تحقیق در مورد طراحی و ساخت جبران کننده ایستای توان راکتیو منبع (word)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

طراحی و ساخت جبران کننده ایستای توان راکتیو منبع

ولتاژی برای جبران بار

محمد مهدی منصوری

صندوق پستی:3173-89195

کلمات کلیدی: جبران کننده ایستای توان راکتیو، SVC ، STATCOM، اینورتر چند سطحی.

چکیده

هدف، طراحی و ساخت یک جبران کننده ایستای توان راکتیو از نوع منبع ولتاژی و بصورت چند سطحی بوده‌است، یک اینورتر سه سطحی از نوع اینورترهای متوالی با توان نامی +3KVAR طراحی و ساخته شده‌است، و یک روش کنترلی بر اساس کنترل اختلاف فاز با استفاده از مدولاسیون برنامه‌ریزی و بهینه شده اجرا شده‌است.

مدارات پروژه شامل برد راه‌انداز کلیدهای الکترونیک قدرت، بردهای اندازه‌گیری ولتاژ و جریانهای فیدبک، برد پردازشگر اصلی، برد حفاظت از خازنها بوده‌است.

1-    مقدمه

از پیشرفته‌ترین کنترل کننده‌های توان راکتیو که در دو دهة اخیر به مدد پیشرفت ساخت ادوات نیمه‌هادیهای قدرت با توان بالا ارائه شده‌اند جبران کننده‌های ایستای توان راکتیو ( SVC ) می‌باشند. این جبران کننده‌ها در مقایسه با جبران کننده‌های دیگر مزایایی مانند قابلیت انعطاف بیشتر و سرعت پاسخ بالاتر دارند، یکی از آخرین انواع SVC نوع اینورتری آن معروف به STATCOM می‌باشد که نسبت به انواع قبلی مزایایی مانند استفاده از حداقل عناصر ذخیره کننده انرژی، فضای کمتر مورد نیاز و سرعت پاسخ بالاتر دارد، در این جبران کننده‌ها از مبدلهای DC/AC استفاده می‌شود که در حالت کلی می‌توانند چند سطحی باشند. اینورترهای چند سطحی نسبت به اینورترهای متداول قابلیت کار در توانها و ولتاژهای بالاتری دارند و همچنین در فرکانس کلیدزنی مشابه میزات آلودگی کمتری به لحاظ هارمونیکی ایجاد می‌کنند.

از آنجا که برای نمونه آزمایشگاهی طراحی، ساخت و تست یک سیستم تک فاز راحتتر است، جبران کننده مورد نظر بصورت تکفاز در نظر گرفته شد ولی در طراحی همواره سعی شد تا ملاحظاتی در نظر گرفته شود که سیستم قابل گسترش به سه‌فاز هم باشد و یا اینکه بتوان برای هر فاز یک جبران کننده مستقل در نظر گرفت.طراحی براساس دو اینورتر متوالی انجام شده که یک اینورتر پنج سطحی تکفاز را تشکیل می‌دهد.

در طراحی سعی شده که همه متغیرهای لازم بصورت نرم‌افزاری وجود داشته باشند تا انواع روشهای مدولاسیون و کنترل قابل پیاده سازی باشند و در انتها دو روش مدولاسیون و کنترل اجرا شده‌است.

2- تقسیم بندی

یک جبرانساز ایستای سنکرون با کنترل میکروپروسسوری را می‌توان بصورت شکل 1) تقسیم بندی نمود. هدف از تقسیم بندی مستقل سازی وظایف هر یک از بخشها و ریز کردن پروژه به بخشهای کوچکتر است. در اینجا به توصیف مختصری از شرح وظایف هر یک از این بخشها می‌پردازیم.

شکل1) بلوک دیاگرام جبران کننده طراحی شده

2-1- حفاظت ورودی

وظیفه این بخش حفاظت کل سیستم شامل جبران کننده و بار در مقابل خطاهای اضافه ولتاژ یا اضافه جریان است. از آنجا که این سیستم در حال تست بوده و به دفعات زیاد آزمایش می‌شود در مقابل وقوع خطا مستعد بوده و حفاظت در مقابل انواع خطاها از جمله اضافه ولتاژ و اضافه جریان بعلت خطاهای سیستم و ناپایداری آن لازم به نظر می‌رسد. این قسمت شامل چهار نوع حفاظت زیر می‌باشد.

