reasons for this superiority is the lower sensitivity of the series compensators to the load characteristics of the system and the position of the equipment in the transmission line [2].

VI. CONCLUSION

In this paper, the application and control of two types of controllable namely GCSC and TCSC in fixing a bus voltage feeding a sensitive load voltage were investigated. Simulation results show that if the controller is designed properly, these compensators can stabilize the load voltage and prevent it from variations. Finally, a comparison was made between these two types of controllable series compensators, which resulted in GCSC superiority over TCSC.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی و مقایسه عملکرد خازن های سری کنترل شده Thyristor و Gate برای تثبیت ولتاژ بارهای حساس

Examination and Comparison of Thyristor and Gate-Controlled Series Capacitors Performance for the Voltage Stabilization of Sensitive Loads

مدیریت ظرفیت بهینه برای یک شبکه توزیع برق ولتاژ پایین در یک جامعه انرژی محلی همتا به همتا

Optimal capacity management applied to a low voltage distribution grid in a local peer-to-peer energy community

چکیده

1-مقدمه

2- روش کار

1-2 ارتباط با بازارهای محلی انرژی همتا به همتا

2-2 مدیریت ظرفیت بهینه

3- ستاپ آزمایشگاهی I: فیدر تست ولتاژ پایین

4-ستاپ آزمایشگاهی II: فیدر پایلوت Heimschuh

5-نتیجه گیری

1-5 پژوهش های بعدی

منابع

چکیده

این مقاله روشی را برای اشتراک بهینه‌ی ظرفیت شبکه موجود میان مشتریان متصل به یک شبکه توزیع برق ولتاژ پایین ارائه می دهد. منابع انرژی پراکنده (DER ها) و نسل جدیدی از بارها مانند پمپ های گرمایی، منابع حرارتی، هیدروژنی، الکتریکی و دستگاه های مختلف بطور فزاینده ای در حال اتصال به شبکه های توزیع هستند. این بارها و DER ها با جریان متناوب کار می کنند و کنترل بهینه آنها برای بهره برداری از شبکه ضروری است. علاوه بر این، علاقه شدیدی روی تولید، انتقال و مصرف انرژی بصورت محلی وجود دارد. قوانین جدید برای تاسیس جوامع محلی انرژی (LEC) در بین ملل عضو اتحادیه اروپا شکل گرفته است. این قوانین عبارتند از: ایجاد چارچوب های قانونی برای مدیریت چنین ژنراتورهای پراکنده ای، انعطاف پذیری در شبکه های توزیع برق ولتاژ پایین و متوسط و توانمندسازی ویژه‌ی کاربران نهایی برای مردمی کردن سیستم انرژی. درون یک LEC، یک بازار محلی انرژی (LEM) باید شکل گیرد. پروسه تاسیس شبکه توزیع یکی از محدودیت های اساسی یک LEM یا سیستم حسابرسی انرژی است. شبکه برق باید زمانی که تقاضا در بازار زیاد است در حالت پایدار باقی بماند. روش مورد بحث در این مقاله شبکه توزیع را بطور انحصاری پایدار می کند و پروفایل های محدود کننده را در مکان های مختلف برای هر انعطاف پذیری ایجاد می کند که بخشی از بازار محلی انرژی باشند. این کار با استفاده از یک سیستم مدیریت ظرفیت بهینه انجام می شود که پروفایل های محدودکننده را در نقاط رایج برای کوپل کردن دستگاه های قابل کنترل در شبکه ایجاد می کند. این دستگاه های قابل کنترل باید توان تزریقی و مصرفی فعال خود را در این پروفایل ها حفظ کنند تا سطح بهینه برای شبکه برق تضمین شود. این کار باعث می شود تا محدودیت های شبکه حفظ شوند که این محدودیت ها روی یک تغذیه‌گر (فیدر) القا می شوند و به یک مدل واقعی شبکه برق (ایستگاه پایلوت Heimschuh در Styria، اتریش) اعمال می گردند.

