یک توپولوژی بهبود یافته برای مبدل های AC/DC چند پالسی در سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا
چکیده
یک توپولوژی بهبود یافته برای یک مبدل چند پالسی AC/DC براساس عملیات ماژول های یکسو کننده 6-پالسی در یک حالت تخریبی، بیان می شود. کاربرد اصلی آن، سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) و درایو فرکانس متغیر (VFD) است، که در آن قابلیت اطمینان، و در دسترس بودن، و قابلیت نگهداری، مهمترین الزامات هستند. یک مفهوم جدید تحت عنوان، "تراسفورماتور Z/z الکترونیکی سه مرحله ای" را مورد بحث قرار می دهیم که ولتاژهای جداگانه با زاویه های قابل تنظیم تغییر فاز و نسبت های ولتاژ را ارائه می کند. تعداد ماژول های یکسو کننده معیوب قابل پذیرش در مرحله طراحی، تعریف می شوند. چنین ویژگی هایی، سیستم های یکسو کننده AC/DC را توانمند می کنند تا ماژولار و قابل تنظیم باشند. در مقایسه با توپولوژی های معمول، ساختار پیشنهادی می تواند به صورت بهینه بعنوان یک یکسو کننده 18-پالسی، 12-پالسی، یا 6-پالسی در شرایط معیوب تراسفورماتورهای محلی یا ماژول های یکسو کننده، عمل کند. یک روش اجرایی برای یک یکسو کننده 24-پالسی تخریبی با معماری کنترل آن شامل واحد فرمان، مورد بحث قرار می گیرد. یک مبدل AC/DC 18-پالسی، 18 kVA، 1.5kV، مرتبط با کنترل سیستم زمان واقعی، طراحی و آزمایش می شود. نتایج امید بخش، مفهوم جدید را تایید می کنند.
I. مقدمه
قابلیت اطمینان، در دسترس بودن و قابلیت نگهداری (RAM) انتقال DC ولتاژ بالا (سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)) و سیستم های درایو فرکانس متغیر (VFD) ، معیار کلیدی برای تامین موثر تقاضای کلی برای تولید توان الکتریکی هستند [1]- [3]. در این سیستم ها، فناوری مبدل تعویض بار (LCC) برای AC/DC توان بالا و تبدیل DC/AC ، نه تنها DC پالسی یا توان AC را ارائه می کند، بلکه همچنین یک رابط کارامد و باکیفیت با توان بالا را برای سیستم های AC ارائه می کنند. علاوه براین، نیاز به بررسی قابلیت اطمینان LCC چند پالسی در پروژه سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) ژوندانگ-سیچوآن وجود دارد که در چین راه اندازی شد تا درک بهتری از توان و سرمایه گذاری های درگیر در ایجاد قابلیت اطمینان LCC چند پالسی وجود داشته باشد (2015,±1100 kV, 10 GW, 2600 km) [6]. شکل 1، خلاصه ای از کاندیدهای بالقوه برای یک یکسو کننده AC/DC چند پالسی برای سیستم های توان بالا را نشان می دهد.
VI. نتیجه گیری
این مقاله، یک توپولوژی بهبود یافته یک سیستم یکسو کننده AC/DC چند پالسی را ارائه می کند تا عملیات حالت تخریبی سیستم های VFD و HVDC را با تراسفورماتور معیوب یا ماژول یکسو کننده، اما با انحراف قابل قبول جریان جانبی شبکه توانمند کند. این سیستم تحلیلی مبتنی بر یک سیستم یکسو کننده 24 پالسی با چهار تراسفورماتور سه فازی جداگانه است، که تراسفورماتورهای Z/z الکترونیک نامیده می شوند، زیرا زاویه های تغییر فاز آنها و نسبت های ولتاژ از طریق فرمان الکترونیک قابل تنظیم هستند. پیکربندی پیشنهادی، ساختار معمولی یک سیستم یکسو کننده 24 پالسی را از طریق معرفی توانایی برای تنظیم، بهبود می دهد و انحراف جریان جانبی شبکه را در یک حالت تخریبی، بهبود می دهد.
