فایل ورد قابل ویرایش

توضیحی مختصر از مقاله  :

منابع ايجاد هارمونيک :

علت ايجاد هارمونيک ها وجود عناصر غير خطی در سيستم قدرت می‌باشند. عناصر غير خطی جزئی از مدار الکتريکی است که در آن ولتاژ متناسب با جريان نمی‌باشد. اين بارها باعث آسيب رساندن به شکل موج ولتاژ و جريان می‌شوند. در يک عنصر خطی مانند راکتور هوايی زمانی که ولتاژ مشخصی به سر آن اعمال می‌شود جريان معينی اندازه گيری می‌شود که عموماً لزومی ندارد که اين جريان دارای همان شکل موج ولتاژ باشد. در هر حال اگر ولتاژ دو برابر شود جريان نيز دو برابر خواهد شد و شکل موج جريان همان نوع شکل موج قبلی را خواهد داشت. اين موضوع در مورد عناصر غير خطی صادق نمی‌باشد و جريان يک شکل موج متفاوتی به خود خواهد گرفت. دو مقاومت را که دارای مشخصه V-I است در نظر می‌گیریم يکی از مقاومت ها خطی است و مشخصه V-I يک خط مستقيم است و ديگری يک مقاومت غير خطی است. اگر يک ولتاژ سينوسی به هر دو مقاومت اعمال شود متوجه خواهيم شد که جريان در مقاومت غير خطی تغيير شکل خواهد داد. اين يک پديده اساسی در ايجاد هارمونيک ها در سيستم قدرت می‌باشد.

-مبدل‌های الکترونيکی قدرت :

هدف عمده الکترونيک قدرت تبديل قدرت الکتريکی از يک شکل به شکل ديگر می‌باشد. از اين نقطه نظر    می‌توان چهار گونه از تبديل را درنظر گرفت، و مبدل‌ها را به چهار دسته زير تقسيم كرد.

ü      يکسوسازها: ولتاژ AC را به ولتاژ DC تبديل می‌کنند

ü      اينورترها: ولتاژ DC را به ولتاژ AC تبديل می‌کنند.

ü      چاپرها و منابع تغذيه مد سوئيچينگ: ولتاژ DC را به ولتاژ DC تبديل می‌کنند.

ü      سيکلوکانورترها: ولتاژ AC را به ولتاژ AC تبديل می‌کنند.

بسياري از بارها و وسايلي كه در صنعت كاربرد دارند، با ولتاژ DC كار می‌کنند. مبدل‌های AC/DC وظيفه تبديل ولتاژ متناوب به ولتاژ مورد نياز اين بارها را به عهده دارند. در اين مبدل‌ها ادوات نيمه هادي كاربرد گسترده اي دارند. از ادواتي همچونIGBT، SCR،GTO,... به عنوان سوئيچ استفاده می‌گردد. يکسوسازها را می‍‌توان به دو دسته کنترل شده و کنترل نشده تقسيم کرد، نوع کنترل شونده نيز به دو دسته تمام کنترلی و نيمه کنترلی بخش می‌گردند. يکسوسازهای کنترل نشده با استفاده از ديودها ساخته می‌شوند . يکسوسازهای تمام کنترلی از سوئيچهاي كنترل شونده و در نوع نيمه کنترلی از هردوی آن‌ها استفاده می‍‍‌‌شود. چند نمونه از يکسوسازهای مرسوم و رايج به قرار زير می‌باشند.

     يکسوساز تکفاز نيمه کنترلی

     يکسوساز تکفاز تمام کنترلی

     يکسوساز سه فاز سه پالسه با اتصال ستاره

     يکسوسازهای سه فاز سه پالسه دوبل

     يکسوساز سه فاز نيمه کنترلی

     يکسوساز سه فاز تمام کنترلی

     يکسوسازهای سه فاز تمام کنترلی دوبل

يکسوسازهای تکفاز در توانهاي كم مورد استفاده قرار مي‌‌‌گيرند. براي دستيابي به توانهاي بالا يکسوسازهای سه فاز به كار برده مي‌شوند. اين مبدل‌ها کاربردهای مختلفی دارد، که از جمله آن موارد زير مي‌باشند.

o       شارژ كننده های باطری 

o       راه اندازهاي DC با سرعت متغير

o       منابع تغذيه DC و منابعي با کاربردهای خاص مثلاً در آبکاری

o       ...

قطعات نيمه هادي كه براي سوئيچينگ استفاده مي‌شوند داراي منحني مشخصه غير خطي مي‌‌باشند. لذا بار ديده شده از ورودي اين مبدل‌ها، غير خطي است حتي اگر بار متصل به خروجي خطي باشد. اين امر موجب كاهش ضريب توان PF، افزايش ضريب اعوجاج هارمونيكي THD (تزريق هارمونیک‌های فركانس پايين به شبكه)، توليد توان غيراكتيو (توان راكتيو و توان اعوجاجي) و ... مي‌شود. يكسوسازهاي معمولي داراي ضريب تواني بين ۰٫۵ تا ۰٫۷ مي‌باشند. به روشهاي كنترلي كه موجب افزايش ضريب توان در اين مبدل‌ها مي‌گردد تکنیک‌های PFC اطلاق می‌شود. اگر‌‌‌چه هدف اصلي اين تکنیک‌ها سوق دادن ضريب توان به مقدار واحد  می‌باشد، در كنار آن مزاياي جانبي ديگري مانند بهبود پاسخ ديناميكي مبدل، كاهش THD ،افزايش محدوده عملكرد صحيح به ازاي بارهاي مختلف و ... را به همراه دارد.

هردو مشکل اصلی يکسوسازهای سنتی ( PF کم و THD بالا) به دليل کشيدن جریان‌های پالسی شکل از منبع می‌باشد. جهت حل اين دو مشکل، جريان کشيده شده از منبع بايد سينوسی و همفاز با ولتاژ آن باشد. تکنیک‌های زيادی از ديرباز تا کنون برای رسيدن به اين هدف پيشنهاد شده‌اند. در اغلب اين روش‌ها ابتدا يک جريان سينوسی مرجع همفاز با ولتاژ منبع ساخته می‌شود سپس با سوئيچينگ فرکانس بالا، جريان ورودی را مجبور به تبعيت از مرجع ساخته شده می‌نمایند. در صورت تحقق اين امر، جريان ورودي مبدل تقريباًً سينوسي و همفاز با ولتاژ ورودي آن شده، لذا يکسوساز در حکم يک مقاومت خالصRemulate  خواهد شد. با فرض مشخص بودن ولتاژ منبع، مقدار اين مقاومت تعيين كننده ميزان توان دريافتي مبدل خواهد بود. تکنیک‌های مختلف تصحيح ضريب توان، برای نزدیک‌تر شدن هرچه بيشتر به اين مقاومت با يکديگر رقابت می‌نمایند. اگرچه هدف اصلی بهبود ضريب توان است ولی قابلیت‌های فرعی ديگری مانند افزايش راندمان، پاسخ سريع ديناميکی و ... باعث افزايش امتياز روش‌های ارائه شده می‌گردد. گاهی رسيدن به يک هدف موجب از دست رفتن مزيت ديگری می‌شود. در اين مواقع بر اساس نياز و اهميت هرکدام، بايد تصميم گيری صحيح انجام شود. مثلاً افزايش فرکانس سوئيچينگ اگرچه موجب کاهش THD می‌شود، ولی از طرف ديگر تلفات کليدزنی بيشتر شده و راندمان کاهش می‌یابد.