1-5 پژوهش های بعدی

در این پژوهش فقط تخلفات ولتاژ کاهش می یابند. در آینده باید الگوریتمی انتخاب شود که محدودیت های بارگذاری خطی را نیز شامل شود. از آنجایی که OCM از یک حلگر بهینه سازی غیرخطی و غیرمحدب استفاده می کند، محاسبه مقدار بهینه عمومی بصورت عددی گران خواهد بود. بنابراین برای کاربردهای میدانی، الگوریتم های یادگیری ماشین باید به نحوی باشند که مانند OCM و بر اساس داده های واقعی برگرفته از سیستم های واقعی و شبیه سازی ها عمل کنند. الگوریتم های یادگیری ماشین باید بصورت میدانی استفاده شوند تا با زمان نمونه برداری پایین سازگار شوند.

Abstract

This paper presents a methodology to optimally share the available grid capacity among customer assets connected within a low voltage distribution grid. Distributed energy resources (DERs) and a new generation of loads such as heat pumps, thermal, hydrogen, electric storages, and vehicles are increasingly being connected to distribution grids. These DERs and loads are intermittent and it is essential to optimally control them for the safe operation of the grid. Additionally, there is increased interest in the local generation, production, trading, and consumption of energy. New regulations to establish local energy communities (LEC) have come to fruition among member nations across Europe. This is to provide a control, market, and legal framework for managing such distributed generators and flexibilities in low and medium-voltage distribution grids and conclusively empower end-users to democratize the energy system. Within a LEC, a local energy market (LEM) is to be implemented. A significant constraint of a LEM or energy accounting system is the grid settlement process. The grid should remain in a steady state when the bids in the market are executed. The methodology discussed in this paper will preemptively stabilize the grid and generate limiting profiles at various locations for individual flexibilities that are part of the local energy market. This is achieved by using an Optimal Capacity Management system which generates limiting profiles at the points of common couplings of various controllable devices in the grid. The controllable devices are required to maintain their active power injection and consumption within the generated limiting profiles to ensure optimum grid level. This will ensure that grid limits are maintained, which are simulated on a test feeder and also applied to a real network model from the Heimschuh pilot site in Styria, Austria.

5.1. Future research

In this paper, only voltage violations are mitigated. In the future, the algorithm will be adapted to include line loading constraints. Since the OCM uses a non-linear, non-convex optimization solver, it is numerically expensive to calculate the global optimum. Therefore, for field deployment, machine learning models will be trained to behave like the OCM based on real and simulated data from the field and simulations, respectively. The machine learning model will be deployed in the field to cope with the low sampling time.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت ظرفیت بهینه برای یک شبکه توزیع برق ولتاژ پایین در یک جامعه انرژی محلی همتا به همتا

Optimal capacity management applied to a low voltage distribution grid in a local peer-to-peer energy community

حفاظت از بارهای حساس به روش های بهینه سازی شده تزریق ولتاژ

Optimized voltage injection techniques for protection of sensitive loads

چکیده

1- مقدمه

2- طراحی سیستم پردازش و کنترل

3- استراتژی های جبران سازی افت ولتاژ

4- یک الگوریتم حداقل مربعات بازگشتی برای تخمین پارامترهای ولتاژ شبکه

5- نتایج شبیه سازی شده

6- رویکرد و نتایج آزمایشگاهی

7- نتیجه گیری

چکیده

این مقاله روش جبران سازی ولتاژی را مطرح می کند که به وسیله یک بازیاب پویای ولتاژ (DVR) اجرا شده است. این روش توان خروجی را به حداقل می رساند و می تواند به گونه ای بهره برداری شود که دامنه ولتاژ جبران ساز خود را حداقل کند. این شیوه مستلزم ساخت یک مرجع ولتاژ مناسب که ضریب توان بار را در نظر می گیرد و از تکنیک حداقل مربعات بازگشتی (RLS) استفاده می کند، است. RLS دامنه ولتاژ شبکه را تخمین می زند و همچنین، در حالت کمینه سازی دامنه ولتاژ تزریق شده، می تواند استفاده شود تا فاز ولتاژ شبکه را تخمین زند. این مقاله، علاوه بر این، یک کنترل کننده تکراری برای ردیابی ولتاژ جبران ساز معرفی می کند. این کنترل کننده برای مراجع سینوسی مناسب است و در مقابل اعوجاج ها، افت های ناگهانی و افزایش های ناگهانی هارمونیک، مقاوم است. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی بر اثر بخشی DVR برای حفاظت از بار تحت انحرافات مختلف ولتاژ شبکه، دلالت می کنند.

7- نتیجه گیری

در این مقاله یک روش جبران سازی ولتاژ بر پایه DVR برای حفاظت از بارهای بحرانی ارائه شد که به ساخت یک مرجع ولتاژ مناسب برای سیستم کنترل DVR وابسته است. پیدا کردن چنین مرجعی تضمین می کند که توان خروجی DVR در حین وقوع خطا کمینه باشد. محاسبات مرجع با استفاده از یک الگوریتم حداقل مربعات بارگشتی و دانستن ضریب توان بار انجام می پذیرد. همچنین، روش پیشنهادی می تواند به شکلی تنظیم شود که دامنه ولتاژ جبران ساز را کمینه کند. علاوه بر این، در این مقاله یک کنترل کننده تکراری برای DVR پیشنهاد شده است که پایدار و مقاوم در برابر اعوجاجات هارمونیک است. این خاصیت به روش جبران سازی پیشنهاد شده اجازه می دهد که خود به خود هارمونیک ها و افت ولتاژ ها را برطرف کند. ضمنا روش پیشنهاد شده می تواند به سرعت برای سیستم های تک فاز اعمال شود چون در هر فاز از شبکه سه فاز به طور جداگانه اعمال می شود و بنابراین، بر خلاف طرح هایی که بر پایه کنترل کننده های قاب های مرجع سنکرون هستند، نیازی به استفاده از روش های تخمین دنباله ندارد. یک مدل آزمایشگاهی ساخته شد تا تمام سناریوهایی که از نظر محاسباتی شبیه سازی شده بودند را تایید کند. نتایج، کنترل کننده پیشنهاد شده را تصویب کردند و بهره وری اش را نشان دادند.

Abstract

This paper proposes voltage compensation method performed by a dynamic voltage restorer (DVR) that minimizes its output power and can also be adapted to minimize its compensating voltage amplitude. The method relies on the construction of a proper voltage reference which takes into account the load power factor and makes use of a recursive least square (RLS) technique. The RLS estimates the grid voltage amplitude and can also be applied to estimate the grid voltage phase, in the case of the minimization of the injected voltage amplitude. This paper also introduces a repetitive controller to track the compensating voltage. This controller is suitable for sinusoidal references and is robust to harmonic distortions, sags and swells. Simulated and experimental results show the DVR efficacy to protect the load under different deviations of the grid voltage.

7- Conclusions

This paper has proposed a DVR-based compensation voltage to protect critical loads that relies on the construction of a proper voltage reference to the DVR control system. The tracking of such reference assures that the DVR output power is minimized during a fault occurrence. The reference computation is carried out by using a recursive least square algorithm and the knowledge of the load power factor. Also, the proposed method can be modified to minimize the compensating voltage amplitude. This paper has also proposed a repetitive controller to the DVR able which is stable and robust to harmonic distortions. This feature allows the proposed compensation method to cope with harmonics and sags simultaneously. Also, the proposed method can be promptly applied to single-phase systems because it is applied separately in each phase of the three-phase grid and, therefore, does not require the use of sequence estimation procedures, unlike schemes based on synchronous reference frames controllers. An experimental setup has been mounted to verify all scenarios that have been computationally simulated. The results ratifies the proposed controller and demonstrate its efficacy.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

حفاظت از بارهای حساس به روش های بهینه سازی شده تزریق ولتاژ

Optimized voltage injection techniques for protection of sensitive loads

مدولاسیون حامل محور با تزریق ولتاژ توالی صفر برنامه ریزی شده برای کنترل ولتاژ نقطه خنثی برای مبدل سه سطحی

A Carrier-Based Modulation With Planned Zero Sequence Voltage Injection to Control Neutral Point Voltage for Three-Level Inverter

