| مشاهده موضوع قبلی :: مشاهده موضوع بعدی |
| نویسنده |
پیام |
kharmagas
کاربر نیمه فعال
22 ارديبهشت ماه ، 1388
: يكشنبه، 28 تير ماه ، 1388 09:54:08
پست: 33
تشکر های او از دیگران: 4
تشکر شده 4 دفعه در 4 پست
492 
Status: افلاين
|
 تاریخ: يكشنبه، 10 خرداد ماه ، 1388 10:53:46 عنوان: عناصر الکترونیک قدرت را بشناسیم |
 |
|
یه جزوه توپ برای آموزش آسان و سریع عناصر قدرت حتما دانلود کنید
دانلود |
|
|
|
|
 |
enteha
کاربر فعال
27 ارديبهشت ماه ، 1388
: دوشنبه، 25 مرداد ماه ، 1389 22:37:57
پست: 56
تشکر های او از دیگران: 5
تشکر شده 8 دفعه در 8 پست
2821
Status: افلاين
|
| تاریخ: يكشنبه، 10 خرداد ماه ، 1388 21:27:31 عنوان: Re: عناصر الکترونیک قدرت را بشناسیم |
|
|
با تشکر از ه.رشید و خرمگس عزیز  دانلود می کنییییییییییییییییم |
|
|
|
|
|
sajad_ht
کاربر فعال
26 دي ماه ، 1387
: دوشنبه، 11 آبان ماه ، 1388 23:13:26
پست: 66
تشکر های او از دیگران: 1
تشکر شده 2 دفعه در 2 پست
3366
Status: افلاين
|
| تاریخ: دوشنبه، 11 خرداد ماه ، 1388 22:26:16 عنوان: Re: عناصر الکترونیک قدرت را بشناسیم |
|
|
مدلسازي و شبيه سازي عناصر خطي سيستمهاي قدرت درحالت گذرا - بخش اول
نويسنده :
دكتر سيد حسين حسينيان - دانشگاه امير كبير
1- مقدمه
تحليلمسايل مهندسي در ابعاد بزرگ و پيچيده بسيار فراتر از توانايي انساناست.بسياري از مسايل مهندسي در عمل در گروهي قرار ميگيرند كه نمي توانبراي آنها راه حل تحليلي بدست آورد.يك چنين مشكلي باعث گرديد كه كامپيوترو تكنيكهاي عددي بعنوان يك ابزار قوي محاسباتي راه خود را دربررسي مسايلمهندسي باز كنند.
پيشرفتبسيار سريع در سرعت كامپيوترها كه منجر به افزايش سرعت محاسبات شده استباعث گرديد كه آناليز عددي نقش مهمي در شبيه سازي مدلهاي عناصر قدرت درحالت گذرا پيدا نمايند. در حقيقت بكارگيري و اعمال مؤثر تكنيكهاي عددي دربرنامه هاي كامپيوتري ما را قادر ساخت مسائلي را كه قبلأ حل آنها امكانپذير نبود بتوان با دقت بسيار بالايي حل نمود. يكي از مسايل عمده مهندسيقدرت كه اينگونه پيشرفتها به حل و بررسي آن بسيار كمك نمود مطالعه حالتگذرا در شبكه هاي قدرت بود.در اين ميان با توجه به وجود عناصر غير خطي وتاثير آنها در مقادير ولتاژ و جريان در شبكه هاي الكتريكي از آناليز حوزهزمان بجاي حوزه فركانس استفاده مي شود.
آناليزهر مسئله در مهندسي برق در حالت گذرا و بخصوص در گرايش قدرت در ابعاد بزرگبا مدلسازي عناصر قدرت شروع ميگردد. مدل هرعنصر الكتريكي در حوزه زمانمعمولأ شامل يك دسته معادله ديفرانسيل است كه درآن متغيير مستقل زمان ومتغييروابسته يك پارامتر فيزيكي مانند ولتاژ،جريان ،توان و يا انرژي است.