-          حفاظت اضافه جریان کم و بلند مدت

-          حفاظت اضافه جریان زیاد و لحظه‌ای

-          حفاظت اضافه ولتاژ کم و بلند مدت

-          حفاظت اضافه ولتاژ زیاد و لحظه‌ای

2-2- فیلتر ورودی

وظیفه این بخش فیلترکردن جریان کل سیستم شامل جبران کننده و بار است تادرحد ممکن درشبکه برق شهری هارمونیکهای کمتری تزریق گردد، وجود این بخش از آن جهت لازم به نظر می‌رسید که بدلیل موقعیتهای مختلف و زیاد در تست، تأثیر کارکرد سیستم بر شبکه بخصوص مصرف کننده‌های نزدیک را کاهش دهیم، این بخش از یک فیلتر LC تشکیل شده است.

شکل 2) فیلتر ورودی

2-3- بخش ترانسهای جریان و ولتاژ

این بخش از دو عدد ترانسفورماتور جریان و ولتاژ تشکیل شده است تا از جریان و ولتاژ مجموعه بار و جبران کننده اندازه گیری نمایند. ترانسفورماتور ولتاژ جهت تهیه سیگنالی متناسب و ایزوله از ولتاژ ورودی استفاده می‌شود، نسبت تغییرات ولتاژ صفر تا 250 ولت اولیه به صفر تا 10 ولت ثانویه می‌باشد.

ترانسفورماتور جریان جهت تهیه سیگنالی متناسب و ایزوله از مجموع جریان بار و جبران کننده استفاده می‌شود. نسبت تغییرات صفر تا 100 آمپرجریان اولیه به تغییرات صفر تا 250 میلی آمپر ثانویه است. این ترانسفورماتور در حالتهای خطا و گذرا نباید به اشباع یا ناحیه غیر خطی نزدیک گردد و به این منظور دامنه کارکرد آن بزرگتر در نظر گرفته شده‌است.

2-4- بخش اتصال بار

این بخش جهت اتصال بار امکاناتی را فراهم می‌نماید و بطور ساده می‌تواند فقط شامل ترمینالهایی باشد، این بخش به این علت در نظر گرفته شده است تا موقعیت اتصال بار به سیستم مشخص باشد. در این بخش امکانات دیگری نظیر کلید، فیوز و محافظتهای دیگر می‌توان در نظر گرفت.

2-5- بخش راکتانس

این بخش شامل یک سلف است که راکتانس اصلی جبران کننده ایستای توان راکتیو به منظور فیلتر سازی ولتاژ خروجی اینورتر می‌باشد. مقدار سلف از رابطه اصلی جبران کننده توان راکتیو و مشخصات مورد نیاز بدست آمده است و به صورت زیر طراحی شده است:

(1)

که α زاویه آتش پالسهای اینورتر است ،اگر Vs برابر 220 ولت باشد و توان راکتیو +3KVAR تا –3KVAR بخواهیم داشته باشیم آنگاه :

(2) L=10mH

(3)                                         IMAX=14A

2-6- کلیدهای اصلی

این بخش شامل کلیدهای اصلی اینورتر از نوع IGBT می‌باشد که به صورت آرایش تمام پل و تک فاز بسته شده‌اند. همچنین مدارهای اسنابری، دیودهای موازی- معکوس، خازنهای طرف DC در این بخش هستند.

آرایش این بخش بصورت دو اینورتر متوالی تک فاز تمام پل است که یک اینورتر تک فاز پنج سطحی را تشکیل می‌دهند. کلیدها از نوع IGBT همراه با دیودهای موازی- معکوس هستند که با توجه به نیازهای طراحی و المان بصرفه موجود در بازار ایران، المان SKM75GD123 از محصولات شرکت SEMIKRON انتخاب شده است.

مدار اسنابر : با توجه به پیشنهاد سازندة کلیدها و اینکه از نوع IGBT هستند، یک مدار اسنابر خازنی ساده برای کلیدها کفایت می‌کند، که با توجه به این پیشنهاد از خازنهای از نوع MKP با سلف بسیار کم در نزدیکترین نقطه به کلیدها با اندازه 100nF تا 200nF استفاده شده است.

مدار محافظت اتصال کوتاه: این بخش شامل یک فیوز و یک مدار تشخیص اضافه جریان است که در صورت عبور جریان بیش از حد از خازن با اصال کوتاه نمودن مدار باعث سوختن فیوز می‌شود.

