همانطور که قول دادم ،بعد از مبحث تولید هارمونیک با استفاده از three phase programable VS و شبیه سازی هارمونیک در محیط سیمولینک امروز میخوام از ادوات ،مضرات و محاسبه هارمونیک در ده دقیقه براتون توضیح بدم.
ادوات تأثیرگذار هارمونیکی
-
تجهیزات تخلیه‌ای شامل لامپ‌های فلورسنت
هر زمان که شما یک جریان زیادی را در زمان کم بکشید، حتماً هارمونیک‌ها را به شبکه‌تان تزریق می‌کنید. یعنی شما می‌بایست حتماً جریان سینوسی بکشید . زمانی که شما جریان را به صورت پله و سوزنی از شبکه‌تان دریافت می‌کنید یک ضرر هنگفتی را به سیستم برق مملکت وارد می‌کنید. یا به هر جایی که این سیستم متصل شده باشد این هارمونیک تسری پیدا خواهد کرد.
این گونه نیست که شما از برق خانه‌تان استفاده می‌کنید، و یک بار سوزنی را می‌کشید، به کل منطقه‌ی شما فیدبک آن سرایت خواهد کرد.
همه‌ی این‌ها بدین دلیل است که یک جریان سوزنی را از شبکه می‌کشد.
کوره‌های القایی نیز به همین شکل است.
-
شارژرهای باتری، مبدل‌های فرکانسی، درایورهای سرعت قابل تنظیم (PWM).
به این دلیل هستند که دارای خازن هستند و این خازن‌های بزرگ که در خروجی آن‌ها قرار گرفتند و کاهش ریپ را برای باتری انجام می‌دهند که سلول‌های آن باطری خراب شود.
وجود آن خازن خیلی بزرگ سبب این می‌شود که ضرر زیادی را به شکل هارمونیکی شبکه و به شکل سینوسی شبکه وارد کند.
-
بانک‌های خازنی، کامپیوترها، کوره‌های قوس
بانک‌های خازنی، کامپیوترها و کوره‌های قوسی (همان کوره‌های القایی) که جریان سوزنی را می‌کشند.
بانک‌های خازنی، کامپیوترها به دلیل آن یک‌رو سازی و وجود خازن و المان غیرخطی است.
اثرات زیان‌بار هارمونیک‌ها:
-
باعث افزایش جریان خازن‌ها
چون شکل سینوسی ما از بین می‌رود. شما order های دیگر و مراتب بالاتر نیز خواهید داشت. بدین معنی که وقتی شما می‌خواهید 50 هرتز را بسازید نمی‌توانید یک 50 هرتز خالص داشته باشید، همراه آن 150 هرتز نیز خواهید داشت. احتمالاً 350 هرتز، 550 هرتز و به بالا را خواهید داشت. یعنی شما زمانی که قرار بوده 10 آمپر 50 هرتز را بسازید، به جای آن 7 آمپر 50 هرتز می‌سازید، 2 آمپر 150 هرتز خواهید داشت، 1.5 آمپر 350 هرتز خواهید داشت و همین‌طور با افزایش order یا مرتبه‌ی هارمونیکی آمپرهای شما پایین می‌آید.
اما ضرری که به سیستم وارد می‌کند اما با وجود همان 1 آمپر 350 هرتز ضرر هنگفتی را به شما وارد می‌کند. هر چقدر بتوانید با استفاده از فیلترگذاری و با استفاده از اینکه THD خودتان را کاهش دهید می‌توانید از این مضراتی که به شبکه وارد می‌شود جلوگیری کنید.
-
اتلاف توان موتورها
به این دلیل است که شما فرکانس‌های بالاتر را نیز تولید می‌کنید.
-
گرم شدن بیش از حد هادی‌ها
تمام این‌ها به این دلیل است که شما فرکانس‌های بالاتر را تولید کردید.
-
اختلال در عملکرد سیستم‌های کنترل
عملکرد سیستم‌های کنترل بر پایه زمانی که برنامه‌ریزی شده، بر پایه‌ی برق 50 هرتز برنامه‌ریزی شده است و فرض را احتمالاً بر این گذاشته‌اند که شما 100 درصد جریان‌تان 50 هرتز باشد.
اما زمانی که شما 80% برق اصلی‌تان (یا fundamental) را روی 50 هرتز می‌گذارید و باقی درصد‌ها را در فرکانس‌های بعدی قرار می‌دهید، حتماً سیستم کنترلی شما اگر تطبیقی نباشد و نتواند خود را تطبیق دهد دچار اختلال خواهد شد.
همچنین سیستم‌های حفاظتی شما ممکن است مختل شود و دچار اختلال شود و وسایل ارتباطی نیز به همین صورت، چون آن‌ها هم دارای سیستم‌های کنترلی هستند و امکان دارد با این تغییر فرکانس وسایل ارتباطی شما هم مختل شود.
حذف هارمونیک‌ها
فیلترهای اکتیو
بهترین راه استفاده از فیلترهای اکتیو و پسیو می‌باشد. حتی فیلترهای اکتیو بهتر از فیلترهای پسیو هستند. چون هم ارزان‌قیمت‌ترند و هم قابلیت کنترل بهتری دارند، فیلترهای اکتیو فیلترهایی هستند که با استفاده از سایر ادوات الکترونیک قدرت و به تسهیل و کنترل THD و هارمونیک‌های اضافی تولید شده‌ی ما می‌پردازند.
فیلترهای پسیو
اما فیلترهای پسیو، فیلترهایی هستند که با خازن آمدند تشکیل شدند و استفاده از این فیلترهای پسیو احتیاج به این دارد که یک مطالعه بسیار گسترده‌ای بر روی آن سیستم شما انجام گیرد. به این خاطر که بعد از اینکه شما آن را طراحی کردید دیگر نمی‌توانید تغییر دهید، زمانی که شما المان‌های پسیو مانند سلف و خازن را خریدید دیگر نمی‌توانید تغییر محسوسی را روی ساختارتان بدهید.
تفاوت فیلتر اکتیو و پسیو
تغییر ساختار روی فیلترهای پسیو بسیار هزینه‌بر و زمان‌بر خواهد بود. اما روی فیلترهای اکتیو این گونه نیست شما با یک برنامه ساده که می‌توانید به آرم‌تان بدهید یا هر سیستمی که سیستم فیلتر اکتیو را کنترل می‌کند می‌توانید با دادن یک برنامه و عوض کردن برنامه‌ها به راحتی از خروجی فیدبک بگیرید و یک سیستم تطبیقی را کنترل THD و هارمونیک را سوار کنید.
جلوگیری از عبور جریان‌های هارمونیکی و کاهش آن‌ها در مسیر اصلی هم از راهکارهای حذف هارمونیک‌ها می‌باشد که می‌توانید با استفاده از مدارهای PFC که کنترل‌کننده power facted quality هستند می‌توانید با استفاده از تصحیح ضریب توان هارمونیک‌ها را حذف کنید.
محاسبه THD
محاسبه THD را آموزش می‌دهم. با استفاده از THD سایر هارمونیک‌ها نسبت به هارمونیک اصلی می‌سنجید. به همین خاطر Average سایر هارمونیک‌ها ازn2,n3و n4تا n بینهایت هر چقدر که این تعداد بیشتر باشد THD که شما محاسبه می‌کنید دقیق‌تر است.
نسبت به rms 1V را محاسبه می‌کنید یعنی شما می‌توانید rms کل را حساب کنید منهای rms یک به توان 2 کنید زیر رادیکال، و rms 1 را پایین بگذارید، سپس این را اگر ضربدر 100 کنید THD به دست می‌آید که همیشه کوچک‌تر و مساوی 1 خواهد بود.
بعد از این شما می‌توانید برای روش کلیدزنی مربعی محاسبه کنید.
این‌ها را کاملاً در جلسه قبل توضیح داده‌ام. بعد از اینکه dc ها را حذف کنید می‌بینید که THD شما 48 درصد است که عدد بسیار بزرگی است. زیر 10 و یا 6 درصد قبول است.
روشهای کلیدزنی
می‌بینید که روش کلیدزنی مربعی با وجودی که خیلی روش ساده‌ای است اما THD بسیار بزرگی را تولید می‌کند. به همین خاطر از روشهای جدید کلیدزنی که روش PWM و روشهای جدیدتری که هر روز می‌آید و این باعث می‌شود که THD شما کاهش پیدا کند و شما براق خیلی باکیفیت‌تری به مشتری تحویل دهید.
اگر THD جریان رو محاسبه کنیداین رو هم تعقیبی گرفته با استفاده از چند order اول هم بررسی کنید.می‌بینید که THD جریان در روش مربعی باز هم زیاد است و 16 درصد محاسبه شده است.
امیدوارم از این جلسه لذت برده باشید،در جلسات بعد شبیه‌سازی هارمونیک‌ها و روشهای حذف آن را در محیط متلب توضیح می‌دهیم.