بسيارياز افراديكه با بررسي حالت گذرا در شبكه هاي قدرت رودررو هستند به تنوعروشهاي حل معادلات ديفرانسيل آگاه هستند وجود چنين تنوع بزرگي از روشها كههر كدام داراي مزايا و معايبي نسبت به يكديگر مي باشند باعث ايجاد سر درگمي در انتخاب روش مناسب ميگردد. در اين گزارش روشن سازي بعضي از مزايا ومعايب روشها ما را در تهيه برنامه اي عمومي كه قادر به شبيه سازي هر شبكهالكتريكي ( تمامي تجهيزات در يك پست ) باشد ياري مي رساند.در حقيقت هدفاصلي ايجاد يكسري قواعد براي انتخاب روش حل است. چون عمده تجهيزات درسيستمهاي قدرت بصورت خطي رفتار ميكنند تاكيد اصلي بر حل شبكه در حالت خطيميباشد ليكن چگونكي حل سيستم با وجود عناصرغير خطي نيز مورد توجه قرارخواهد گرفت كه در گزارشهاي بعدي عناصر غير خطي و روش حل در سيستمهايي كهعناصر غير خطي مانند برقگير يا منحني اشباع ترانسفورماتور لازم است شبيهسازي گردند مورد توجه قرار مي گيرند.
همچنانكهمشخص است تحليل شبكههاي قدرت ميتواند در دو حالت مختلف صورت گيرد. يكيدر حالت مانا و ديگري در حالت گذرا . در تحليل حالت مانا فرض براين است كهسيستم به حالت دائمي خود رسيده است اما در حالت گذرا همانطوري كه از نامآن پيداست به تحليل لحظه به لحظه پارامترها در حوزه زمان پرداخته ميشود.
همانطوركه مشخص است پديدة حالت گذرا يكي از مسائل مهم در سيستمهاي قدرت مي باشد،چراكه ممكن است بروز يك حالت گذرا نهايتاً منجر به اضافه ولتاژهايي گرددكه بر روي تجهيزات بخصوص تجهيزات نصب شده در پستها تاثير نامطلوبي بگذاردويا باعث آسيبهاي جدي در ديگر تجهيزات گردد. در اين راستا شبيه سازي اينحالتهاي گذرا ميتواند كمك بسيار بزرگي در تحليل شبكههاي قدرت و مبحثهماهنگي عايقي در پستها باشد.
ازسوي ديگر براي تحليل حالات گذرا ميبايستي مدل دقيق عناصر استفاده گردد درحالي كه در تحليل حالت مانا بسياري از عناصر با مدل ساده شدة جايگزينميگردند.
بسيارياز نرم افزارهاي موجوددر شبكه براساس نياز شبكه هاي قدرت معمولا به بررسيحالات پايدار ميپردازند كه از آن جمله ميتوان به نرم افزارهاي پخش بار
( Load flow)
اشاره كرد در حاليكه نرم افزارهاي موجود براي شبيه سازي سيستمهاي قدرت در حالت گذرا اندك مي باشند .
يكي ازنرم افزارهاي بسيار كارآمد در حل حالات گذرا نرم افزار
EMTP
ميباشد. اين نرم افزار با دقت بسيار بالا قادر به شبيه سازي حالات گذرامي باشد، اما اين نرم افزار جعبه ابزاري جهت محاسبة استفاده از بانكهاياطلاعاتي و نيز حل تكراري در مبحث هماهنگي عايقي پستها را ندارد. به هميندليل لازم است برنامه اي با تاكيد بر امكان مدلسازي تجهيزات پستها درشرايط گذرا تهيه گردد تا بتوان مبحث هماهنگي عايقي در پستها را براحتي وبا سرعت بالا انجام داد. از سوي ديگر با توجه به اينكه اين نتايج نياز بهتجزيه تحليل و پردازش آماري دارند لذا اين موارد در تهيه برنامه نيز ديدهخواهد شد تا ابزار كاملي در اختيار طراحان و تحليلگران سيستم قرار دادهشود.
