Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Reza Karshenas,Ahmadreza Tabesh
حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما) احمدرضا تابش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Iman Aminoroaya
ایمان امین الرعایائی یمینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
This thesis presents two new topologies of Hybrid Active Power Filters (HAPF). Advances in power semiconductor devices on one hand and appearance of fast and sophisticated microprocessors on the other hand have caused a fast growth in power electronic loads. These loads typically have non-sinusoidal waveforms at their input terminals which result in the injection of harmonics into the grid. Harmonics have adverse effect on the network components like energy loss, interference and nuisance operation of protective devices. Power filters are one of the most common methods employed to mitigate harmonics at their source. Among different type of power filters, HAPFs are composed of both passive and active elements and are an attractive solution to mitigate harmonic pollution. They are less expensive than Active Power Filters (APF), and at the same time do not have the drawbacks associated with Passive Power Filters (PPF). Although converter rating in HAPF is smaller than that of AF, the research is still underway to further reduce the rating of active part in a HAPF. In this thesis, a survey is carried out on different HAPF topologies. Simulation and theoretical analysis are presented with the focus on converter rating in different topologies. Among various topologies proposed for HAPF, the one with series combination of active and passive elements in parallel with the load is more common (HAPF type-2). This topology is used to study the effect of passive component on HAPF performance. It is shown that large values of converter’s gain improve the compensation performance almost independent of the passive filter performance alone. In most studies carried out for the reduction of fundamental component in the active part of an HAPF, some fundamental current still flows in the active part without any contribution in harmonic compensation. This fundamental current in turn increases the current rating of the active part. In this thesis, two new topologies are proposed in which the fundamental current through the active part is eliminated. In first topology this objective is achieved by introducing another branch which generates a fundamental current equal to the main branch. By using the MMF balancing feature of a three-winding transformer, the equal fundamental current in two branches cancel out each other, leading to zero fundamental current in the tertiary winding where the active part (i.e. converter) is connected. In the second proposed topology eliminating the fundamental current is achieved by using a parallel resonance circuit tuned at the fundamental frequency. It is shown that the passive elements of fundamental resonance circuit are fairly smaller than that of similar configuration known as injection type HAPF. Theoretical analysis is presented which explains the operation of proposed topologies and simulations are presented to validate theoretical results. It is proved that both of the proposed topologies are able to eliminate the fundamental current of converter. Different comparisons are presented to investigate the advantages and disadvantages of various topologies. The comparison is made based on harmonic compensation performance, ratings of the converter and the size of the passive elements. Keywords: Hybrid Active power filter, Active Part Rating, Passive Part, Fundamental Current
این پایان نامه به بررسی روش‌های کاهش مقدار نامی قسمت اکتیو در فیلترهای قدرت هارمونیکی هیبرید می‌پردازد. پیشرفت فناوری در تولید و استفاده از ادوات نیمه‌هادی باعث گسترش بارهای غیرخطی با ماهیت جریان غیر سینوسی در ورودی شده است. جاری شدن جریان‌های غیر سینوسیدر شبکه قدرت باعث ایجاد هارمونیک می‌شود. انتشار هارمونیک‌ها در سیستم قدرت باعث بروز مشکلات زیادی از قبیل گرم شدن ترانسفورماتورها و ماشین‌های الکتریکی و سوختن فیوز خازن‌های اصلاح ضریب توان می‌شود. یکی از روش‌های کنترل هارمونیک‌ها استفاده از فیلترهای قدرت است. فیلترهای قدرت به سه دسته کلی پسیو، اکتیو و هیبرید تقسیم می‌شوند. فیلترهای هیبرید از ترکیب فیلترهایپسیو و اکتیو ساخته می‌شوند.این فیلترها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که در حد امکان مزایای ساختارهای پسیو واکتیو را داشته و معایب آنها را به حداقل برسانند. یکی از مزایای فیلترهای هیبرید نسبت به فیلترهای اکتیو، کوچکتر بودن توان نامی اینورتر در ساختارهای هیبرید است. با این وجودکاهش بیشتر توان نامی اینورتر در فیلترهای هیبرید یکی از موضوعات پژوهشی مطرح می‌باشد. در این پژوهش چهار نوع از ساختارهای موجود در فیلترهای هیبرید با استفاده از روابط تحلیلی وشبیه سازی بررسی شده و موضوع توان نامی اینورتر در این ساختارهای به طور خاص مورد توجه قرار می‌گیرد.سپس یکی از پرکاربردترین انواع فیلترهای هیبرید (فیلتر هیبرید نوع 2) انتخاب شده و با استفاده از روابط تحلیلی وشبیه سازی اثر پارامترهای مختلف قسمت پسیو در عملکرد آن بررسی می‌شود. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که افزایش مقدار بهره ولتاژ اینورتر می‌تواند تاثیر پارامترهای فیلتر پسیو را در عملکرد فیلتر به حداقل برساند. به منظور کاهش تعداد عناصر پسیو، استفاده از یک آرایش ساده برای فیلتر پسیو به جای آرایش‌ معمول بررسی می‌شود. در ادامه پایان نامه برای کاهش توان نامی اینورتر دو ساختار جدید پیشنهاد می‌شود. در هر دو ساختار با ارائه‌ی یک راهکار خاص، مولفه اصلی جریان اینورتر تقریباً به صفر رسیده و در نتیجه توان نامی اینورتر کاهش می‌یابد. در ساختار پیشنهادی اول از یک ترانسفورماتور سه سیم پیچه استفاده شده که اینورتر در سمت اولی? آن قرار داشته و سیم پیچ‌های ثانویه و ثالثیه توسط ترکیب خاصی از فیلترهای پسیو به ترمینال بار متصل می‌شوند. طراحی عناصر پسیو به گونه‌ای انجام شده که مولفه اصلی جریان در سیم پیچ‌های ثانویه و ثالثیه برابر باشد.در این ترانسفورمر تعداد دور سیم پیچ‌های ثانویه وثالثیه برابر بوده ولی با پلاریته معکوس به شاخه‌های پسیو متصل می‌شوند. طراحی مذکور باعث می‌شود که در فرکانس پایه، شار سیم پیچ ثانویه توسط شار سیم پیچ ثالثیه خنثی شده ودر نتیجه جریان سیم پیچ اولیه در فرکانس اصلی صفر باشد. عملکرد این ساختار با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی بررسی می‌شود. در ساختار دوم از یک تانک رزونانس موازی تنظیم شده در فرکانس اصلی به صورت سری با اینورتر استفاده می‌شود. تانک رزونانس در فرکانس پایه امپدانس بزرگی داشته و جریان مولفه اصلی اینورتر ناچیز خواهد بود. از مزایای این ساختار می‌توان به کوچک بودن نسبی عناصر تانک رزونانس فرکانس پایه و عملکرد مناسب با فرض غیرایده‌آل بودن عناصر پسیو اشاره کرد. عملکرد این ساختار نیز با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه سازی بررسی می‌شود. برای ارزیابی دقیقتر عملکرد ساختارهای پیشنهادی، مقایسه‌ای بین این ساختارها، ساختار نوع 2 و ساختار تزریقی انجام شده و مزایا و معایب هر یک بیان می‌شود. کلمات کلیدی: 1- هارمونیک 2- فیلترهای قدرت 3-فیلترهای قدرت هیبرید 4-فیلترهای قدرت اکتیو

ارتقاء امنیت وب با وف بومی