محافظت در لحظه راه‌اندازی: چنانچه اینورتر را بصورت شکل 3) در نظر بگیریم در لحظه‌ای که ولتاژ خازن پائین بوده و مدار به برق شهر متصل می‌گردد مسیری از طریق دیودهای موازی- معکوس برای شارژ اولیه خازن وجود دارد که جریان این شارژ اولیه می‌تواند تا چندین برابر جریان نامی کلیدها و دیودها باشد و حتی به خازنها نیز صدمه بزند ، برای جلوگیری از این موضوع همواره مقاومتی با این خازن سری بوده و در صورتی که ولتاژ آن از حدی بیشتر شود توسط رله ای این مقاومت اتصال کوتاه می‌گردد.

دانلود تحقیق در مورد تولید پراکنده برق DG

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

تولید پراکنده گرایش جدیدی در تولید توان الکتریکی است. این ایده به مصرف کننده های الکتریسیته که الکتریسیته مورد نیازشان را خودشان تولید می‌کنند، این اجازه را می‌دهد که اضافه توان الکتریکی‌شان را به شبکه توان بفرستند.

تولید

بسیاری از کارخانجات، ادارات و خصوصاً بیمارستان‌ها نیاز به منابعی با قابلیت اطمینان بالا برای تولید الکتریسیته و سیستم‌های گرمایی هواساز و آب گرم دارند. برای بالا بردن قابلیت اطمینان منابع تغذیه و کاهش هزینه‌ها، برخی از ادارات و کارخانجات، از تولید ترکیبی یا کارخانجات انرژی کلی استفاده می‌کنند که اغلب از مواد اضافی نظیر آشغال چوب یا گرمای اضافی حاصل از یک فرایند صنعتی، برای تولید الکتریسیته استفاده می‌کنند. در برخی موارد، الکتریسیته از یک سوخت تغذیه شده به صورت محلی مانند گاز طبیعی یا گازوئیل تولید می‌شود و سپس از گرمای اضافی منبع انرژی گرمایی ژنراتور برای فراهم آوردن آب داغ و نیز گرمایش صنعتی استفاده می‌کنند. هنگامی که یک فرایند صنعتی نیازمند مقادیر زیاد گرمایی است که از منابع غیر الکتریکی نظیر سوخت‌های فسیلی یا زیست جرمی تامین می‌شود، استفاده از یک کارخانه تولید ترکیبی مقرون به صرفه است.

مسائل نظارتی و تکنولوژیکی

تاکنون مسایل نظارتی و تکنولوژیکی بدین مفهوم بوده است که الکتریسیته تولید شده توسط مصرف کننده‌های خانگی را نمی‌توان به راحتی و بدون خطر با تغذیه توان ورودی همراه کرد. شرکت‌های الکتریکی بایستی توانایی جداسازی بخش‌های شبکه برق را داشته باشند، وقتی که یک خط از کار می‌افتد، کارگران بایستی از قطع بودن برق قبل از کار روی آن مطمئن باشند. آنها همچنین وقت زیادی را صرف می‌کنند تا کیفیت برق را در شبکه‌شان حفظ کنند. تاسیسات پراکنده برق هم می‌تواند کنترل این موارد را مشکل‌تر کند. با ظهور تجهیزات الکترونیک قدرت با قابلیت اطمینان بالا، نصب تجهیزات تولید ترکیبی حتی با اندازه‌های خانگی، اقتصادی و بی‌خطر شده است. این تاسیسات می‌توانند آب داغ خانگی، الکتریسیته و گرمایش خانگی را تولید کنند و انرژی اضافی را به شرکت برق بفروشند. پیشرفت در الکترونیک موجب ساده شدن دسترسی به مسایل امنیتی و کیفی شرکت‌های الکتریکی شده است. برای برطرف کردن موانع رسیدن به افزایش سطوح تولید پراکنده، تنظیم کننده‌ها می‌توانند توسط تضمین عملکرد تولید‌های متمرکز و پراکنده بر روی یک زمینه با سطح متغیر، اقدام کنند. در ایالات متحده، قانون فدرال از شرکت‌های الکتریکی می‌خواهد که برق را از تولید کنندگان مستقل که تحت پوشش قوانین و بیمه هستند خریداری کنند. تولید پراکنده به سوخت فسیلی محدود نشده است. برخی از کشورها و مناطق در حال حاضر دارای منبع انرژی تجدید پذیر قابل توجهی در توربین‌های بادی و احتراق زیست جرمی هستند. افزایش تولید پراکنده نیازمند تغییر در فن‌آوری مورد نیاز برای مدیریت انتقال و توزیع الکتریسیته است. در این صورت نیاز فزاینده‌ای به اپراتورهای شبکه برای مدیریت شبکه‌ها به صورت فعال به جای غیر فعال وجود خواهد داشت. با افزایش مدیرت فعال، مزایای اضافی برای مصرف کننده‌ها به وجود خواهد آمد که این مزایا به صورت معرفی با حق انتخاب‌های بیشتری به نسبت خدمات تغذیه ی انرژی و رقابت بیشتر خواهد بود. اما به هر حال رفتن به سوی مدیریتی فعال‌تر، می‌تواند مشکل باشد. شبکه‌های توزیع الکتریسیته یک حق انحصار طبیعی هستند و بنابراین بشدت قانونمند شده‌اند تا هزینه زیادتری با کار مصرف کننده‌ها بدست نیاورند. سرمایه گذاری شبکه‌ یک معیار کلیدی برای تعیین هزینه‌هایی است که شبکه می‌تواند به مصرف کننده‌ها بدهد. شبکه‌ها سعی می‌کنند تا مزایای شان را در چارچوب کاری فراهم شده توسط قوانین شان، حداکثر کنند. در حال حاضر چنین قوانینی خیلی مناسب تشویق به انجام رفتارهای ابداعی توسط شبکه‌ها نیستند. به نظر می‌رسد که این امر هم برای توسعه شبکه‌ها و هم برای زیاد شدن سطح تولید پراکنده که به شبکه‌ها اضافه می‌شود، مانع ایجاد کند. اما نشانه‌هایی وجود دارد که مقامات نظارتی در حال آشنا شدن هر چه بیشتر با موانع بالقوه هستند و در حال ارائه قوانین هزینه‌های اتصال و شرایطی برای فعال کردن تولید کننده‌های پراکنده برای شرکت در بازار الکتریسیته هستند. اوفجم، تنظیم کننده گاز و الکتریسیته در بریتانیا، برای اپراتورهایی از شبکه توزیع الکتریسیته (DNOها) که روی تحقیق و توسعه راه‌ حل‌های ابداعی شبکه برای سازگار کردن تولید پراکنده سرمایه گذاری می‌کنند، تسهیلاتی فراهم کرده است.

دانلود تحقیق در مورد توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 61

توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود، شامل تولید و ارایه انرژی الکتریکی به میزان کافی برای راه اندازی لوازم خانگی، تجهیزات اداری، دستگاه های صنعتی و فراهم آوردن انرژی کافی برای روشنایی، پخت و پز، گرمای خانگی و صنعتی و فرایندهای صنعتی بکار می رود.

