دانلود پایان نامه روش های مدولاسیون برای مبدل های جبرانساز سنکرون استاتیک

1. مقدمه 2. مبدل چندسطحی مدولار 3. مدولاسیون MMC 4. ارزیابی عملکرد 5. نتیجه گیری

چکیده – یک جبرانساز سنکرون استاتیک (STATCOM)، دستگاهی است که قادر به جبرانسازی توان راکتیو از شبکه یا تامین توان اکتیو در شبکه است اگر به ذخیره انرژی متصل شود. مولفه اصلی STATCOM، یک مبدل منبع ولتاژ است که در این پایان نامه، یک مبدل ماژولار چندسطحی (MMC) در آرایش ستاره مضاعف می باشد. MMC از ماژول های فرعی تشکیل شده که می توان یا آنها را درج یا بای پس کرد (دور زد). دو نوع ماژول فرعی MMC وجود دارد. ماژول فرعی (SM) نیم پل (HP) از 2 کلید نیمه رسانا تشکیل شده است و قادر به تولید 2 سطح ولتاژ است. از سوی دیگر، یک SM تمام پل (FB) از 4 کلید نیمه رسانا تشکیل شده است و قادر به تولید 3 سطح ولتاژ است که دامنه بسیار گسترده تر از بهره برداری را ممکن می سازد. روش های مدولاسیون برای HB-MMC مشهور هستند. با این وجود، FB SM مزایای قابل توجه و کاربرد گسترده ای دارد درحالی که روش های مدولاسیون موجود برای FB-MMC فقط شامل مدولاسیون عرض پالس حامل های جابجایی فاز شده (PS-PWM)، الگوهای پالس بهینه شده، مدولاسیون بردار فضا و نزدیکترین مدولاسیون سطح (NLM) ترکیبی، می باشد. از این روش ها، تنها PS-PWM، استفاده از یک ولتاژ لینک dc متغیر و تقویت ولتآژ لینک dc را ممکن می سازد. براساس سیگنال های مدوله کننده PWM جابجایی فاز (PD) مربوط به PS-PWM و NLM برای FB-MMC توسعه یافته اند. همه این روش ها می توانند 2N+1 سطح ولتاژ تولید کنند و ولتاژ لینک dc را تقویت کنند. علاوه بر انتخاب تعداد SM ها جهت درج شدن در هر گام زمانی معین، متوازن سازی ولتاژ خازن باید مورد ملاحظه قرار گیرد. این متوازن سازی با یک الگوریتم مرتب کننده انجام شد و مدولاسیون می تواند توانایی متوازن سازی طبیعی ذاتی داشته باشد. در این پایان نامه، دو الگوریتم مرتب سازی مورد بررسی قرار می گیرند. توانایی متوازن سازی طبیعی PS-PWM برای HB-MMC و FB-MMC نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. عملکرد روش های مدولاسیون با شبیه سازی هایی براساس کیفیت جریان آنها، فرکانس کلیدزنی دستگاه، فرکانس کلیدزنی ظاهری، و دامنه پیک تا پیک جریان های دوار، ارزیابی می شود. برای انجام یک مقایسه منصفانه و معنادار، همه روش ها بطور موثر فرکانس کلیدزنی دستگاه یکسانی دارند. عملکرد PS-PWM و PD-PWM در هنگام استفاده از مدولاسیون 2N+1، مشابه است و تقریباً با مدولاسیون N+1 یکسان است. این روش های مبتنی بر حامل در همه معیارهای عملکردی، عملکرد بهتری نسبت به NLM دارند.

A static synchronous compensator (STATCOM) is a device that is capable of compensating reactive power from the grid or supplying active power into the grid if connected to energy storage. The main component of the STATCOM is a voltage source converter, in this thesis a multilevel modular converter (MMC) in a double-star configuration. The MMC consists of submodules that can be inserted or bypassed. Two main types of MMC submodules exist. A half-bridge (HB) submodule (SM) consists of 2 semiconductor switches and is capable of producing 2 voltage levels. A full-bridge (FB) SM on the other hand consists of 4 semiconductor switches and is capable of producing 3 voltage levels which allows a much broader range of operation. The modulation methods for the HB-MMC are well-known. Although FB SM has significant advantages and is widely used, the available modulation methods for the FB-MMC include only phase-shifted carriers pulse width modulation (PS-PWM), optimized pulse patterns, space vector modulation, and hybrid nearest level modulation (NLM). Out of these methods, only PS-PWM enables the use of a variable dc-link voltage and boosting the dc-link voltage. Based on the modulating signals of PS-PWM phase disposition (PD) PWM and NLM for FB-MMC are developed. All these methods can produce 2N+1 voltage levels and boost the dc-link voltage. In addition to choosing the number of SMs to be inserted at any given time step, the SM capacitor voltage balancing has to be considered. The balancing can be done with a sorting algorithm or the modulation can have inherent natural balancing ability. In this thesis, two sorting algorithms are examined. The natural balancing ability of PS-PWM for HB-MMC and FB-MMC is also addressed. The performance of the modulation methods is evaluated with simulations based on their current quality, device switching frequency, apparent switching frequency, and peak-to-peak amplitude of the circulating currents. For a fair and meaningful comparison, all methods have effectively the same device switching frequency. The performance of PS-PWM and PD-PWM is identical when 2N+1 modulation is used and almost identical with N+1 modulation. These carrier-based methods outperform NLM in all performance metrics.