آموزش تصویری

شماتیک مدار

با سلام خدمت تمام دوستان

امیدوارم که حال شما خوب باشد

امروز قرار هست سیمولینک دیگری را بررسی کنیم. این سیمولینک مربوط به موضوعHVDC  یا ولتاژهای بالا DC و خطی که با استفاده از یک اینورتر آن را تبدیل به ولتاژ DC و سپس با ترنسفورمر آن را افزایش ولتاژ می دهیم و بعد از آن بر روی یک بار، از این ولتاژ استفاده خواهیم کرد که در ادامه به سمت این مبحث خواهیم رفت.

در این سیمولینک که برای شما آماده کرده ام همان طور که مشاهده می کنید سه قسمت اصلی و عمده داریم. قسمت  DC که در این ناحیه واقع شده و در ادامه در باره آن صحبت خواهم کرد. قسمت AC که در این  ناحیه می باشد و به طور طبیعی بعد از اینورتر ما ناحیه AC را خواهیم داشت. قسمت AC به دو قسمت ولتاژ پایین و ولتاژ بالا تقسیم می شود که بعد از این ترانس قرار دارد که در ادامه درباره آن صحبت خواهیم کرد. قسمت AC  این قسمت را شامل می شود که می توانیم در ابتدا برای شما توضیح بدهیم . من از قسمت بار شروع می کنم. بار، یک بار سه فاز RLC هست که شما در این قسمت مشاهده می کنید. میزان توان نامی و توان اکتیو که تنها توانی است که بر روی این بار قرار دارد برابر با 200 مگاوات قرار داده شده است که شما در این قسمت مشاهده می کنید. فرکانس ما در سرتاسر این شبیه سازی برابر فرکانس ایران یعنی 50 هرتز قرار داده شده است و میزان ولتاژ فاز به فاز ، به صورت rms یا موثر برابر با 155 کیلو ولت در نظر گرفته شده است. نوع بار ، بار ستاره می باشد که شما در این قسمت آن را مشاهده می کنید. البته ستاره مورد استفاده ، ستاره زمین نشده هست و حتی می توان از ستاره زمین شده  بدین صورت در این قسمت استفاده کنیم که بعد زدن گزینه apply می بینید که به صورت ستاره زمین شده هم در می آید که خیلی تفاوت چندانی در خروجی ما نخواهد داشت.

ولتاژ این قسمت اندازه گیری می شود . یعنی ولتاژ بر روی بار نهایی ما در این قسمت اندازه گیری می شود و بر روی یک اسکوپ نمایش داده می شود. همچنین میزان rms هم استخراج خواهد شد و بعد از آن که ولتاژ توسط یک گین (gain) به کیلو ولت تبدیل می شود ، (یک گین یک به هزار هست که شما مشاهده می کنید) در این صفحه نمایش برای شما نشان داده شده که میزان نهایی آن برابر 173 کیلو ولت با 50 هرتز خواهد بود.

یک ترانس را اینجا شبیه سازی کردیم. این ترانس سه فاز ورودی آن به صورت مثلث و خروجی آن به صورت ستاره هست که شما مشاهده می کنید. همان طور که مشاهده می کنید پارامترهای آن میزان توان نهایی نامی آن 250 مگاوات یا 250 مگاولت امپر در نظر گرفته شده و فرکانس نامی آن هم همان طور که در شکل به وضوح دیده می شود 50 هرتز است. در سیم پیچ اولیه می بینید که 200 کیلو ولت را در نظر گرفته ایم و در سیم پیچ ثانویه همان 155 کیلو ولت که شما مشاهده کردید را در نظر گرفتیم. بنابراین این ترانس یک ترانس کاهنده است و این سمت ، سمت ولتاژ پایین است. البته تفاوت چندانی را روی قسمت ولتاژ بالا و ولتاژ پایین نداریم . همان طور که می دانید به این جهت که در ترانس هایی که توان بسیار بالایی دارند نمی توانیم به یکباره ولتاژ را خیلی کم یا زیاد کنیم که این نکته بسیار بسیار مهم در شبیه سازی سیستم در این قسمت رعایت شده و 200 کیلو ولت را به 155 کیلو ولت تقلیل داده ایم. همان طور که مشاهده می کنید یک بار محلی هم در این سمت نیروگاه قرار داده شده که این بار هم برابر با یک بار RC است که شما آن را مشاهده می کنید که به چه نحوی شبیه سازی کرده ایم و در نهایت یک خط وجود دارد که به عنوان یک RL هست و این خط RL را در این قسمت شبیه سازی کردیم.

