کاهش مصرف برق
کاهش مصرف برق
دستگاه کاهش مصرف برق چیست و چگونه کار میکند؟
در کاهش مصرف برق با روش های گوناگونی انجام میشود
تا کنون دستگاه های زیادی برای کاهش مصرف برق معرفی شده اند
اما بهترین روش برای کاهش مصرف برق کدام است؟
بیشترین کاهش مصرف برق توسط کدام دستگاه ها انجام میشود؟
به جرات میتوان گفت دستگاه Green Energy (انرژی سبز) ساخت شرکت ایرانی صبا بهترین دستگاه کاهش مصرف برق با بالا ترین میزان رضایتمنی مشتری به همراه بوده است
کلیک کنید => مشاوره خرید بهترین دستگاه کاهش مصرف برق
کلیک کنید => مشاوره خرید بهترین دستگاه کاهش مصرف برق
تکنولوژی ساخت این دستگاه ها بالاترین میزان کاهش مصرف برق را برای مصرف کننده های خانگی و صنعتی به همراه دارد
تکنولوژی و روش عملکرد دستگاه های کاهش مصرف برق به روش اینورتری میباشد
در ادامه با روش کارکرد اینورتر ها بیشتر آشنا خواهیم شد
عملکرد و کارایی تکنولوژیهای آینده، وابسته به برنامهریزی امروز است.
امروزه، همزمان با پیشرفت تکنولوژی در حوزههای مختلف، الکترونیک
قدرت نیز به عنوان راه حلی مناسب و معمول در بخشهای مختلف صنعت
برق بکار گرفته میشود. همچنین ضریب نفوذ مبدلهای گوناگون مبتنی بر
الکترونیک قدرت بیشتر و بیشتر میشود.
با روند افزایش گرمایش زمین و
کاهش قیمت تکنولوژیهای تولید انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر مانند
خورشید و باد، اهمیت مساله تولیدات پراکنده انرژی بیشتر از هر زمان
دیگری نمود پیدا کرده است ] ۱ , ۲ [. تولیدات پراکنده، خود مساله شبکههای
هوشمند و ریزشبکهها و همچنین شبکه توزیع جریان مستقیم را به دنبال
دارد. ضرورت کنترل دقیق و سریع این شبکههای مدرن، نیازمند ادوات
پیشرفته کنترلپذیر الکترونیک قدرت میباشند
مفهوم ترانسفورماتور الکترونیک قدرت ) PET ( که به نامهای دیگری
همچون ترانسفورماتور حالت جامد ) SST ( و یا ترانسفورماتور هوشمند
یونیورسال نیز شناخته میشود، اولین بار در سال ۱۹۶۸ معرفی شده
است
از آن زمان تا حدود سال ۲۰۰۷ میلادی، به دلیل وجود محدودیت-
های موجود در ساخت مبدلهای الکترونیک قدرت با توان و ولتاژ بالا و
همچنین قیمت بالای نیمههادیهای قدرت، تحقیقات در این زمینه روند
کندی داشته است.
اما در دهه گذشته، به دلیل پیشرفتهای اساسی در
تکنولوژی ساخت نیمههادیهای قدرت با توان، ولتاژ، فرکانس و راندمان
بالا و همچنین کاهش چشمگیر قیمت این تجهیزات، تحقیقات روند جدی-
تری به خود گرفته و به موضوعی جذاب برای محققان تبدیل شده است
توپولوژیهای مختلفی برای ساخت SST ارائه شده است که هر کدام
مزایا و معایب مختص به خود را دارند. برخی ساختارها سادهتر بوده و
قابلیتهای کمتری را ارائه میدهند.
برخی دیگر اما پیچیدهتر، ولی دارای
کارایی بالاتر هستند. توپولوژیهای سه طبقه، کاملترین توپولوژی SST
میباشند. در این نوع توپولوژیها، ولتاژ متوسط AC سمت اولیه توسط
طبقه اول به ولتاژ DC تبدیل میشود.
این ولتاژ DC ، با عبور از طبقه دوم
به ولتاژ DC با سطح ولتاژ پایینتری تبدیل میشود و نهایتا در طبقه سوم به
ولتاژ AC سه فاز مناسب برای بارهای تکفاز یا سه فاز تبدیل میشود.
معمولا مصرف کنندههای موجود در شبکه توزیع تکفاز بوده و رفتار مصرفی
آنها کاملا تصادفی است. بنابراین بارهای فعال متصل به فازهای مختلف
برابر نیست و وجود سیم چهارم برای انتقال جریان توالی صفر الزامی است.
اینورترهای سهفاز منبع ولتاژ ) VSI ( بصورت گسترده در کاربردهای صنعتی
مورد استفاده قرار میگیرند. UPS ها ] ۱۰ [، درایو موتورهای الکتریکی ] ۱۱ ,
۱۲ [، سیستمهای انتقال توان بدون سیم ] ۱۳ [ و سیستمهای تولید پراکنده
انرژی ] ۱۴ , ۱۵ [. متاسفانه ساختار مرسوم اینورترهای سه فاز، در شرایطی که
بارهای نامتعادل را تغذیه میکنند، قادر به نگهداشتن نقطه نول در یک مقدار
ثابت نیستند که این موضوع باعث میشود که ولتاژهای نامتعادلی روی
بارهای متصل به فازهای مختلف قرار گیرد
برای حل این
مشکل، استفاده از سر وسط دو خازن مجزای سری در لینک DC پیشنهاد
شده است. اما این ساختار باعث کاهش بهرهگیری از ولتاژ DC میشود. به
جای این ساختار، اینورتر منبع ولتاژ سه فاز ۴ ساق که سیم نول به ساق –
چهارم اینورتر متصل میشود معرفی شده است
در واقع این
ساختار در اغلب کاربردهای صنعتی بکار گرفته میشود. اما به هر حال
کنترل این نوع اینورترها، نسبت به ساختارهای مرسوم پیچیدهتر است.
روشهای کنترلی متنوعی برای کنترل این اینورترها پیشنهاد شده است.
مدولاسیون بر پایه PWM [ 21 [، الگوریتم کلیدزنی بر اساس SVM [ 22 [ و
کنترل دیجیتال پیشبین
در این مقاله، ابتدا نتایج حاصل از شبیهسازی یک اینورتر ۴ ساق که با دو –
روش کنترلی مختلف بر اساس PWM کنترل میشود ارائه میشود. سپس
نتایج استخراج شده از طبقه سوم یک نمونه آزمایشگاهی SST که در
پژوهشگاه نیرو طراحی و ساخته شده است، نشان داده شده و با نتایج شبیه-
سازی شده مقایسه میگردد.
۲ . ترانسفورماتور الکترونیک قدرت
علیرغم استفادۀ گسترده از ترانسفورماتورهای معمولی، این تجهیزات از
چند مشکل عمده برخوردارند. چند نمونه از این مشکلات عبارت است از:
- اندازه بزرگ و وزن بالای آنها
- نیاز به روغن ترانسفورماتور که برای محیط زیست خطرناک و زیانبار
است. - اشباع هسته و ایجاد هارمونیکهای جریان
- انتقال مشخصههای نامطلوب جریان و ولتاژ از سمت اولیه به ثانویه و
بالعکس - داشتن تلفات نسبتا بالا در بار میانگین.