تاریخچه

اگرچه که الکتریسته به عنوان نتیجه واکنش شیمیایی ای که در یک پیل الکترولیک از زمانی که الساندرو ولتا در سال1800م این آزمایش را انجام داد، شناخته می شده است، اما تولید آن به این روش گران بوده و هست. در سال 1831م، میشل فارادی ماشینی ابداع کرد که از حرکت چرخشی تولید الکتریسته می کرد، اما حدود پنجاه سال طول کشید تا این فن آوری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود. در سال 1878م، توماس ادیسون جایگزین عملی تجاری ای را برای روشنایی های گازی و سیستم های حرارتی ایجاد کرد و به فروش رساند که از الکتریسته جریان مستقیمی استفاده می کرد که بطور منطقه ای تولید و توزیع شده بود، استفاده می کرد. در سیستم جریان مستقیم ادیسون، ایستگاه های تولید توان اضافی می بایست نصب می شدند. بدلیل اینکه ادیسون قادر نبود سیستمی را تولید کند که به ژنراتورهای چندگانه اجازه بدهد که به یکدیگر متصل شوند، گسترش سیستم او نیاز داشت که تمامی ایستگاه های تولید جدید مورد نیاز ساخته شوند. نیاز به نیروگاه های اضافی ابتدا توسط قانون اهم بیان شده است: بدلیل اینکه تلفات با مربع جریان یا بار و با خود مقاومت متناسب است، بکار بردن کابل های طولانی در سیستم ادیسون به مفهوم داشتن ولتاژهای خطرناک در برخی نقاط یا کابل های بزرگ و گران قیمت و یا هر دوی اینها بود. نیکولا تسلا که مدت کوتاهی برای ادیسون کار می کرد و تئوری الکتریسته را بگونه ای درک کرده بود که ادیسون درک نکرده بود، سیستم جایگزینی را ابداع کرد که از جریان متناوب استفاده می کرد. تسلا بیان داشت که دو برابر کردن ولتاژ جریان را نصف می کند و منجر به کاهش تلفات به میزان 4/3 می شود و تنها یک سیستم جریان متناوب اجازه انتقال بین سطوح ولتاژ را در قسمت های مختلف آن سیستم ممکن می سازد. او به توسعه و تکمیل تئوری کلی سیستم اش ادامه داد و جایگزین تئوری و عملی ای را برای تمامی ابزارهای جریان مستقیم آن زمان ابداع کرد و ایده های بدیعش را در سال 1887م در 30 حق انحصاری اختراع به ثبت رساند. در سال 1888م کار تسلا مورد توجه جرج وستینگهاوس که حق انحصاری اختراع یک ترانسفورماتور را در اختیار داشت و یک کارخانه روشنایی را از سال 1886م در گریت بارینگتون، ماساچوست راه اندازی کرده بود، قرار گرفت. اگرچه که سیستم وستینگهاوس می توانست از روشنایی های ادیسون استفاده کند و دارای گرم کننده نیز بود، اما این سیستم دارای موتور نبود. توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستینگهاوس یک سیستم قدرت برای یک معدن طلا در تلورید، کلورادو در سال 1891 ساخت که دارای یک ژنراتور آبی 100 اسب بخار(75 کیلو وات) بود که یک موتور 100 اسب بخار (75 کیلو وات) را در آنسوی خط انتقالی به فاصله 5/2 مایل (4 کیلومتر) تغذیه می کرد. سپس در یک قرارداد با جنرال الکتریک که ادیسون مجبور به فروش آن شده بود، شرکت وستینگهاوس اقدام به ساخت یک نیرگاه در نیاگارا فالس کرد که دارای سه ژنراتور تسلای 5000 اسب بخار بود که الکتریسته را به یک کوره ذوب آلومینیوم در نیاگارا ، نیویورک و به شهر بوفالو، نیویورک به فاصله 22 مایل (35 کیلومتر) انتقال می داد. نیروگاه نیاگارا در 20 آوریل 1895م شروع به کار کرد.

انرژی الکتریکی در حال حاضر

امروزه سیستم انرژی الکتریکی جریان متناوب تسلا کماکان مهمترین ابزار ارایه انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان در سراسر جهان است. با وجود جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVXC) برای ارسال مقادیر عظیم الکتریسته در طول فواصل بلند بکار می رود، اما قسمت اعظم تولید الکتریسته، انتقال توان الکتریکی، توزیع الکتریسته و داد و ستد الکتریسته با استفاده از جریان متناوب محقق می شود. در بسیاری از کشورها شرکت های توان الکتریکی کلیه زیرساخت ها را از نیروگاه ها تا زیرساخت های انتقال و توزیع در اختیار دارند. به همین علت، توان الکتریکی به عنوان یک حق انحصاری طبیعی در نظر گرفته می شود. صنعت عموماْ به شدت با کنترل قیمت ها کنترل می شود و معمولا مالکیت و عملکرد آن در دست دولت است. در برخی کشورها بازارهای الکتریسته وسیع با تولید کننده ها و فروشندگان الکتریسته، الکتریسته را مانند پول نقد و سهام معامله می کنند.

ترانسفورماتور

مهندسی و فن‌آوری > مهندسی > مهندسی برقعلوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته م مغناطیس > الکتریسیتهعلوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > فیزیک الکترونیک

(cacheX)

مقدمه

قسمت اعظم انرژی الکتریکی مورد نیاز انسان در تمام کشورهای جهان ، توسط مراکز تولید مانند نیروگاههای بخاری ، آبی و هسته‌ای تولید می‌شود. این مراکز دارای توربینها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که بوسیله ژنراتورها تولید می‌شود، باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهی چندین مرکز تولید بوسیله شبکه‌ای به هم مرتبط می‌شوند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز را بطور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند.