Гъвкава система за пренос на променлив ток - нужда, определение и видове

Гъвкава система за пренос на променлив ток - нужда, определение и видове

Защо е необходима гъвкава система за променлив ток?

В конвенционалната променлива система за променлив ток способността за пренос на променливотоково захранване е ограничена от няколко фактора като топлинни ограничения, преходна граница на стабилност, граница на напрежението, граница на тока на късо съединение и др. Тези граници определят максималната електрическа мощност, която може ефективно да се предава през преносната линия, без да причинява никакви щети на електрическото оборудване и преносните линии. Това обикновено се постига чрез внасяне на промени в оформлението на енергийната система. Това обаче е невъзможно и друг начин за постигане на максимална способност за пренос на мощност без промени в оформлението на енергийната система. Също така с въвеждането на устройства с променлив импеданс като кондензатори и индуктори, цялата енергия или мощност от източника не се прехвърля към товара, но част се съхранява в тези устройства като реактивна мощност и се връща към източника. По този начин действителното количество мощност, прехвърлено на товара или активната мощност винаги е по-малко от привидната мощност или нетната мощност. За идеално предаване активната мощност трябва да бъде равна на привидната мощност. С други думи, коефициентът на мощност (съотношението на активната мощност към привидната мощност) трябва да бъде единица. Тук идва ролята на гъвкава система за пренос на променлив ток.



Преди да преминем към подробности за ФАКТИТЕ, нека да разкажем накратко за фактора на мощността.


Какво е фактор на мощността?

Коефициентът на мощност се определя като съотношението на активната мощност към привидната мощност във веригата.





Какъвто и да е коефициентът на мощност, от друга страна, генериращата мощност трябва да постави машини, които да доставят специфично напрежение и ток. Генераторите трябва да имат способността да издържат на оцененото напрежение и ток на произведената мощност. Стойността на коефициента на мощност (PF) е между 0,0 и 1,0.

Ако коефициентът на мощност е нула, текущият поток е изцяло реактивен и мощността, запазена в товара, се връща при всеки цикъл. Когато коефициентът на мощност е 1, целият ток, подаван от източника, се поглъща от товара. Обикновено коефициентът на мощност се изразява като водещо или изоставащо напрежение.



Тестова верига за фактор на мощността на Unity

Веригата с захранване е 230v и всички дросели са свързани последователно. Кондензаторите трябва да бъдат свързани паралелно чрез SCR превключватели, за да се подобри коефициентът на мощност. Докато превключвателят за байпас е изключен, дроселът действа като индуктор и същият ток ще тече и в двата резистора 10R / 10W. CT се използва като основната страна на която е свързана към общата точка на резисторите. Другата точка на CT преминава към една от общите точки на DPDT S1 превключвател. Докато превключвателят DPDT се премества наляво, тогава падането на напрежението, пропорционално на тока, се усеща от него, за да се развие повишено напрежение. Спадът на напрежението е пропорционален на изоставащия ток. По този начин първичното напрежение от CT осигурява изоставащ ток.


Ако се използва управляваща верига, базирана на микроконтролер, тогава получава нулеви референтни токове и се сравнява с референтната стойност на нулевото напрежение за изчисляване на фактора на мощността въз основа на тяхната разлика във времето. Така че в зависимост от необходимата разлика във времето не. на SCR превключвателите са включени, като по този начин се превключват допълнителни кондензатори, докато факторът на мощността е близо до единица.

По този начин, в зависимост от положението на превключвателя, може да се усети изоставащият ток или компенсираният ток и дисплеят осигурява съответно времевото закъснение между напреженията, ток с показване на фактора на мощността.

без заглавие

Какво е гъвкава система за пренос на променлив ток (ФАКТИ)?

ДА СЕ Гъвкава система за променлив ток се отнася до системата, състояща се от силови електронни устройства, заедно с устройствата на енергийната система за подобряване на управляемостта и стабилността на преносната система и увеличаване на възможностите за пренос на мощност. С изобретяването на тиристорен превключвател, отвори вратата за разработване на устройства за силова електроника, известни като контролери за гъвкави системи за променлив ток (FACTS). Системата FACT се използва за осигуряване на управляемост на високоволтовата страна на мрежата чрез включване на силови електронни устройства за въвеждане на индуктивна или капацитивна мощност в мрежата.

4 вида ФАКТИ Контролери

  • Серийни контролери: Серийните контролери се състоят от кондензатори или реактори, които въвеждат напрежение последователно с линията. Те са устройства с променлив импеданс. Основната им задача е да намалят индуктивността на преносната линия. Те доставят или консумират променлива реактивна мощност. Примери за серийни контролери са SSSC, TCSC, TSSC и др.
  • Шунтови контролери: Шунтовите контролери се състоят от устройства с променлив импеданс като кондензатори или реактори, които въвеждат ток последователно с линията. Основната им задача е да намалят капацитета на преносната линия. Инжектираният ток е във фаза с линейното напрежение. Примери за шунтиращи контролери са STATCOM, TSR, TSC, SVC.
  • Контролери от серия Shunt: Тези контролери въвеждат последователно ток с помощта на серийните контролери и напрежение в шунта с помощта на шунт контролерите. Пример е UPFC.
  • Контролери от серия-серия : Тези контролери се състоят от комбинация от серийни контролери с всеки контролер, осигуряващ серийна компенсация, а също и прехвърлят реална мощност по линията. Пример е IPFC.

2 вида серийни контролери

  • Тиристорно контролиран сериен кондензатор (TCSC): Тиристорният контролиран сериен кондензатор (TCSC) използва силиконови управляеми токоизправители за управление на кондензаторна банка, свързана последователно с линия. Това позволява помощна програма за прехвърляне на повече мощност по определена линия. Обикновено се състои от тиристори последователно с индуктор и свързани през кондензатор. Той може да работи в режим на блокиране, когато тиристорът не се задейства и токът преминава само през кондензатора. Той може да работи в байпасен режим, при който токът се байпасва към тиристора и цялата система се държи като шунтираща импедансна мрежа.
  • Синхронни компенсатори от статична серия : SSSC е просто серийна версия на STATCOM. Те не се използват в търговски приложения като независими контролери. Те се състоят от синхронен източник на напрежение последователно с линията, така че той въвежда компенсиращо напрежение последователно с линията. Те могат да увеличат или намалят спада на напрежението на линията.

2 паралелни контролера

  • Статични променливи компенсатори : Статичният променлив компенсатор е най-примитивното и първо поколение FACTS контролер. Този компенсатор се състои от бърз тиристорен превключвател, управляващ реактор и / или шунтиращ капацитивен блок, за да осигури динамична компенсация на шунта. Те обикновено се състоят от шунтиращи устройства с променлив импеданс, чиято мощност може да се регулира с помощта на силови електронни превключватели, за да се въведе капацитивен или индуктивен реактив на съпротивлението в линията. Той може да бъде поставен в средата на линията, за да се увеличи максималната способност за пренос на мощност, а също така може да бъде поставен в края на линията, за да компенсира вариациите поради натоварване.

3 вида SVC са

  1. TSR (тиристорен превключващ реактор) : Състои се от шунтов индуктор, чийто импеданс се контролира постепенно с помощта на тиристорен превключвател. Тиристорът се изстрелва само под ъгъл от 90 и 180 градуса.
  2. TSC (тиристорен превключващ кондензатор) : Състои се от шунтово свързан кондензатор, чийто импеданс се контролира постепенно с помощта на тиристор. Начинът на контрол с помощта на SCR е същият като този на TSR.
  3. TCR (тиристорен контролиран реактор) : Състои се от шунтово свързан индуктор, чийто импеданс се контролира от метода за забавяне на ъгъла на изстрелване на SCR, при който изстрелването на тиристора се контролира, причинявайки изменение на тока през индуктора.
  • STATCOM (статичен синхронен компенсатор) : Състои се от източник на напрежение, който може да бъде източник на постоянен ток или кондензатор или индуктор, чиято мощност може да се контролира с помощта на тиристор. Използва се за абсорбиране или генериране на реактивна мощност.

Контролер от серия Shunt - Унифициран контролер на потока на мощността:

Те са комбинация от STATCOM и SSSC, така че и двете се комбинират, използвайки общ източник на постоянен ток и осигуряват както активна, така и реактивна серийна компенсация. Той контролира всички параметри на променливотоковото предаване.