چکیده
1- مقدمه
II- تحلیل مبدل های سه سطحی نوع T
A- TLI نوع T و جریان NP آن
B- اختلاف در جریان NP با UZSV
C- شرایط لازم برای نگه داشتن بدون تغییر ولتاژ NP در یک چرخه کلید زنی
D- شرایط لازم برای حفظ ولتاژ NP بدون تغییر در یک چرخه اساسی
III- روش کنترل ولتاژ NP بر اساس تزریق ZVS برنامه ریزی شده
A- روش تزریق برنامه ریزی شده ZSV
B- روش حالت نزدیکترین گره
IV- نتایج تجربی
A-آزمایش وضعیت ثابت
B- عملکرد حالت دینامیک
V- نتیجه گیری

چکیده

در این تحقیق، یک استراتژی مدولاسیون حامل محور با ولتاژ تزریق توالی صفر برنامه ریزی شده (ZSV) برای مبدل سه سطحی نوع T(TLI) برای کنترل ولتاژ نقطه خنثی (NP) معرفی شده است که دارای کاربرد ساده است. این استراتژی به صورت جامع بر اساس رابطه بین جریان NP و ZSV تزریق شده در یک چرخه کلید زنی مورد تحلیل قرار گرفته است.ZSV برنامه ریزی شده با توجه به اختلاف ولتاژ بین خازن بالا و پایین و دامنه ZSV قابل تزریق بدون مدولاسیون مازاد محاسبه می شود. به علاوه، برای کاهش افت کلید زنی، نزدیکترین حالت گیره اعمال می شود که در آن ZSV ویژه برای شکل دادن مدولاسیون عرض پالس های غیر پیوسته (DPWM) تزریق می شود و توانایی کنترل ولتاژ NP تا حدودی تعدیل می شود. در بسیاری از کاربردهای روشهای معرفی شده، ولتاژ NP می تواند به خوبی همانند بردار فضای مجازی PWM(VSVPWM) کنترل شود. به هر حال، تعداد کلید زنی ها در استراتژی با تزریق برنامه ریزی شده ZSV یک سوم و حتی یک دوم کمتر از VSVPWM هستند. و دفعات کلید زنی در روش حالت نزدیک ترین گیره حتی یک سوم SVPWM می باشد. آزمایشات جامع برای تائید کارایی دو روش معرفی شده انجام شد.

1- مقدمه

اخیرا، مبدل های چند سطحی مورد توجه زیادی قرار گرفته اند زیرا برای محصولات صنعتی دارای ولتاژ برق بالا و متوسط مناسب هستند(1,2). مبدل های چند سطحی دارای مزایایی در مقایسه با مبدل دو سطحی قدیمی از نظر ویژگیهای هارمونیک ولتاژ خروجی، فشار ولتاژ پایین تر در ابزار کلیدی و کیفیت برق ارتقا یافته هستند و به صورت گسترده در انرژی های جدید (3)، محرک های موتوری (4) و غیره می باشند. از میان مبدل های چند سطحی، مبدل سه سطحی (TLI) بیشتر استفاده می شود، به طوری که نوع T و گیره نقطه خنثی از فناوریهای پر کاربرد TLI هستند.

V- نتیجه گیری

در این مقاله، حداکثر و حداقل جریان NP با توجه به ZSV تزریق شده در چرخه کلید خوری مشخص شده اند. بر اساس تحلیل، انتظار می رود که روش تزریق برنامه ریزی شده ZSV فقط در چرخه کلید خوری با تزریق مناسب ZSV مناسب باشد. این مورد در صورتی قابل دسترسی است که مقدار مرجع جریان NP بین حداقل و حداکثر مقدار جریان NP باشد. به علاوه، روش حالت نزدیکترین گره برای کاهش افت در حالت کلیدی با از دست رفتن ولتاژ NPکنترلی معرفی شده است. دو روش معرفی شده بر اساس تزریق ZSV هستند و این ویژگی باعث تشخیص آسان از طریق کاربرد حامل محور می شود. کارایی روش های معرفی شده از طریق نتابج تجربی متعدد تائید شده است که نشانگر ویژگیهای خوب کنترل ولتاژ NP است.

