کنفرانس منطقه ای سیرد

ارائه یک روش جبرانساز هارمونیکی جریان مبتنی بر HC-FNI-PMR برای حذف هارمونیک های فرکانسی محدوده 2-150KHz سیستم های خورشیدی

نویسندگان :

جواد بهکش نوشهر¹

1- شرکت توزیع نیروی برق اردبیل

کلمات کلیدی :

سیستم خورشیدی،هارمونیک های محدوده 2-150KHz،فیلتر اکتیو و پسیو،کنترل کننده تناسبی چند رزنانسی،Supra-Harmonics

چکیده :

امروزه استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر بخصوص انرژی رایگان خورشید برای تولید برق گسترش روزافزونی داشته است. در حال حاضر، شرکت های توزیع کننده انرژی الکتریکی، مشترکین خود را تشویق به نصب و استفاده از سیستم های خورشیدی متصل به شبکه (ON-Grid) می کنند. سیستم های خورشیدی متصل به شبکه توزیع مزایای بسیار زیادی از قبیل تامین انرژی پاک و رایگان، افزایش قابلیت اطمینان شبکه، بهبود پروفیل ولتاژ و توان، کاهش افت ولتاژ را دارند. در این بین به دلیل ماهیت غیرخطی ادوات الکترونیک قدرت استفاده شده در سیستم های خورشیدی متصل به شبکه ، شاهد انتشار هارمونیکی در شکل موج ولتاژ و جریان تزریقی به شبکه توزیع هستیم. علاوه براین به دلیل سوئیچینگ ادوات الکترونیک قدرت با فرکانس چندکیلوهرتزی، شاهد انتشار نوع دیگری از هارموینک ها در محدوده فرکانسی 2-150KHz در شکل موج ولتاژ و جریان شبکه می باشیم. در نشست سالیانه IEEE-2013 این محدوده هارمونیکی، Supra-Harmonics نامگذاری شده است. سیستم های خورشیدی توان پایین به صورت مستقیم با شبکه های توزیع فشار ضعیف (LV) ادغام می شوند، به علت پایین بودن نسبت (X/R ) در شبکه های توزیع فشار ضعیف (LV)، اثرات انتشار Supra-Harmonics بسیار زیادتر است، بگونه ای که اندازه دامنه مولفه های هارمونیکی فرکانس ها بالا (High Frequency) ولتاژ بزرگتر از دامنه مولفه های هارمونیکی در محدوده فرکانس پایین (Low Frequency) است. روش های مختلفی سخت افزاری و نرم افزاری برای حذف اینگونه هارمونیک ها ارائه شده است. تغییر در ساختار و توپولوژی اینورترهای سیستم های خورشیدی، استفاده از فیلترهای اکتیو و پسیو، تغییر ساختار مدولاسیون عرض پالس (PWM) و... از روش های موثر در کاهش انتشار هارمونیکی است، اما استفاده از اینگونه روش ها هزینه بر و گاهاً غیرقابل اجراء در یک سیستم واقعی است. روش کنترلی جریان مبتنی بر رزنانس تناسبی (PR) ایده آل یکی از روش های موثر جهت حذف هارمونیک ها جریان می باشد، با این حال اینگونه کنترل کننده ها عملاً به صورت فیلتر پایین گذر عمل می کنند و توانایی شناسایی و حذف هارمونیک های فرکانسی محدوده 2-150KHz را ندارد. در این مقاله برای حذف هارمونیک های فرکانسی محدوده 2-150KHz ناشی از سوئیچینگ اینورتر سیستم خورشیدی، از یک روش جبرانساز هارمونیکی در کنترل کننده جریان مبتنی بر کنترل تناسبی چند رزنانسی تماماً غیر ایده آل (HC-FNI-PMR) استفاده شده است. سیستم کنترلی (HC-FNI-PMR) پیشنهادی بر روی نیروگاه خورشیدی 3.2Kw تکفاز متصل به شبکه فشار ضعیف (LV) در محیط نرم افزار Matlab/Simulink به صورت Real-Time مدل سازی شده است. اطلاعات شبکه و مشخصات فنی سیستم خورشیدی از یک شبکه واقعی برداشت شده است. طیف سنجی هارمونیکی ولتاژ و جریان با استتفاده از GUI نرم افزار انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بخش اعظم هارمونیک های محدوده فرکانسی 2-150KHz ناشی از سوئیچینگ اینورتر نیروگاه خورشیدی از طریق کنترل کننده (HC-FNI-PMR) حذف شده است.