دراين گزارش ابتدا روشهاي حل معادلة ديفرانسيل ذكر شده سپس مختصري از چگونگيمدلسازي عناصر توضيح داده ميشود. سپس در گزارش ديگري چگونگي مدل سازيعناصر غيرخطي توضيح داده ميشود، چراكه در اين پروژه بررسي اثر برقگيربعنوان يك عنصر غير خطي در كاهش اضافه ولتاژ ها در پستها و نيز تاثير آندر انتخاب
BIL ,BSL
تجهيزات و نيز فواصل عايقي مورد بررسي قرار ميگيرد.
2- معادلات اساسي
خواهيم ديد كه مدل سازي و شبيه سازيها سيستمهاي قدرت در حوزه زمان منجر به حل همزمان
n
معادله ديفرانسيل مرتبه اول ميگردند كه بصورت زير نوشته ميشوند. [8]
(1)
هدف اصلي حل عددي اين معادلات، يافتن بردار  براي زمانهاي  ميباشد كه تقريب نسبتاً خوبي از جواب اصلي  باشد.
عموماً هر نقطه از نظر زماني توسط رابطة زير با نقطة قبلي در ارتباط است.
(2)
كه در آن  گام زماني مي باشد و ميتواند عدد ثابت يا متغيري (بسته به نوع برنامه) باشد.
2-1- روشهاي حل عددي
برايحل عددي يك معادله ديفرانسيل معمولي يا دستگاه معادلات ديفرانسيل روشهايزيادي وجود دارد. روشهاي حل عددي ميتواند از راههاي مختلفي مانند بسطتيلور، انتگرالگيري عددي و يا درون يابي و غيره بدست آيند. [8]
روشهايانتگرال گيري عددي كه در اين بخش توضيح داده مي شود شامل چهار روش است كهاگر اين روشها به معادله (1) اعمال گردند نتايج زير حاصل ميگردد:
1-
قاعدة ذوزنقه:
(Trapezoidal rule)
(3)
2-
قاعده اولر پس رونده:
(backward Euler rule)
(4)
3-
قاعده سيمپسون:
(Simpson rule)
(5)
4-
قاعده گيرمرتبة دو :
(Gear second order rule)
(6)
2-2-اعمال قاعده انتگرال گيري براي سلف و خازن
درشبيه سازيهاي سيستم قدرت در حوزة زمان، قاعده انتگرال گيري اساس كار است.در اين قاعده، گام زماني، ماكزيمم فركانسي را كه ميتواند در شبيه سازيمحاسبه شود مشخص ميكند و روش انتگرال گيري و گام زماني ميزان انحراف ازجواب صحيح را تعيين ميكند.
برايمقايسه روشهاي مختلف انتگرال گيري براي عناصر الكتريكي، يك سلف تغييرناپذير با زمان درنظر گرفته شود . دليل تمركز بحث بر روي سلف و خازن دراين گزارش اين است كه مدلسازي اكثر عناصر به مدلي شامل سلف و خازن ومقاومت منجر خواهد شد:
(7)
اگر معادله ديفرانسيل حاكم بر سلف (7) توسط قاعدة ذوزنقهاي به معادله ديفرانس تبديل شود.معادله اي بصورت زيرحاصل ميگردد:
(
همينروش را ميتوان براي خازن پياده كرد. از آنجائي كه اجزاء تشكيل دهندةسيستم قدرت غالباً رفتاري شبيه سلف و خازن دارند، لذا حل معادلات حاكم برسلف و خازن ميتواند منجر به حل عددي عناصر سيستم قدرت گردد.نتايج اعمالروشهاي مختلف انتگرال گيري بر روي سلف و خازن در جداول (1 )و (2) آوردهشده است.
جدول 1- معادلات ديفرانس حاكم بر يك سلف در روشهاي مختلف انتگرال گيري
معادله ديفرانس براي يك سلف
|
روش انتگرال گيري
|
|
ذوزنقه اي
|
|
اولر پس رونده
|
|
سيمپسون
|
|
گير مرتبه دو
|
جدول 2- معادلات ديفرانس حاكم بر يك خازن در روشهاي مختلف انتگرال گيري
معادله ديفرانس براي يك خازن
|
روش انتگرال گيري
|
|
ذوزنقه اي
|
|
اولر پس رونده
|
|
سيمپسون
|
|
گير مرتبه دو
|
3- تفسير مدل الكتريكي براي روش انتگرال گيري عددي
تمامروشهاي انتگرال گيري عددي، معادلات ديفرانسيل را به معادلات ديفرانس تبديلميكنند. براي مثال تفسير الكتريكي براي معادله ديفرانس يك سلف، عبارت استاز يك مقاومت كه با يك منبع جريان موازي شده است. (جدول 1). اين مدل درشكل(1 )نشان داده شده است. منبع جريان به مقادير گذشتة جريان و يا ولتاژ(بسته به نوع عنصرو روش انتگرال گيري عددي دارد) وابسته است.
شكل 1- مدل الكتريكي براي يك سلف
ميتوان ديد كه اين مدل الكتريكي براي يك سلف با اعمال تمامي روشهاي انتگرال گيري ثابت ميماند و فقط مقادير مقاومت
R
ومنبع جريان
I
تغيير ميكند در جدول 3 اين مقادير براي يك سلف براي روشهاي انتگرال گيريمختلف داده شده است. همچنانكه در اين جدول ديده مي شود مقدار مقاومت دراين مدل با فرض ثابت نگه داشتن گام زماني ثابت باقي مي ماند در حاليكهمنبع جريان در هر گام زماني بستگي به ولتاژ و جريان سلف يا خازن در گامزماني قبلي دارد.
جدول 3- پارامترهاي
R
و
I
براي يك سلف در روشهاي مختلف انتگرال گيري
INTEGRATION METHOD
|
I
|
R
|
|
|
|
|
|
|
Simpson
|
|
|
|
|
|
به طريق مشابه تفسير مدل الكتريكي براي يك خازن بصورت شكل(2) خواهد بود و جدول 4 مقادير پارامترهاي
R
و
I
مربوط به مدل خازن را در روشهاي مختلف انتگرال گيري نشان ميدهد.
شكل 2- مدل الكتريكي براي يك خازن
جدول 4- پارامترهاي
R
و
I
براي يك خازن در روشهاي مختلف انتگرال گيري
INTEGRATION METHOD
|
I
|
R
|
Ordinery Trapezoida1
|
|
|
Backward Euler
|
|
|
Simpson
|
|
|
Gear 2nd order
|
|
|
ازآنجايي كه اجزاء مختلف در يك سيستم قدرت مقاومتي، سلفي و يا خازني ميباشند و در اين بخش مدل الكتريكي سلف و خازن نيز بصورت مقاومتي ارائه گشت،ميتوان با استفاده از آناليز گره معادلات كلي يك سيستم را بصورت كاملامقاومتي در شبيه سازي كامپيوتري بدست آورد و سيستم را بصورت لحظهاي تحليلكرد.
4-بررسي دقت روشهاي عددي به منظور انتخاب روش مناسب
باتوجه به اينكه روشهاي عددي كه در بخشهاي قبلي به آنها اشاره شد هر كدام باتوجه به گام زماني محاسبات داراي دقت خاصي مي باشند لذا از ديدگاه دقتبايد روشي را برگزيد كه با گام زماني بزرگتر به دقت مناسبي دست يافت. بههمين منظور روشهاي تخمين دقت روشهاي حل معادلات ديفرانسيل بايد مورد توجهقرار گيرند. در اين ميان دو روش خطاي بريدن و روش پاسخ فركانسي را ميتوانبكار برد.با توجه به اينكه روش پاسخ فركانسي براي مهندسين برق آشناترميباشد لذا اين روش توضيح داده مي شود.
4-1 - روش پاسخ فركانسي
هر معادله ديفرانسيل خطي با ضرايب ثابت و تابع تحريك
u (t)
داراي تابع تبديلي در حوزه لاپلاس به فرم زير مي باشد.
هر معادله ديفرانس كه حل عددي معادله ديفرانسيل ميباشد داراي تابع تبديلي در حوزه
Z
به فرم زير مي باشد.
باجايگذاريدر  لاپلاس ترانسفورم
H(s)
گين كمپلكس
 بدست مي آيد. با جايگذاري 
در تبديل
Z
تابع
H(Z)
گين كمپلكس
H (Z)
بدست مي آيد. دقت يك روش را ميتوان از نسبت تابع تبديل  يا  براي هر دو خطاي اندازه و فاز بدست آورد. بنابراين پاسخ فركانسي قانونانتگرال گيري را مي توان روش ارزيابي دقت استفاده نمود. با اعمال تبديل
Z
به معادله ديفرانس مربوط به روش ذوزنقه چنين بدست مي آيد.
در نتيجه داريم:
در معادله قبل
H(Z)
تابع تبديل معادلع گسسته حاكم بر اندكتانس مي باشد. اگر تبديل لاپلاس به معادله ديفرانسيل حاكم بر اندكتانس اعمال شود خواهيم داشت.
بمنظورارزيابي دقت روش انتگرال گيري براي يك اندكتانس همچنانكه قبلا اشاره شد ازمقايسه تابع تبديل در شرايط گسسته و تابع تبديل در شرايط پيوسته با در نظرگرفتن يك تحريك سينوسي استفاده مي شود در نتيجه خواهيم داشت.
با اعمال همين روش به روش اولر خواهيم داشت
بااعمال همين روش براي روش سيمپسون و گير مي توان معادلات مشابهي را بدستآورد كه جهت اختصار از درج آنها خودداري مي شود و فقط به صورت گراف نتايجنشان داده مي شود.
شكلهاي1و2 خطاي اندازه و فاز را بصورت تابعي از فركانس براي روشهاي مختلفانتگرال گيري نشان مي دهد. روش اولر و گير مرتبه دوم تخمين خوبي از مقداررا ارايه مي دهند اما داراي خطاي فاز وابسته به فركانس مي باشند.اين خاصيتاين دو روش را براي يك برنامه عمومي نامناسب مي كنند. روش سيمپسون نتايجدقيقتري را تا يك پنجم فركانس نايكوئيست به دست مي دهد ليكن از نظرپايداري روش سيمپسون مناسب نمي باشد در چنين شرايطي روش ذوزنقه به عنوانروش برتر انتخاب مي گردد. هر دو شكل محور فركانس بر حسب پريونيتي  ازيعني
كشيده شده است.
شكل 1:پاسخ فركانسي
–
مقدار
شكل 2:پاسخ فركانسي
–
اندازه
جالباست توجه شود كه خطا در اندازه بدان معناست كه اندازه سلف و خازن وابستهبه فركانس ميشوند و خطاي در فاز بدان معناست كه يك مقاومت مصنوعي بصورتموازي با اندكتانس و سريبا خازن اضافه مي شود. به بيان ديگر با فرض تحريك سينوسي امپدانس معادل يكاندكتانس و يك خازن را براي روشهاي انتگرال گيري مختلف با استفاده از تابعتبديل
v(Z)/I(Z)
بدست آورد. برا ي يك اندكتانس داريم.
شكل 3 مفهوم مداري تابع امپدانس يك اندكتانس را نشان مي دهد.
شكل 3 :مفهوم مداري يك اندكتانس
كه در آن:
اگر از روش اولر استفاده شودداريم:
معادل موازي اين تركيب در شكل
زير نشان داده شده است. همچنانكه مشخص است مقاومت مستقل از فركانس و اندوكتانس تابع فركانس مي باشد
Parallel equivalent of frequency dependent inductance
كه در آن:
با اعمال همين روش بر روي خازن با استفاده از روش ذوزنقه داريم:
كه در آن:
در صورت استفاده از روش اولر براي خازن خواهيم داشت:
كه در آن :
|
|
|
|
|
|
|
فروشگاه نرم افزارهای تخصصی آلبالو