Abstract

In this paper, a carrier-based modulation strategy with planned zero sequence voltage (ZSV) injection for T-type three-level inverter (TLI) is proposed to control neutral point (NP) voltage, which is simple to be implemented. This strategy is analyzed comprehensively based on the relationship between NP current and the injected ZSV in one switching cycle. The planned ZSV is calculated according to the voltage difference between upper and lower capacitors and the injectable ZSV range without over-modulation. Furthermore, in order to reduce switching losses, the closest clamping mode method is applied, in which specific ZSV is injected to form discontinuous pulse width modulation (DPWM), and the NP voltage control ability is sacrificed to some extent. In most applications of the two proposed methods, the NP voltage can be perfectly controlled almost like virtual space vector PWM (VSVPWM). However, the switching numbers of the strategy with planned ZSV injection are a third even half less than that of VSVPWM. And the switching numbers of the closest clamping mode method are even a third less than that of SVPWM. Comprehensive experiments are carried out to verify the feasibility of the proposed two methods.

I- INTRODUCTION

Recently, multilevel inverters have gained more and more attentions since they are suitable for high-power and highand/or medium-voltage industrial products [1], [2]. Multilevel inverter has superior advantages compared with the conventional two-level inverter on the better output voltage harmonic characteristic, lower voltage stress across switching devices, and improved power quality, which is widely used in new energy [3], motor drive [4] and so on. Among multilevel inverters, three-level inverter (TLI) has been widely employed, where the neutral-point-clamped and T-type are the two most commonly used TLI topologies.

V- CONCLUSION

In this paper, the maximum and minimum NP current with respect to the injected ZSV in a switching cycle are revealed. Based on the analysis, a planned ZSV injection method is expected to balance NP voltage just in a switching cycle with appropriate ZSV injection. That’s achievable if the NP current reference value is between the maximum and minimum NP current. Furthermore, a closest clamping mode method is proposed to reduce switching losses with a small sacrifice of controlling NP voltage. The proposed two methods are both based on ZSV injection, which makes their realization easy by carrier-based implementation. The effectiveness of the proposed methods is verified by lots of experimental results, which show good characteristics on NP voltage control.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدولاسیون حامل محور با تزریق ولتاژ توالی صفر برنامه ریزی شده برای کنترل ولتاژ نقطه خنثی برای مبدل سه سطحی

A Carrier-Based Modulation With Planned Zero Sequence Voltage Injection to Control Neutral Point Voltage for Three-Level Inverter

یک LDO مبتنی بر پمپ شارژ با امپدانس بالای پویا با ویژگی های شبیه LDO دیجیتال برای دستیابی به FoM Sub-4-fs

A Dynamically High-Impedance Charge-Pump-Based LDO With Digital-LDO-Like Properties Achieving a Sub-4-fs FoM

چکیده

1 معرفی

2 اساس معماری و عملکرد

3 تحلیل عملکرد

4 نکاتی درباره پایداری

5 پیاده سازی مداری

6 نتایج اندازه گیری

7 نتیجه گیری

منابع

چکیده

این مقاله یک رگولاتور با افت خروجی کمِ (LDO) رویداد-محورِ مبتنی بر پمپ شارژ با یک حلقه فیدبک امپدانس-بالایِ کوپلاژ ac شده (ACHZ) را معرفی می کند. با استفاده از حلقه ی ACHZ و تشخیص مداوم ناحیه مرده، LDO ارائه شده در طی گذراهای  بار در کمتر از یک سیکل ساعت، پاسخ می دهد، بنابراین در یک جریان ساکن 4.9μA برای یک FOM زیر 4-fs، دارای پاسخ و زمان های نشست به ترتیب برابر با 6.9 و 65 نانو ثانیه است. ریپل خروجی برای دستیابی به یک دامنه پایدار اندازه گیری شده است که در طول 105000 × محدوده بار پایدار (μA-105mA1) LDO دارای مقدار کمتر از 15mV است. علاوه بر تمام این ویژگی ها، LDO پیشنهادی مزایای LDOهای دیجیتالی معمولی را نیز دربر دارد: قابل حمل بودن و قابلیت راه اندازی در یک ولتاژ تغذیه پایین.