- تنظیم ولتاژ نامناسب
اولین کسی که نام SST را برای این تکنولوژی بکار برد، James Brooks
در سال ۱۹۸۰ بود که اولین بار بهعنوان جایگزینی برای ترانسفورماتورهای
معمولی ارائه شده است ] ۲۴ [. بعد از گذشت سه دهه و پیشرفت کافی
فناوری نیمههادیهای قدرت و مواد مغناطیسی، تحقیقات در این زمینه
دوباره سرعت گرفت. - باید توجه شود که SST یک جایگزین با تناظر یک
به یک با ترانسفورماتور معمولی نیست، بلکه یک ابزار چند کاره بوده که
یکی از وظایف آن، تبدیل یک سطح ولتاژ AC به سطح ولتاژ AC دیگر
است. ویژگیها و مزایای دیگر SST که در یک LFT وجود ندارد عبارت
است از ] ۲۵ , ۲۶ :] - قابلیت کنترلپذیری بالا
- کاهش اندازه و وزن
- داشتن ضریب قدرت واحد
- حذف افزایش و کاهش ناگهانی ولتاژ ورودی روی ولتاژ خروجی
- شناسایی سریع خطا و حفاظت در برابر آن
- محدود کردن جریان خطا
- بهبود پارامترهای کیفیت توان مانند جبرانسازی عدم تعادل ولتاژ و
هارمونیک
اینورتر ۴ ساق و الگوریتمهای کنترلی آن –
در ترانسفورماتورهای الکترونیک قدرت، پس از کاهش سطح ولتاژ DC
طبقه اول توسط ترانسفورماتورهای فرکانس بالا، یک ولتاژ DC سطح پایین
تولید میشود.- وظیفه تبدیل این ولتاژ DC به ولتاژ AC که برای تغذیه
بارهای تکفاز مناسب باشد، بر عهده اینورتر ۴ ساق است که طبقه سوم یک –
SST سه طبقه را تشکیل میدهد. همانطور که از نام این مبدل پیداست، این
اینورتر شامل ۴ ساق بوده که سه ساق آن، وظیفه تولید ولتاژ سه فاز و ساق –
چهارم نیز وظیفه ایجاد نقطه نول را بر عهده دارد. شکل ) ۱(، نمای شماتیک
این مبدل را نشان میدهد.
سادهترین روش کلیدزنی برای اینورترهای ۴ ساق، استفاده از شکل موج – –
های سینوسی متقارن برای فازهای مختلف و مقایسه با موج حامل برای
تولید پالسهای PWM است. برای ساق چهارم نیز سیکل کاری ۵۰ %
استفاده میشود ] ۲۷ [. اما در این روش نیز بهره استفاده از لینک DC کاهش
مییابد.- روش PWM پیوسته ) CPWM (، یک روش پذیرفته شده برای
کنترل اینورترهای ۴ ساق است ] – ۲۸ [. شماتیک روش تولید سیگنالهای
PWM در شکل ) ۲ ( نشان داده شده است.
الگوریتم ساده روش CPWM ، اجازه پیادهسازی ساده را با حداقل نیازمندی
سخت افزاری میدهد ] ۲۱ [، هر چند این روش ممکن است در مقایسه با
دیگر روشهای مدولاسیون باعث ایجاد تلفات بیشتر گردد ] ۲۹ [. برتری این
روش نسبت به روش کلاسیک با سیکل وظیفه کلیدزنی ۵۰ %، حصول ولتاژ
فازی سینوسی بالاتر است.
زیرا در این روش، با اندیس مدولاسیون کوچکتر
از ۱۵ / ۱ ، اضافه مدولاسیون اتفاق نمیافتد. اما در روش مرسوم، با اندیس
مدولاسیون بزرگتر از ۱، اضافه مدولاسیون رخ داده و THD شکل موج
ولتاژ تولید شده بسیار زیاد خواهد شد.
۴ . طراحی و ساخت اینورتر سه فاز ۴ ساق –
برای دستیابی به دانش طراحی و ساخت ترانسفورماتورهای الکترونیک
قدرت، یک SST سه طبقه ماژولار در پژوهشگاه نیرو طراحی و ساخته شده
است. طبقه اول این SST از سه پل H بر مبنای IGBT در هر فاز استفاده
میکند.
طبقه دوم نیز از ترانسفورماتور فرکانس بالا با هسته فریت و مبدل-
های مربوط به آن ساخته شده و قابلیت انتقال توان دو طرفه را دارا میباشد.
طبقه سوم نیز وظیفه تبدیل ولتاژ DC به ولتاژ AC سه فاز را بر عهده داشته
و همچنین نقطه نول را نیز در دسترس قرار میدهد.
کلیک کنید => مشاوره خرید بهترین دستگاه کاهش مصرف برق
