عنوان پایان‌نامه
افزایش ایمنی در عملکرد جبران ساز سری سنکرون استاتیک (SSSC) بر پایه مبدل پل H متوالی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2967;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75410;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2967;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75410
- تاریخ دفاع
- ۲۷ تیر ۱۳۹۵
- دانشجو
- امیر سپهر
- استاد راهنما
- شاهرخ فرهنگی
- چکیده
- جبرانساز سری سنکرون استاتیک (SSSC) یک اینورتر منبع ولتاژ است که به عنوان یکی از ادوات FACTS و با هدف کنترل توان عبوری از خط انتقال مورد استفاده قرار می گیرد. این مبدل به صورت سری با خط انتقال نصب می شود. اینورترهای چندسطحی منبع ولتاژی انتخاب های مناسبی برای ساختار مدار قدرت مبدل های توان بالا نظیر SSSC هستند. قابلیت اطمینان و دوام مبدل الکترونیک قدرت در کاربرد SSSC که انتقال مقدار زیادی از توان الکتریکی به عملکرد صحیح آن وابسته است، چالش هایی مهم و محوری هستند. نتایج تجربی بیانگر آن است که خازن های الکترولیتی و نیمه هادی های قدرت از آسیب پذیرترین عناصری هستند که قابلیت اطمینان و دوام مدار الکترونیک قدرت را تحت تاثیر قرار می دهند. در این پایان نامه تاثیر رخداد خطا بر عملکرد مبدل چند سطحی تمام پل متوالی در کاربرد SSSC بررسی می شود و روشی جدید برای نظارت و پیش بینی خطا در لینک خازنی مبدل تمام پل ارائه می شود که به آسانی قابل پیاده سازی به صورت به هنگام و بلادرنگ است. در روش پیشنهادی نیازی به استفاده از حسگرهای جریان یا ولتاژ اضافی نیست و قابل استفاده در کاربردهای مختلف مبدل تمام پل است. اولین مرحله پس از رخداد خطا، تشخیص وقوع خطا و نوع خطا و نیز جایابی آن است؛ از این رو در این پایان نامه روش های تشخیص و جایابی خطا نیز مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند و طرحی حفاظتی برای خروج سلول آسیب دیده در خطای اتصال کوتاه ارائه می شود. همچنین روش جدیدی برای تشخیص خطای مدار باز در کلیدهای نیمه هادی مبدل تمام پل متوالی پیشنهاد خواهد شد. علاوه براین برای تداوم عملکرد مبدل در شرایط رخداد خطا در یک سلول، راهکاری پیشنهاد می شود که تلفیقی از اصلاح آرایش سخت افزاری و اصلاح نحوه کلید زنی مبدل است. مبدل چندسطحی تمام پل متوالی در کاربرد SSSC به سطح ولتاژ متوسط متصل می¬شود و تامین تغذیه های مجزا، متعدد و مطمئن با سطح عایقی مناسب برای عملکرد صحیح مبدل امری ضروری است. بنابراین در این پایان نامه طرحی کاربردی با قابلیت اطمینان بالا برای پیاده سازی منابع تغذیه مجزا با سطح عایقی مناسب و بر پایه مبدل های رزونانسی نیز پیشنهاد می شود. به منظور تایید عملکرد روش های پیشنهادی در این پایان نامه، شبیه سازی های متعددی صورت گرفته است؛ همچنین پیاده سازی عملی روش های پیشنهادی بر روی مبدل چندسطحی تمام پل متوالی آزمایشگاهی ارائه شده است که نتایج حاصل از شبیه سازی را تایید می کنند. واژه‌های کلیدی: مبدل چند سطحی، روش تشخیص خطا، روش تحمل پذیر خطا
- Abstract
- The Static Synchronous Series Compensator (SSSC) is a solid-state voltage source inverter coupled with a transformer, which can act as a FACTS controller in series with a transmission line to control the electric power flow. Multilevel converters are preferred solutions for realization of such a high-power converter. In addition, reliability and durability are the most important challenges for an SSSC, where the duty of delivering a large amount of power depends on its proper operation. Field experiences have demonstrated that electrolytic capacitors and power switching devices in power electronics converters are the most vulnerable components, which challenge the reliability of the system. In this work, a novel noninvasive technique for failure prediction of the electrolytic capacitors is presented, which can easily be applied online and even in the real time. The proposed technique is simple to apply, accurate and does not need to any extra hardware. Also it can be adapted for any other inverter based application. The performance of the proposed method is verified by the simulation and experimental results. Following early stage fault detections in capacitors, remedial actions, after faults and failures in semiconductor power switches, can extend normal operation of inverters and, in some cases, derate the system to prevent unexpected shutdowns. This work proposes a new fault-tolerant strategy to keep the performance of a cascaded H-bridge based SSSC by combination of hardware and software reconfigurations. This work addresses the problem of detection and isolation of open-switch faults in cascaded H-bridge multilevel converter by processing the voltage measurements. Then the post-fault reconfiguration can be activated. The proposed fault-tolerant strategy is based on the use of a third harmonic injection technique in conjunction with the phase-shift modulation method, which makes the appropriate use of the converter capacity in the faulty condition, and generates balanced line voltages. Moreover, multilevel converters are connected to medium voltage so we need high insulation between low voltage power supplies and the semiconductor drivers. In this work a structured methodology is presented for designing reliable high insulation power supplies for medium voltage power converters. The methodology is suitable for any number of power devices. Keywords: Electrolytic capacitor, fault-tolerant, multilevel converters, static synchronous series compensator