2- اساس معماری و عملکرد

معماری LDO پیشنهادی در شکل 1 نشان داده شده است. برخلاف LDOهای دیجیتالی متداول که از آرایه های ترانزیستورهای توان PMOS استفاده می کنند، طرح پیشنهادی از یک ترانزیستور توان PMOS تکی، M1، استفاده می کند که توسط یک جفت پمپ شارژ راه اندازی می شود. پمپ های شارژ به نوبه خود توسط یک جفت مقایسه گر زمان-پیوسته مبتنی بر وارونگر دینامیکی یک درمیان سازی شده ی زمانی راه اندازی می شوند که این مقایسه گرها محدوده های تنظیمات بالا و پایین (VrefH و VrefL) یک ناحیه مرده را تنظیم می کنند. خازن CC از این طرف به آن طرف ترانزیستور توان M1 قرار گرفته است تا حلقه ACHZ را تشکیل دهد. علاوه بر یک جفت مقایسه کننده زمان-پیوسته که تنظیم ناحیه مرده را انجام می دهند، یک مقایسه کننده ی کلاکیِ کمکی برای مقایسه ولتاژ خروجی با Vref، که معمولا Vref طوری تنظیم می شود که در وسط ناحیه مرده باشد، استفاده شده است تا به کمک آن بتوان تشخیص داد که آیا ولتاژ خروجی از ولتاژ مرجع مطلوب بالاتر است یا پایین تر و بتوان دقت تنظیم را از طریق یک پمپ شارژِ تنظیم دقیق 1 بیتیِ کمکی بهبود داد.

اساس عملکرد LDO به صورت زیر است. وقتی که در حالت پایدار Vout در ناحیه ی مرده بین مرزها قرار دارد، پمپ شارژهای اصلی غیر فعال هستند (فعلا پمپ شارژ تنظیم دقیق را نادیده بگیرید)، و خروجی آن ها، VG، بالا است. هر شارژ باقی مانده ذخیره شده در CC و خازن پارازیتی CG ولتاژ گیت ترانزیستور توان و در نتیجه، جریان تولید شده توسط LDO را تعیین می کند. با کوپلاژ ac مستقیم Vout به VG از طریق خازن CC، حلقه ACHZ شکل می گیرد. چون این گره، در این حالت (هنگامی که پمپ های شارژ خاموش هستند) امپدانس بالایی دارد، در طی یک گذرای بار هر کاهشی در Vout، با تنظیم راندمان کوپلاژ CC/(CC + CG)، مستقیما به VG منتقل می شود. این بطور مستقیم ولتاژ گیت M1 را کاهش می دهد، در نتیجه جریان جبرانسازی تقریباً فوری (یعنی IMOS) از طریق ترانزیستورهای توان فراهم می شود، که همانطور که در قسمت قرمز نمودارها در شکل 2 نشان داده شده است به کوتاه شدن قابل توجه زمان پاسخ کمک می کند.

گرچه این امر به بهبود قابل توجه زمان پاسخ کمک می کند، اما حلقه ACHZ ممکن است تحت هر شرایطی قادر به تامین همه جریان جبرانسازی لازم برای بازگرداندن خروجی LDO به وسط ناحیه مرده نباشد. اینجاست که پمپ های شارژ وارد عمل می شوند. وقتی که Vout به زیر VrefL کاهش می یابد، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، مقایسه کننده زمان-پیوسته پایینی فعال می شود، که MchargepumpN را برای ادغام زمان-پیوسته روشن می کند. این امر باعث می شود برای کمک به بازگشت Vout به ناحیه مرده، VG بیشتر دشارژ شود و در نتیجه جریان ترانزیستور توان، IMOS، بیشتر افزایش یابد. پس از اینکه Vout به VrefL رسید، خروجی مقایسه کننده ی تشخیص مرز پایینی دوباره معکوس می شود که ترانزیستور MCPN را در پمپ شارژ خاموش می کند و بنابراین، پمپ شارژ اصلی خاموش می شود. جالب است، در طی این مرحله Vout با کمک حلقه ACHZ در ناحیه مرده قرار می گیرد_درباره جزئیات آن به تفصیل در بخش IV بحث خواهد شد.