دانلود پایان نامه کنترل جریان توالی منفی در مبدل توان چند سطحی آبشاری برای انتقال HVDC

1. مقدمه 2. توپولوژی H3LC 3. طراحی و مدل سازی کنترل H3LC 4. نتایج شبیه سازی 5. نتیجه گیری

چکیده – سیستم انتقال جریان مستقیم فشار قوی (HVDC) برای انتقال زیاد برق در فاصله های طولانی به شکل برق DC مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم های قدرت HVDC، شرکت های برق را قادر به انتقال عمده برق می کنند تا به نحو کارآمد، انرژی های تجدیدپذیر پاک را در خود تلفیق کنند، تا به شبکه های اصلی متصل شوند و عملکرد کلی شبکه را همراه با کاهش تلفات، بهبود بخشند. جدیدترین نسل سیستم های HVDC از توپولوژی های «مبدل چند سطحی ماژولی» (MMC) استفاده می کنند تا به نحو کارآمد ولتاژ بالا را تبدیل کنند. توپولوژی های مبدل هیبریدی یا ترکیبی، توپولوژی های مبدل دو یا سه سطحی پایه را با توپولوژی های MMC ترکیب می کنند تا تعداد کلیدهای نیمه رسانا در مسیر هدایت جریان را کاهش دهند و در نتیجه تلفات نیمه رسانا را کاهش دهند. این مبدل ترکیبی بررسی شده در این پایان نامه، یک مبدل 3 سطحی ترکیبی (H3LC) است که نشان داده است که قابلیت های جلوگیری از خطای DC را دارد و فشرده باقی می ماند درحالی که تلفات نیمه رسانای کمتری نسبت به مبدل 2 سطحی ترکیبی متداول دارد. H3LC با استفاده از کلیدهای مستقیم (DS) متشکل از IGBT های سری کار می کند تا شکل موج های ولتاژ 3 سطحی تولید کند که سپس از ماژول های فرعی تمام پل آبشاری (FBSM ها) عبور می کنند و در نتیجه شکل موج های ولتاژ 3 سطحی در نقطه تزویج مشترک (PCC) به شکل موج های ولتاژ سینوسی چند سطحی تبدیل شوند. با این حال، در کاربردهای سیستم قدرت صنعتی مختلف که در آنها نوسانات بزرگ ولتاژ فاز و عدم توازن ولتاژ سه سطحی در PCC ممکن است رخ دهد، H3LC باعث مسائل کیفیت توان در زمان رخداد چنین رویدادهایی می شود. هدف این مطالعه، فراهم کردن روشی است که عملکرد H3LC در هنگام رخداد عدم توازن ولتاژ شبکه را بهینه سازی می کند. از تکنیک های کنترل توالی منفی مختلف پیشنهاد شده در مقالات پژوهشی اخیر، رویکرد اتخاذ شده در این پایان نامه، بکارگیری یک کنترلر کمکی است که در کنار کنترلر اصلی کار می کند. چالش پژوهشی اتخاذ شده، تلفیق یک تحلیلگر توالی و فنآوری کنترلر است که ثابت کرده است برای دیگر توپولوژی های مبدل با یک مبدل چندسطحی ترکیبی نوظهور، یعنی H3LC، کارآمد بوده است. این پایان نامه، یک روش کنترل تنظیم جریان PCC غیرمتوازن با تحلیلگرهای مولفه توالی مثبت و منفی و یک کنترلر کمکی برای H3LC، ارائه می دهد. ابتدا یک تحلیلگر مولفه توالی برای تفکیک سیگنال های سنجش شده از شبکه در PCC و تبدیل به مولفه های توالی مثبت و منفی آن، مورد استفاده قرار می گیرد. با مولفه های توالی استخراج شده، می توان جریان توالی منفی را بدست آورد و کنترل کرد. کنترلر اصلی برای تنظیم جریان توالی مثبت در PCC نسبت به مرجع جریان استفاده می شود درحالی که کنترلر کمکی پیشنهادی برای سرکوب هرگونه جریان توالی منفی در PCC استفاده می شود. تلفیق فنآوری توسعه یافته و H3LC پیاده سازی می شود و یک شبیه سازی برای ولتاژ نامتوازن شبکه برای انجام اثبات مفهوم، انجام می شود. این پایان نامه، طرح تنظیم جریان متوازن را با تشریح اصول ضمنی و شبیه سازی مطالعات موردی برای بهره برداری تحت حالت های مختلف همراه با یک مدل معادل تفصیلی از H3LC در یک محیط MATLAB ® Simulink، مورد بررسی قرارمی دهد.

High voltage direct current transmission (HVDC) is used for massive transmission of electricity over long distances in the form of direct current (DC). HVDC power systems enable utilities to transfer bulk power, to efficiently integrate clean renewable energies, to interconnect grids, and to improve overall network performance with low losses. The latest generation of HVDC systems make use of modular multilevel converter (MMC) topologies to convert high voltage efficiently. Hybrid converter topologies combine the basic two- or three-level converter topologies with MMC topologies to reduce the number of semiconductor switches in the current-conducting path, consequently reducing semiconductor losses. The hybrid converter investigated in this thesis is a hybrid 3-level converter (H3LC) which has been shown to have DC-fault blocking capabilities and remains compact while having less semiconductor losses than the conventional hybrid 2-level converter. The H3LC operates by using director switches (DS) composed of series connected IGBTs to generate 3-level voltage waveforms which are then passed through cascaded full bridge submodules (FBSMs) converting the 3-level voltage waveforms into multilevel sinusoidal voltage waveforms at the point of common coupling (PCC). However, in various industrial power system applications where individual phase voltage magnitude fluctuation and three-phase voltage unbalance at the PCC may occur, the H3LC would cause power quality problems during such events. The aim of this thesis is to provide a method that will optimize the H3LC operation during the event of a grid voltage imbalance. From the various negative-sequence control techniques proposed in recent research papers, the approach taken in this thesis is to employ the use of an auxiliary controller that that works in tandem with a main controller. The research challenge undertaken is to integrate a sequence analyzer and controller technology that was proven to have worked for other converter topologies with an emerging hybrid multilevel converter, i.e., H3LC. This thesis presents an unbalanced PCC current regulation control method with positive and negative-sequence component analyzers and an auxiliary controller for the H3LC. A sequence component analyzer is first used to separate the signals measured from the grid at the PCC into its positive and negative sequence components. With the extracted sequence components, the negative sequence current can be found and controlled. The main controller is used to regulate the positive-sequence current at the PCC with respect to the reference current while the proposed auxiliary controller is used to suppress any negative-sequence currents at the PCC. The integration of the developed technology and the H3LC is implemented and, a simulation imitating an unbalanced grid voltage case is performed for proof of concept. This thesis explores the unbalanced current regulation scheme by outlining the underlying principles and simulating case studies for operations under different modes with a detailed equivalent model of the H3LC in a MATLAB® Simulink environment.