تحليل ظاهرة التضخيم التوافقي

1. ملخص

نظرًا لمزايا التحكم البسيط والتكلفة المنخفضة لمحول التصحيح غير المتحكم فيه، فإنه يستخدم على نطاق واسع في تحويل مصدر الطاقة، ومحول التردد وغيرها من المعدات. ومع ذلك، فإن هذا النوع من المحولات سوف يضخ كمية كبيرة من التيار التوافقي في شبكة الطاقة، ويصبح بشكل متزايد المصدر التوافقي الأكثر أهمية في شبكة الطاقة. معظم محولات التردد الموجودة في السوق هي عبارة عن حمل غير خطي من نوع مصدر الجهد النموذجي، ودائرة مقوم ثلاثية الطور غير قابلة للتحكم مع مكثف جانبي للتيار المستمر. بالمقارنة مع دائرة مقوم الصمام الثنائي المفلترة بالحث، فإن إجمالي معدل التشوه التوافقي الحالي يكون عرضة للمقاومة الجانبية للتيار المتردد. في المقابل، فإن خصائص الجهد الجانبي للتيار المتردد تكون أقل تأثراً بالممانعة الجانبية للتيار المتردد، ويبدو الحمل بأكمله أشبه بمصدر الجهد، لذلك يطلق عليه الحمل غير الخطي من نوع مصدر الجهد.

بالنسبة للمصادر التوافقية، يتم استخدام المرشح النشط الموازي بشكل عام للإدارة. المرشح النشط هو في الأساس محول تعديل عرض نبضة الجهد. من خلال الكشف عن تيار الحمل التوافقي، يتم حقن تيار التعويض ذو السعة المتساوية ولكن الطور المعاكس في نقطة الاقتران المشتركة للترشيح التوافقي، وهو ما يعادل المصدر الحالي.

عادة ما يعتمد عاكس مصدر الجهد المصدر الحالي. تحلل هذه الورقة هذه الظاهرة وتطرح تدابير لقمع تأثير التضخيم التوافقي، بحيث يمكن لـ AHF الموازي تحقيق تأثير تعويض جيد على الحمل غير الخطي لمصدر الجهد.

2. تحليل تأثيرات تضخيم الحمل التوافقي

الشكل 1 دائرة مكافئة واحدة لنظام التعويض الموازي تحت التوافقي الفردي

الشكل 1 هو الدائرة المكافئة أحادية الطور لنظام التعويض المتوازي ثلاثي الطور، وIC هو النوع المتوازي AHF، والذي سيتم استخلاصه بناءً على الدائرة المكافئة في هذه الورقة.

ILh-----المحتوى التوافقي بعد التعويض
ILh-----المحتوى التوافقي قبل التعويض
ZSh------مقاومة النظام
ZLh -----مقاومة الحمل
Φ---------معدل تعويض AHF
م----------تغير الجهد على جانب التيار المتردد للحمل

كما يتبين من الصيغة، بعد التعويض باستخدام AHF الموازي، سيتغير التيار التوافقي للحمل غير الخطي لمصدر الجهد، ويرتبط التكبير بشكل أساسي بمعدل تغير جهد الحمل μ، ومعدل التعويض التوافقي لـ AHF μ، ومعاوقة النظام ZSh والحمل AC الجانب مقاومة ZLh. بشكل عام، يتغير مصدر الجهد للحمل غير الخطي بشكل طفيف جدًا، لذا فإن m يساوي 1 تقريبًا؛ ومقاومة النظام مؤكدة أيضًا. إذا كان الحمل متصلاً بنقطة PCC، فقط من خلال قسم من السلك العادي، فإن المعاوقة الجانبية للتيار المتردد تكون فقط المعاوقة المكافئة للسلك وتكون ZLh صغيرة. من أجل تحقيق تأثير أفضل بعد تعويض AHF، يجب أن يصل معدل التعويض التوافقي بشكل عام إلى أكثر من 90%. يمكن أن نرى من الصيغة أن نسبة التيار التوافقي بعد التعويض وقبل التعويض ستكون أكبر بكثير من 1، أي أنه سيحدث تأثير تضخيم توافقي أكثر خطورة.

تأثير التضخيم التوافقي للحمل هو نتيجة العمل المشترك لـ AHF المتوازي والحمل غير الخطي وشبكة الطاقة. في عملية إخراج تيار تعويض AHF المتوازي، يزيد التيار التوافقي للحمل باستمرار، ويقوم AHF بضبط الأمر الحالي لإخراج المزيد من تيار التعويض وفقًا للتيار التوافقي للحمل المكتشف، مما يشكل حلقة مفرغة.

3. تدابير لقمع تأثير التضخيم التوافقي

1. تحليل العوامل المؤثرة على تأثير التضخيم التوافقي

يرتبط تأثير تضخيم التيار التوافقي للحمل بشكل أساسي بالمعلمات الأربعة: معدل تغيير جهد الحمل، ومعدل التعويض التوافقي لـ AHF الموازي، ومقاومة النظام والمقاومة الجانبية للتيار المتردد للحمل. في التطبيق العملي، يمكن بسهولة تغيير المعاوقة الجانبية للتيار المتردد ومعدل التعويض التوافقي للتوازي AHF. ولذلك، من أجل قمع تأثير تضخيم التيار التوافقي للحمل، يمكن اتخاذ التدابير من بنية النظام ومعدل التعويض التوافقي AHF.

2. الحل

تحميل مغو سلسلة جانب التيار المتردد:

يمكن أن نرى من الصيغة أن زيادة الممانعة على جانب الحمل المتناوب يمكن أن تقلل من نسبة تضخيم تيار الحمل التوافقي، والطريقة الأبسط والأكثر فعالية في التطبيق العملي هي توصيل المحاثات المتسلسلة على الجانب تحميل جانب التيار المتردد. كلما كانت محاثة السلسلة أكبر، كان تأثير تحديد مستوى التيار التوافقي للحمل أفضل. إذا كان الحث صغيرًا جدًا، فمن الصعب لعب تأثير مثبط أفضل. يتم تحديد حجم محاثة السلسلة وفقًا لمستوى التيار التوافقي الأولي للحمل وحجم مقاومة النظام.

يخفض معدل تعويض AHF:

وفقًا للصيغة، بافتراض أن μ = 1 و ZLh/ZSh = 0.01، فإن الصيغة المبسطة هي

مع تحسين معدل التعويض، كلما زاد مضاعف الحمل التوافقي، لذلك يمكن تقليل معدل التعويض لتقليل مضاعف التضخيم، والتعويض التوافقي الانتقائي هو أيضًا طريقة فعالة، من خلال المحتوى الحالي في خصائص التعويض التوافقي، على من ناحية، يمكن أن يجعل التحكم الكامل في THDi ضمن النطاق المسموح به، ومن ناحية أخرى، يمكن أيضًا تجنب أوقات أخرى من تضخيم التيار التوافقي.