Abstract
An improved topology for a multipulse ac/dc converter based on six-pulse rectifier modules operating in a degraded mode is described. Its main application is HVDC and variable-frequency-drive systems, where reliability, availability, and maintainability are the most critical requirements. A new concept, called “three-phase electronic Z/z transformers,” which provides separated voltages with reconfigurable phase-shifting angles and voltage ratios, is discussed. The number of acceptable faulty rectifier modules is defined at the design stage. Such features enable ac/dc rectifier systems to be modular and reconfigurable. In contrast with conventional topologies, the proposed structure can operate optimally as an 18-pulse, 12-pulse, or six-pulse rectifier in faulty conditions of local transformers or rectifier modules. An implementation method for a degraded 24-pulse rectifier with its control architecture including the Z/z transformers' command unit is discussed. A 1.5-kV, 18-kVA, 18-pulse ac/dc converter associated with a real-time system control is designed and tested. Promising results validate the new concept.
I. INTRODUCTION
ELIABILITY, availability and maintainability (RAM) of high-voltage DC (HVDC) transmission and variable frequency drive (VFD) systems are the key criteria to effectively secure the global demand for the generation of electric power [1] - [3]. In these systems, the load commutated converter (LCC) technology for very high-power AC/DC and DC/AC conversion not only provides pulsating DC or AC power, but also an efficient and high-power quality interface to AC systems (e.g., grid, motors) [1] - [4], [3] - [6]. In addition, there is the need to study the reliability of multi-pulse LCC in the Zhundong-Sichuan HVDC project which was launched in China to better understand the power and investments involved in making multi-pulse LCC reliable (2015, ±1100 kV, 10 GW, 2600 km) [6]. Figure 1 is a summary of potential candidates for a multi-pulse AC/DC rectifier for high-power systems.
VI. CONCLUSION
This paper proposed an improved topology of a multi-pulse AC/DC rectifier system to enable a degraded mode operation of VFD and HVDC systems with a faulty transformer or rectifier module but with acceptable grid side current distortion. The analyzed system is based on a 24-pulse rectifier system with four separated three-phase transformers, which are called electronic Z/z transformers, since their phase shifting angles and voltage ratios are reconfigurable through electronic command. The proposed configuration improves the conventional structure of a 24-pulse rectifier system, introducing the ability to adjust and improve the grid side current distortion in a degraded mode.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
I. مقدمه
II. توپولوژی سنتی یک عملیات یکسو کننده AC/DC چند پالسی در یک حالت تخریبی
III. توپولوژی پیشنهادی: تراسفورماتور Z/z
IV. یک روش پیاده سازی از یک تراسفورماتور Z/z الکترونیک سه مرحله ای
A. اصل کلی
B. تحلیل خلاصه شده فازور ولتاژ برای طراحی سیم پیچ های تغییر تَپ
C. پیاده سازی یکسو کننده 24-پالسی
D. معماری کنترل یک سیستم یکسو کننده 24 پالسی
E. یادداشتی بر پیاده سازی سیستم صنعتی
V. شبیه سازی و تحلیل آزمایشی
A. نتایج و راه اندازی شبیه سازی
B. مقایسه عملکرد بین توپولوژی استاندارد (شکل 2) و توپولوژی فرضی (شکل 3)
C. نصب آزمایشی و نتایج
VI. نتیجه گیری
منابع
Abstract
I. INTRODUCTION
II. THE TRADITIONAL TOPOLOGY OF A MULTI-PULSE AC/DC RECTIFIER OPERATING IN A DEGRADED MODE
III. PROPOSED TOPOLOGY: Z/Z TRANSFORMER
IV. AN IMPLEMENTATION METHOD OF A THREE-PHASE ELECTRONICS Z/Z TRANSFORMER
A. General Principle
B. Summarized voltage phasor analysis for the tap change windings design
C. Implementation for a 24-pulse rectifier
D. Control architecture for a 24-pulse rectifier system
E. Notes on industrial system implementation
V. SIMULATION AND EXPERIMENTAL ANALYSIS
A. Simulation set-up and results
B. Performance comparison between the standard topology (Fig. 2) and proposed topology (Fig. 3)
C. Experimental set-up and results
VI. CONCLUSION
REFERENCES
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه