لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه163
بخشی از فهرست مطالب
چکیده................................................................................................................ 1
مقدمه ................................................................................................................ 2
فصل 1 کلیات .................................................................................................... 4
- تعریف هارمونیک ........................................................................................................................... 5
- ضریب اعوجاج کلی ....................................................................................................................... 7
فصل 2 مبدل های قدرت ..............................................................................0 1
- مقدمه ............................................................................................................................................. 11
- کاربردهای اینورتر ........................................................................................................................ 14
فصل 3 علل ایجاد هارمونیک ....................................................................... 21
- منابع ایجاد هارمونیک ................................................................................................................ 22
- مبدل های الکتریکی قدرت ....................................................................................................... 24
- منابع جدید تولید هارمونیک ..................................................................................................... 32
- صرفه جویی انرژی و کنترل موتورها ....................................................................................... 34
- مدولاسیون ضربه ای منقطع (PBM) ...................................................................................... 38
فصل 4 اثرات هارمونیک .............................................................................. 41
- اثرات هارمونیک ............................................................................................................................ 42
- اثرات هارمونیک بر خازن ها ...................................................................................................... 49
- اثرات هارمونیک بر ماشین های آسنکرون ............................................................................. 53
- اثرات هارمونیک بر عملکرد رله ها ........................................................................................... 54
- اثرات هارمونیک بر کلیدها ......................................................................................................... 58
- اثرات هارمونیک ب عایق ها ...................................................................................................... 59
- اثرات هارمونیک بر فیوزها ......................................................................................................... 60
- اثرات هارمونیک بر سیستم های مخابراتی ............................................................................ 60
- تاثیرات دیگر هارمونیک ها ........................................................................................................ 61
فصل 5 روش های کاهش هارمونیک ........................................................... 62
- مقدمه ............................................................................................................................................ 63
- فیلترهای پسیو ............................................................................................................................ 64
- فیلترهای اکتیو ............................................................................................................................ 64
- مدولاسیون پهنای پالس ........................................................................................................... 71
- انواع روش های مدولاسیون عرض پالس ............................................................................... 78
- حذف هارمونیک به کمک ترانسفورمر .................................................................................... 88
- تحلیل مدولاسیون سینوسی .................................................................................................... 89
- نکات تکمیلی ............................................................................................................................... 98
- اینورتر 3 فاز ................................................................................................................................. 99
- مبدل های چندسطحی ............................................................................................................ 115
- حذف هارمونیک های مرتبه پائین در اینورترهای چند سطحی ..................................... 116
فصل 6 شبیه سازی در نرم افزار MATLAB .......................................... 133
- مقدمه ........................................................................................................................................... 134
- شرح مدار .................................................................................................................................... 134
نتیجه گیری ........................................................................................................................................ 147
منابع ......................................................................................................................................................... 148
چکیده
در این پروژه به بررسی انواع هارمونیک های ناشی از عناصر غیر خطی همچون مبدل های الکترونیک قدرت،راه اندازها و درایورهای تنظیم سرعت در پروژه های قدرت و بررسی علل آنها و همچنین روش های کاهش و حذف این هارمونیک ها پرداخته شده است.
1-1 مقدمه
استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت در اواخر دهه 1970 معمول گردید. بسیاری از مهندسان برق در مورد توانایی پذیرش اعوجاج هارمونیکی توسط سیستم های قدرت به بحث و تبادل نظر پرداختند
پیش بینی های نگران کننده ای از سرنوشت سیستم های قدرت در صورت اجازه استفاده از این تجهیزات انجام گرفت . در حالی که بعضی از این پیش بینی ها بیش از حد قلمداد می شد ، ولی بررسی مفهوم کیفیت برق مدیون آنها ، بدلیل پیگیری درباره این مسئله نوظهور می باشد . بروز هارمونیک ها در سیستم های قدرت ناشی از استفاده عناصر غیرخطی در شبکه می باشد . عناصر غیر خطی در سیستمهای برق ، مانند :
راه اندازها ، درایورهای تنظیم سرعت ، مبدل های الکترونیک قدرت و غیره مقدار هارمونیک شکل موج جریان و ولتاژ بطور چشمگیری افزایش یافته که در نتیجه منجر به تحقیقاتی شد که نتایج آن نقطه نظرات متعددی در مورد کیفیت برق بود .
به نظر برخی از محققان ، اعواج هارمونیکی هنوز مهم ترین مسئله کیفیت برق می باشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم های قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایر است . بنابراین مهندسین برق با پدیده های نا آشنایی روبرو می شوند که لازمه دانستن ریاضی خاص و نیاز به ابزار پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تجزیه تحلیل آنها دارد . اگر چه تحلیل مسائل هارمونیکی می تواند دشوار باشد اما درصد کمی از فیدرهای مربوط به سیستمهای توزیع تحت تاثیر عوامل ناشی از هارمونیک ها قرار می گیرند.
مصرف کننده های برق خود هم می توانند تولید کننده هارمونیک باشند و هم در صورت وجود هارمونیک مشکلات زیادتری از تولید کننده های برق تحمل می کنند . اعوجاج هارمونیکی در بسیاری از دوره ها در سیستم های قدرت جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است .