Стационарно управление на напрежението с помощта на SVC за гъвкави системи за променлив ток

Гъвкава цир

За да генерираме импулси на напрежение с нулево пресичане, са ни необходими цифрови сигнали за напрежение и ток. Сигналът за напрежение от мрежата се приема и се преобразува в пулсиращ постоянен ток чрез мостов изправител и се подава към компаратор, който генерира цифров сигнал за напрежение. По същия начин токовият сигнал се преобразува в сигнала на напрежението, като се вземе спада на напрежението на тока на товара през резистор. Този AC сигнал отново ще бъде преобразуван в цифров сигнал като сигнал за напрежение. След това тези цифрови сигнали за напрежение и ток се изпращат към микроконтролера. Микроконтролерът ще изчисли разликата във времето между точките на пресичане на нулата на напрежение и ток, чието съотношение е пряко пропорционално на фактора на мощността и определя обхвата, в който е мощността. По същия начин, използвайки тиристорен превключващ реактор (TSR), също така могат да се генерират импулси на напрежение с нулево напрежение за подобряване на стабилността на напрежението.

Гъвкава система за променлив ток от SVC

Гъвкава система за променлив ток от SVC

Гъвкава система за променлив ток от SVC

Горната схема може да се използва за подобряване на фактора на мощността на преносните линии, използвайки SVC. Той използва кондензатори с тиристорна комутация (TSC), базирани на компенсация на шунта, надлежно контролирана от програмиран микроконтролер. Това е полезно за подобряване на фактора на мощността. Ако индуктивното натоварване е свързано, коефициентът на мощност изостава поради изоставането на тока на натоварване. За да се компенсира това, е свързан шунтов кондензатор, който изтегля ток, водещ напрежението на източника. Тогава ще се направи подобрението на фактора на мощността. Закъснението във времето между нулевото напрежение и нулевите токови импулси се генерира надлежно от операционни усилватели в режим на сравнение, които се подават към серията 8051 микроконтролери.

С помощта на контролера FACTS може да се контролира реактивната мощност. Подсинхронен резонанс (SSR) е явление, което може да бъде свързано със серийна компенсация при определени неблагоприятни условия. Елиминирането на SSR може да се извърши с помощта на контролери FACTS. Предимствата на устройствата FACTS са много като финансова изгода, повишено качество на доставките, повишена стабилност и т.н.

Проблем с гъвкавата система за пренос на променлив ток и начин за решаването му

За гъвкаво предаване на променливотоково захранване , полупроводниковите устройства често са включени във веригите, които се използват за подобряване на коефициента на мощност и за повишаване на границите на променливотоковата система. Основен недостатък обаче е, че тези устройства са нелинейни и индуцират хармоници в изходния сигнал на системата.

За да се премахнат хармониците, създадени поради включването на силови електронни устройства в системата за променлив ток, е необходимо да се използват активни филтри, които могат да бъдат филтри за източник на ток или филтър за захранване с източник на напрежение. Първият включва направата на AC синусоидален. Техниката е или директно управление на тока, или контрол на изходното напрежение на филтърния кондензатор. Това е методът за регулиране на напрежението или непряк ток. Филтрите за активна мощност инжектират ток, който е равен по големина, но е противоположен по фаза на хармоничния ток, който се изтегля от товара, така че тези два тока се отменят един от друг и токът на източника е напълно синусоидален. Филтрите за активна мощност включват силови електронни устройства за производство на хармонични токови компоненти, които отменят хармоничните токови компоненти на изходния сигнал поради нелинейните натоварвания. Обикновено филтрите за активна мощност се състоят от комбинация от биполярен транзистор с изолирана порта и диод, захранван от кондензатор с постоянен ток. Активният филтър се управлява с помощта на метод за непряк контрол на тока. IGBT или изолиран портален биполярен транзистор е биполярно активно устройство с контролирано напрежение, което включва характеристиките както на BJT, така и на MOSFET. За системата за пренос на променлив ток шунтиращият активен филтър може да елиминира хармониците, да подобри фактора на мощността и да балансира натоварванията.

Управление на захранването на трансформатора

Декларация за проблема:

1. Хроничното високо напрежение най-често се дължи на прекомерна корекция за спадане на напрежението на преносната и разпределителната система на комуналните услуги. Спадът на напрежението на електрическите проводници е често срещана ситуация навсякъде. Но в места с ниска плътност на електрическото натоварване, като крайградски и селски райони, дългите проводници увеличават проблема.

2. Импедансът води до намаляване на напрежението по дължината на проводник с увеличаване на текущия поток, за да отговори на търсенето. За да коригира спада на напрежението, помощната програма използва регулатори на напрежение (OLTC), които променят крана при натоварване и регулатори на напрежение, компенсиращи падането на напрежението (LDC), за да увеличат (повишат) или да намалят (понижат) напрежението.

3. Клиентите, най-близки до OLTC или LDC, могат да изпитат пренапрежение, тъй като помощната програма се опитва да преодолее спада на напрежението на проводника за тези клиенти в далечния край на линията.

4. На много места въздействието на задвижвания от товар спад на напрежението се разглежда като ежедневни колебания, които водят до нива на напрежение, които са най-високи по време на най-ниското търсене на натоварване.

5. Поради вариращите във времето натоварвания и разпространението нелинейността причинява големи смущения, които ще влязат в системата, която също ще влезе в потребителските линии води до цялата система нездравословна.

6. По-малко типична причина за проблеми с високо напрежение се причинява от локални трансформатори, които са настроени да повишават напрежението, за да компенсират намалените нива на напрежение. Това най-често се случва в съоръжения с големи натоварвания в края на разпределителните линии. Когато големите натоварвания работят, се поддържа нормално ниво на напрежението, но когато натоварванията се изключат, нивата на напрежение се покачват.

7. По време на странни събития трансформаторът изгаря поради претоварване и късо съединение в тяхната намотка. Също така, температурата на маслото се повишава поради увеличаването на нивото на тока, протичащ през техните вътрешни намотки. Това води до неочаквано покачване на напрежението, тока или температурата в разпределителния трансформатор.

8. Електрическите устройства са проектирани да работят при определено стандартно напрежение за продукта, за да постигнат определени нива на производителност, ефективност, безопасност и надеждност. Експлоатацията на електрическо устройство над определения диапазон на напрежение може да доведе до проблеми като неизправност, изключване, прегряване, преждевременна повреда и т.н. Например, може да се очаква печатната платка да има по-кратък живот при работа над номиналното напрежение за дълги периоди.

Трансформатор

Трансформатор

Решение:

  1. Дизайнът на системата, базирана на микроконтролер, е да следи колебанията на напрежението на входната / изходната страна на трансформатора и да получава данни в реално време.
  2. Разработване на автоматична смяна на крана на трансформатора с помощта на серво / стъпкови двигатели.
  3. Системата трябва да повиши алармата по време на прагови нива на напрежение или аварийни ситуации.
  4. Системата трябва да е надеждна здрава.
  5. Системата може да се монтира на външни трансформатори.
  6. Дизайнът на непрекъснат мониторинг на температурата на маслото на разпределителните трансформатори ще се сравнява по номиналните стойности и съответното действие ще се погрижи.
  7. Използване на устройства като Автоматично стабилизиране на напрежението (AVR), Стабилизатори на енергийната система, ФАКТИ и др. В мрежата на електроенергийната система.

Техническа осъществимост:

Система за регистриране на данни, базирана на микроконтролер (MDLS):

MDLS не изисква допълнителен хардуер и позволява избор на количеството данни и интервалите от време между тях. Събраните данни могат лесно да бъдат експортирани към компютър чрез сериен порт. MDLS е много компактен, защото използва няколко интегрални схеми. Избраният MDLS дизайн трябва да отговаря на следните изисквания

  1. Тя трябва да бъде лесно програмируема.
  2. Потребителят трябва да може да избира скоростта на измерване.
  3. Той трябва да архивира данни, когато sys захранването е моментно прекъснато или изцяло премахнато.
  4. Той трябва да може да експортира данни към компютър чрез сериен порт.
  5. Тя трябва да е проста и евтина.

Надявам се, че сте разбрали концепцията за гъвкаво AC предаване от горната статия. Ако имате някакви въпроси относно тази концепция или електрическите и електронни проекти оставете раздела за коментари по-долу.

Кредит за снимки