• بازدید : 57 views
  • بدون نظر

خرید و دانلود
با قیمت 4,500 تومان
این فایل در ۱۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده شوامل موارد زیر است:

هدف، طراحي و ساخت يك جبران كننده ايستاي توان راكتيو از نوع منبع ولتاژي و بصورت چند سطحي بوده‌است،  يك اينورتر سه سطحي از نوع اينورترهاي متوالي با توان نامي +۳KVAR  طراحي و ساخته شده‌است، و يك روش كنترلي بر اساس كنترل اختلاف فاز با استفاده از مدولاسيون برنامه‌ريزي و بهينه شده اجرا شده‌است.
مدارات پروژه شامل برد راه‌انداز كليدهاي الكترونيك قدرت، بردهاي اندازه‌گيري ولتاژ و جريانهاي فيدبك، برد پردازشگر اصلي، برد حفاظت از خازنها  بوده‌است.
از پيشرفته‌ترين كنترل كننده‌هاي توان راكتيو كه در دو دهة اخير به مدد پيشرفت ساخت ادوات نيمه‌هاديهاي قدرت با توان بالا ارائه شده‌اند جبران كننده‌هاي ايستاي توان راكتيو ( SVC ) مي‌باشند. اين جبران كننده‌ها در مقايسه با جبران كننده‌هاي ديگر مزايايي مانند قابليت انعطاف بيشتر و سرعت پاسخ بالاتر دارند، يكي از آخرين انواع SVC نوع اينورتري آن معروف به STATCOM مي‌باشد كه نسبت به انواع قبلي مزايايي مانند استفاده از حداقل عناصر ذخيره كننده انرژي، فضاي كمتر مورد نياز و سرعت پاسخ بالاتر دارد، در اين جبران كننده‌ها از مبدلهاي DC/AC استفاده مي‌شود كه در حالت كلي مي‌توانند چند سطحي باشند. اينورترهاي چند سطحي نسبت به اينورترهاي متداول قابليت كار در توانها و ولتاژهاي بالاتري دارند و همچنين در فركانس كليدزني مشابه ميزات آلودگي كمتري به لحاظ هارمونيكي ايجاد مي‌كنند.
از آنجا كه براي نمونه آزمايشگاهي طراحي، ساخت و تست يك سيستم تك فاز راحتتر است، جبران كننده مورد نظر بصورت تكفاز در نظر گرفته شد ولي در طراحي همواره سعي شد تا ملاحظاتي در نظر گرفته شود كه سيستم قابل گسترش به سه‌فاز هم باشد و يا اينكه بتوان براي هر فاز يك جبران كننده مستقل در نظر گرفت.طراحي براساس دو اينورتر متوالي انجام شده كه يك اينورتر پنج سطحي تكفاز را تشكيل مي‌دهد.
در طراحي سعي شده كه همه متغيرهاي لازم بصورت نرم‌افزاري وجود داشته باشند تا انواع روشهاي مدولاسيون و كنترل قابل پياده سازي باشند و در انتها دو روش مدولاسيون و كنترل اجرا  شده‌است.

۲- تقسيم بندي
يك جبرانساز ايستاي سنكرون با كنترل ميكروپروسسوري را مي‌توان بصورت شكل ۱) تقسيم بندي نمود. هدف از تقسيم بندي مستقل سازي وظايف هر يك از بخشها و ريز كردن پروژه به بخشهاي كوچكتر است. در اينجا به توصيف مختصري از شرح وظايف هر يك از اين بخشها مي‌پردازيم. 
 شكل۱) بلوك دياگرام جبران كننده طراحي شده

۲-۱-  حفاظت  ورودي
وظيفه اين بخش حفاظت كل سيستم شامل جبران كننده و بار در مقابل خطاهاي اضافه ولتاژ يا اضافه جريان است. از آنجا كه اين سيستم در حال تست بوده و به دفعات زياد آزمايش مي‌شود در مقابل وقوع خطا مستعد بوده و حفاظت در مقابل انواع خطاها از جمله اضافه ولتاژ و اضافه جريان بعلت خطاهاي سيستم و ناپايداري آن لازم به نظر مي‌رسد. اين قسمت شامل چهار نوع حفاظت زير مي‌باشد.
–          حفاظت اضافه جريان كم و بلند مدت
–          حفاظت اضافه جريان زياد و لحظه‌اي
–          حفاظت اضافه ولتاژ كم و بلند مدت
–          حفاظت اضافه ولتاژ زياد و لحظه‌اي

۲-۲- فيلتر ورودي
وظيفه اين بخش فيلتركردن جريان كل سيستم شامل جبران كننده و بار است تادرحد ممكن درشبكه برق شهري هارمونيكهاي كمتري تزريق گردد، وجود اين بخش از آن جهت لازم به نظر مي‌رسيد كه بدليل موقعيتهاي مختلف و زياد در تست، تأثير كاركرد سيستم بر شبكه بخصوص مصرف كننده‌هاي نزديك را كاهش دهيم، اين بخش از يك فيلتر LC تشكيل شده است.
 
شكل ۲) فيلتر ورودي

۲-۳- بخش ترانسهاي جريان و ولتاژ
اين بخش از دو عدد ترانسفورماتور جريان و ولتاژ تشكيل شده است تا از جريان و ولتاژ مجموعه بار و جبران كننده اندازه گيري نمايند. ترانسفورماتور ولتاژ جهت تهيه سيگنالي متناسب و ايزوله از ولتاژ ورودي استفاده مي‌شود، نسبت تغييرات ولتاژ صفر تا ۲۵۰ ولت اوليه به صفر تا ۱۰ ولت ثانويه مي‌باشد.
ترانسفورماتور جريان جهت تهيه سيگنالي متناسب و ايزوله از مجموع جريان بار و  جبران كننده استفاده مي‌شود. نسبت تغييرات صفر تا ۱۰۰ آمپرجريان اوليه به تغييرات صفر تا ۲۵۰ ميلي آمپر ثانويه است. اين ترانسفورماتور در حالتهاي خطا و گذرا نبايد به اشباع يا ناحيه غير خطي نزديك گردد و به اين منظور دامنه كاركرد آن بزرگتر در نظر گرفته شده‌است.

۲-۴- بخش اتصال بار
اين بخش جهت اتصال بار امكاناتي را فراهم مي‌نمايد و بطور ساده مي‌تواند فقط شامل ترمينالهايي باشد، اين بخش به اين علت در نظر گرفته شده است تا موقعيت اتصال بار به سيستم مشخص باشد. در اين بخش امكانات ديگري نظير كليد، فيوز و محافظتهاي ديگر مي‌توان در نظر گرفت.

۲-۵- بخش راكتانس
اين بخش شامل يك سلف است كه راكتانس اصلي جبران كننده ايستاي توان راكتيو به منظور فيلتر سازي ولتاژ خروجي اينورتر مي‌باشد. مقدار سلف از رابطه اصلي جبران كننده توان راكتيو و مشخصات مورد نياز بدست آمده است و به صورت زير طراحي شده است:
(۱)
كه  α زاويه آتش پالسهاي اينورتر است ،اگر Vs برابر ۲۲۰ ولت باشد و توان راكتيو +۳KVAR تا –۳KVAR  بخواهيم داشته باشيم آنگاه :
(۲)   L=10mH
(۳)                                         IMAX=14A

۲-۶- كليدهاي اصلي
اين بخش شامل كليدهاي اصلي اينورتر از نوع IGBT مي‌باشد كه به صورت آرايش تمام پل و تك فاز بسته شده‌اند. همچنين مدارهاي اسنابري، ديودهاي موازي- معكوس، خازنهاي طرف DC در اين بخش هستند.
آرايش اين بخش بصورت دو اينورتر متوالي تك فاز  تمام پل است كه يك اينورتر تك فاز پنج سطحي را تشكيل مي‌دهند. كليدها از نوع IGBT همراه با ديودهاي موازي- معكوس هستند كه با توجه به نيازهاي طراحي  و المان بصرفه موجود در بازار ايران، المان SKM75GD123 از محصولات شركت SEMIKRON انتخاب شده است.
مدار اسنابر : با توجه به پيشنهاد سازندة كليدها و اينكه از نوع IGBT هستند، يك مدار اسنابر خازني ساده براي كليدها كفايت مي‌كند، كه با توجه به اين پيشنهاد از خازنهاي از نوع MKP با سلف بسيار كم در  نزديكترين نقطه به كليدها با اندازه  100nF تا  200nF  استفاده شده است.
مدار محافظت اتصال كوتاه: اين بخش شامل يك فيوز  و يك مدار تشخيص اضافه جريان است كه در صورت عبور جريان بيش از حد از خازن با اصال كوتاه نمودن مدار باعث سوختن فيوز مي‌شود. 
محافظت در لحظه راه‌اندازي: چنانچه اينورتر را بصورت شكل ۳) در نظر بگيريم در لحظه‌اي كه ولتاژ خازن پائين بوده و مدار به برق شهر متصل مي‌گردد مسيري از طريق ديودهاي موازي- معكوس براي شارژ اوليه خازن وجود دارد كه جريان اين شارژ اوليه مي‌تواند تا چندين برابر جريان نامي كليدها و ديودها باشد و حتي به خازنها نيز صدمه بزند ، براي جلوگيري از اين موضوع همواره مقاومتي با اين خازن سري بوده و در صورتي كه ولتاژ آن از حدي بيشتر شود توسط رله اي اين مقاومت اتصال كوتاه مي‌گردد.
 
شكل۳) اينورتر و مدار محافظت راه‌اندازي

–          محاسبه اندازه خازن: اندازه خازن با توجه به مقدار تضاريس قابل تحمل براي بخش مدولاسيون و كنترل كننده بصورت زير محاسبه مي‌شود:
(۴)
         
كه در طراحي مورد نظر مقدار ولتاژ خازنها را ۳۱۰ ولت و مقدار تضاريس آنها را ۴۰+  ولت در نظر گرفته شده‌است.

۲-۷- بخش فيدبك
اين بخش فيدبكهاي لازم را براي پردازشگر اصلي تهيه مي‌نمايد، فيدبكهاي لازم براي سيستم شامل اندازه ولتاژ خازنهاي طرف DC در اينورترها، اندازه و فاز جريان و ولتاژ سيستم مي‌باشند. اين سيگنالها قبل از رسيدن به پردازشگر اصلي و مبدل آنالوگ به ديجيتال بايد ايزوله و مهيا شده باشند كه در اين بخش انجام مي‌گيرد. اين بخش از دو  برد تشكيل شده است، يك برد اندازه‌گيري ولتاژ و جريان ورودي سيستم و برد دوم اندازه‌گيري ولتاژ خازنهاي طرف DC و مدار راه‌انداز رله حفاظت اين خازنها.

۲-۷-۱-  برد اندازه‌گيري I و V
اين برد سيگنالهايي متناسب با ولتاژ و جريان سيستم متشكل از بار و جبران كننده را از ترانسهاي جريان و ولتاژ دريافت مي‌نمايد و در انتها اين سيگنالها را مطابق بلوك‌ دياگرام شكل۴) براي مبدل آنالوگ به ديجيتال مربوطه در برد پردازشگر آماده مي‌سازد، همچنين سيگنالي هم فاز با فاز ولتاژ شبكه و فركانس ۱۶ برابر آن نيز تهيه نموده و به پردازشگر مي‌دهد، لازم به ذكر است كه تمام وروديهاي اين برد توسط ترانسفورماتورها از بخش قدرت و برق شهر ايزوله شده‌اند و نيازي به ايزولاتور در اين برد نيست.

 شكل ۴) بلوك دياگرام برد اندازه‌گيري جريان و ولتاژ

 مدار قفل فاز و سنكرون كننده: اين بخش شامل دو بلوك بصورت شكل ۵) مي‌باشدكه جهت تحقق مدار آشكار ساز عبور از صفر از يك تقويت كننده با گين مثبت و مشخصه هيستريزيس  استفاده شده است. در بخش مدار قفل فاز از تراشه LM565 با مدار پيشنهادي سازنده استفاده شده است، در مسير فيدبك آن از يك شمارنده چهار بيتي استفاده شده كه به اين وسيله يك ضرب كننده فركانس ايجاد شده است، از خروجي اين بخش براي سنكرون كردن سيستم با شبكه برق شهري استفاده شده است.

 
شكل ۵) بلوك دياگرام مدار قفل فاز

 
شكل ۶) مدار قفل فاز و ضرب كننده فركانس

۲-۷-۲- ‌ برد اندازه‌گيري ولتاژ خازنهاي اينورترها و حفاظت آنها
وظيفه اين مدارات اندازه‌گيري  ولتاژ خازنهاي طرف DC اينورترها است، از آنجا كه بسته به نوع كليد زني، تلفات مدار و مقدار توان حقيقي جابجا شده ولتاژ طرف اتصال  DC تغيير مي‌كند و امكان افت يا افزايش ولتاژ آن از حد تعيين شده وجود دارد اين بخش ولتاژ خازنها را اندازه گيري نموده و بعد از ايزوله كردن براي مبدل آنالوگ به ديجيتال در بخش پردازشگر اصلي آماده مي‌نمايد.
وظيفه ديگر اين برد تحريك رله اي است كه مقاومت سري با خازن هاي مذكور را اتصال كوتاه مي‌كند، بدليل محدود كردن جريان راه‌اندازي اوليه ( وقتي كه ولتاژ خازنها پائين است ) مقاومتي بصورت عادي با خازن سري است  و چنانچه ولتاژ خازن از حدي بيشتر شد اين مدار رله‌اي را تحريك نموده و مقامت مذكور را اتصال كوتاه مي‌كند. بلوك دياگرام اين بخش بصورت شكل زير است.
 
شكل ۷) بلوك دياگرام برد اندازه‌گير ولتاژ خازنها

۲-۸- منبع تغذيه
اين بخش وظيفه تهيه تغذيه‌هاي لازم براي بخشهاي ديگر را بعهده دارد، بخشهايي كه از اين بخش تغذيه مي‌شوند عبارتند از: بخش  پردازشگر اصلي، بخش فيدبك و بخش راه‌انداز كليدها.
اين بخش تغذيه‌هاي ۵+ ، ۱۲+  و۱۲- ولت را براي اين بخشها تهيه مي‌نمايد كه از يكديگر ايزوله نمي‌باشند و زمين يكساني دارند، در مراحل آزمايشگاهي مي‌توان از منابع تغذيه موجود بجاي اين بخش استفاده نمود.
۲-۹- راه‌انداز كليدها
وظيفه اين بخش راه‌اندازي گيتهاي كليدها مي‌باشد، توسط پردازشگر اصلي زمان خاموش/روشن شدن كليدها به اين بخش اعلام مي‌گردد و اين بخش اين فرمانها را ايزوله نموده و به گيتها اعمال مي‌نمايد، وظيفه ديگر اين بخش حفاظت از كليدها در مقابل خطاهاي احتمالي و فيدبك دادن به پردازشگر اصلي در موقع وقوع خطا است.
اين برد به منظور راه‌اندازي، كنترل و حفاظت چهار كليد الكترونيكي قدرتي از نوع IGBT طراحي شده است كه بصورت دو كليد در يك ساق قرار گرفته‌اند، اين برد دو وظيفه ايزولاسيون سيگنالهاي فرمان و محافظت كليدها را در برابر عدم كاركرد صحيح و ايجاد زمان مرده بين فرمان دو كليد را دارا مي‌باشد. بلوك دياگرام اين بخش بصورت شكل۸) مي‌باشد:

 شكل ۸) بلوك دياگرام راه‌انداز كليدها

از آنجا كه همواره در مدارات اينورتري در هر فاز دو كليد وجود دارد كه در يك ساق قرار مي‌گيرند و شرايطي بر نحوه كليدزني و عملكرد آنها وجود دارد اين برد به منظور برقراري اين شرط بصورت ذيل طراحي شده است:
۱-       ايجاد زمان مرده بين روشن شدن متوالي كليدهاي يك ساق.
۲-       جلوگيري و ممانعت از هر گونه امكان روشن شدن همزمان دو كليد.
۳-       اعمال سيگنال فرمان گيت و فرمانهاي كنترلي بصورت ايزوله.
۴-       حفاظت از كليدها.

۲-۹-۱- جلوگيري از همزماني روشن شدن و ايجاد زمان مرده
براي ايجاد زمان مرده زمانهاي روشن شدن و خاموش شدن كليدها را در نظر بگيريم به زمان td  نياز است تا در آن زمان هر دو كليد خاموش باشند، كه مطابق شكل زمان مورد نظر توسط مدارات RC و معكوس كننده‌ها ايجاد شده است، مقدار RC و سطح آستانه ورودي معكوس كننده، زمان td را تعيين مي‌نمايند.
مطابق شكل ۹) در اين بخش، از دو گيت معكوس كننده در وروديها استفاده شده است تا با استفاده از ويژگي اشميت تريگر ورودي آنها استفاده شود و اگر نويزي روي وروديها باشد حذف شوند، و از يك گيت معكوس كننده و يك انتخابگر استفاده شده است تا چنانچه برد بخواهد همواره سيگنال دو كليد بصورت معكوس يكديگر باشند اين امكان وجود داشته باشد.
 
شكل ۹) مدار بخش جلوگيري از همزماني روشن شدن دو كليد و ايجاد زمان مرده
از گيت AND و يك معكوس كننده نيز براي ايجاد سيگنالهاي EXT-ENABLE و  Power-good استفاده شده‌است، چنانچه هر دو اين سيگنالها يك باشند اين بخش بدرستي عمل خواهد نمود، لازم به ذكر است كه تركيب مدار فوق از هرگونه همزماني روشن بودن دو كليد جلوگيري مي‌كند و روشن شدن هر كليد مشروط به خاموش بودن كليد ديگر و آنهم بعد از سپري شدن زمان  td  از خاموش شدن آن است.

۲-۹-۲- اعمال فرمانهاي كنترلي و فيدبكهاي ايزوله
در اين بخش براي هر يك از كليدها، از يك مدار مجتمع HPL-316J استفاده شده است، اين مدار مجتمع سيگنال فرمان ورودي را بصورت ايزوله و تقويت شده به كليد اعمال مي‌نمايد، تقويت سيگنال از اين جهت لازم به نظر مي‌رسد كه اولاً دامنه ولتاژ اعمالي به گيت-اميتر كليدها بايد حدود ۱۵ تا ۱۸ ولت باشد و مهمتر آنكه بدليل وجود خازن نسبتاً بزرگ ديده شده از طرف گيت-اميتر سيگنال فرمان گيت-اميتر بايد قابليت شارژ سريع اوليه اين خازن را داشته باشد تا كليد سريع و با تلفات روشن شدن كم روشن گردد.
 
شكل ۱۰) مدار اعمال فرمانهاي كنترلي و فيدبكهاي ايزوله

از اين مدار مجتمع در وضعيت معكوس و  خاموشي/بازنشاني عمومي مطابق مدار پيشنهادي در داده‌هاي سازنده استفاده شده است، در اين حالت فرمان ورودي به پايه معكوس ( پايه دوم) متصل شده است و وضعيت غير فعال به معني روشن بودن كليد است و سيگنال خطاي همه كليدها بصورت OR  سيمي به يكديگر متصل ش

خرید و دانلود

با قیمت 4,500 تومان

عتیقه زیرخاکی گنج