جستجوی کتب و منابع و مطالب تکنیکی دهه های قبل و اخیر نشان می دهد که مقالات مختلفی در رابطه با این موضوع انتشار یافته است . اولین منابع هارمونیکی ترانسفورماتورها بودند و نخستین مشکل نیز در سیستم های تلفن پدید آمد.
استفاده از لامپ های قوس الکتریکی بدلیل مولفه های خاص هارمونیکی توجهات خاصی را برانگیخت ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله مبدل های الکترونیک قدرت درسالهای اخیر نبوده است. با پیشرفت تکنولوژی در سالهای اخیر استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت نیز افزایش چشمگیری داشته است. در طی سالهای اخیر پژوهشگران متوجه شده اند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی شود به نحوی که بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تامین کند ، احتمال ایجاد مشکل ناشی از هارمونیک ها برای سیستم های قدرت بسیار کم خواهد بود ، گرچه این هارمونیک ها موجب مسائلی در سیستم های مخابراتی می شوند . اغلب در سیستم های قدرت مشکلات زمانی بروز می کنند که خازنهای موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید در یک فرکانس هارمونیکی شوند . در این شرایط اغتشاشات و اعوجاج ها ، بسیار بیشتر از مقادیر معمول می گردند امکان ایجاد این مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف وجود دارد ولی شرایط بدتر در سیستم های صنعتی بدلیل درجه زیادی از تشدید رخ می دهد .
فصل اول
کلیات
1-2 تعریف هارمونیک :
امروزه واژه هارمونیک در رابطه با مسائل سیستم قدرت بسیار بکار می رود . جهت درک بیشتر به پاره ای از مفاهیم مربوط به هارمونیک های سیستم قدرت پرداخته می شود.
اساسا هر موج متناوبی می تواند بوسیله مجموعه ای از موج های سینوسی توصیف گردد که این مجموعه بنام سری فوریه (ریاضی دان معروف فرانسوی 1830-1768) است .
(1-2-1)
سری مربوطه به دو بخش قابل تفکیک می باشد .
(1-2-2)
(1-2-3)
فرکانس هر یک از موج های سینوسی این مجموعه ضریب صحیحی از فرکانس موج تناوبی اولیه یا پایه می باشد . هر جمله از این سری بعنوان یک هارمونیک فرکانس پایه تعریف می گردد . جمله ای که فرکانس آن همان فرکانس پایه است هارمونیک اول یا بعضی اوقات پایه نامیده می شود و جمله ای که فرکانس آن دو برابر فرکانس پایه است هارمونیک دوم و بقیه به همین صورت نام گذاری می گردند . فرکانس 60 هرتز به این معنی می باشد که 60 بار در ثانیه نوسان دارد.
شکل موج افزایش یافته تا ماکزیمم مقدار بالا رفته سپس تا صفر کاهش پیدا می کند و در ادامه این کاهش تا ماکزیمم مقدار منفی کاهش پیدا می کند و سپس دوباره به صفر برمی گردد .
بر آورد هر کدام از این تغییرات که اتفاق می افتد به تابعی به نام شکل موج سینوسی نشان داده شده در شکل زیر برمی گردد این تابع در مقدار زیادی از آثار طبیعی اتفاق می افتد از قبیل حرکت رفت و برگشت آونگ یا ارتعاش رشته های ویلون زمانی که آنرا به صدا درمی آورند . فرکانس های مختلف هارمونیک به فرکانس بنیادی و اصلی وابسته می باشند .
شکل 1-1 شکل موج سینوسی پایه
برای مثال : هارمونیک دوم در یک سیستم 60 هرتز برابر 60×2 یعنی 120 هرتز ، هارمونیک سوم برابر 180 هرتز و هارمونیک n ام برابر n×60 هرتز می باشد.
شکل زیر نشان می دهد که چگونه یک سیگنال با دو هارمونیک در اسیلوسکوپ ظاهر می شود.
شکل 1-2 جمع دو هارمونیک
در مدل کردن فرکانس های مختلف با استفاده از سری فوریه 2 پروسه مختلف وجود دارد.
(Frequency Fourier Transform) FFT برای تبدیل فوریه پیوسته و DFT ( (Discrete Fourier Transformبرای تبدیل فوریه گسسته استفاده می شود.
رابطهDFT به صورت زیر می باشد :
(1-2-4)
N یک عدد صحیح برای دوره T و x(n) دامنه برای هرK می باشد .
K= 0 , 1 , 2 , … , N-1
این روش تحلیل ، زمانی کاربرد درست و صحیح دارد که سیگنال ترکیب شده با سیگنال اصلی و پایه باشد و سیگنال هارمونیک در یک رنج فرکانسی که نایکتوئیثت نامیده می شود قابل دسترسی باشد. برای مثال : اگر شکل موج ولتاژ شامل 60 هرتز و 200 هرتز باشد ، FFT تبدیل فوریه پیوسته نمی تواند فرکانس 200 هرتز را تشخیص دهد زیرا تنها می تواند ضرایب صحیح 60 هرتز یعنی 240 و 180 را تشخیص دهد.
در نتیجه فرکانس 240 هرتز اندکی در 180 هرتز و اندکی در 240 هرتز ظاهر می شود
1-3 ضریب اعوجاج کلی :
(1-3-1)
مقاله در مورد تحلیل هارمونیک در مبدل های قدرت