قسمت دیگری به نام Measurements یا V-I Measurements وجود دارد که از بلوک های معروف سیم پاور بوده و برای اندازه گیری سمت ثانویه اینورتر از آن استفاده کرده ایم. یک Universal Bridge وجود دارد. با استفاده از یک سیستم کلیدزنی ( که در ادامه درباره آن صحبت خواهیم کرد) با Universal Bridge یک ولتاژ DC را به ولتاژ AC تبدیل کرده ایم که شما به راحتی می توانید در این شکل ببینید و درباره این u reference هم صحبت خواهم کرد. در نهایت اولین قسمتی که در شبیه سازی ما وجود دارد شبیه سازی قسمت DC است که می تواند از یک رکتیفایر یا یکسوساز کننده به وجود بیاید و بتوانیم این قسمت را هم شبیه سازی کنیم. البته در اینجا برای راحت تر شده شبیه سازی از یک  باتری ثابت استفاده کردیم، اما می توانیم از یک رکتیفایر هم در این قسمت استفاده کنیم که 400 کیلو ولت را در اینجا شبیه سازی کردیم و اندازه ولتاژ آن را در این اسکوپ خواهیم دید . قسمتی که u reference را به وجود آوردیم از نوع این قسمت هست که شما می بینید، u reference را به عنوان 1 در اینجا قرار دادیم و در PWM Generator با استفاده از یک simple control آن را به وجود آورده ایم. اگر بخواهم درباره این بلوک بیشتر صحبت کنم این بلوک شامل قسمت های مختلفی است که شما در شکل این را مشاهده می کنید.

این بلوک از دو قسمت اصلی تشکیل شده که یک قسمت را به عنوان سلکتور اول می شناسیم . در این قسمت که شما مشاهده می کنید یک PI داریم و بعد از اینکه ولتاژ رفرنس از  تبدیل شد به حالت pu (پریونیت)، که در این بلوک آن را به pu تبدیل می کنید و با استفاده از ولتاز نامینال () که ضرب در  و در نهایت تقسیم بر  شده و ولتاژ abc را تبدیل به پریونیت کردیم ، آن را از حالت abc به  تبدیل می کنیم. که این مبحث ، مبحث بسیار طولانی و پیچیده ای است و شما در دروس مختلف آن را پیشرو داشتید یا پیشرو خواهید داشت. احتمالا این وضعیت تبدیل پارک از abc به  را از قبل با آن آشنا هستید که به چه نحوی خواهد بود. توضیحی کوچکی  اینجا خواهم داد که این بلوک ولتاژ abc را به  تبدیل می کند و بعد از آن d و q جدا می شوند و بعد از آن در یک PI تبدیل به سیگنالی می شوند که در نهایت به عنوان سیگنال PWM شناخته می شود و در u reference در این قسمت مورد استفاده قرار می گیرد.

در قسمت آخر که آخرین قسمت شبیه سازی است، با اندازه گیری ولتاژ abc و جریان abc که در قسمت Measurement توضیح دادیم اندازه گیری می شود و شما آن را مشاهده می کنید. میزان توان مصرفی P و Q load را در اینجا اندازه گیری می کنیم که هم یک اندازه گیری در این ناحیه داشتیم و هم اندازه گیری در این قسمت را داریم که کمک می کنند که توان ورودی و توان خروجی را در نهایت داشته باشیم.

سیستم را اجرا کنم برای اینکه نتایج نهایی را مشاهده کنیم. این سیستم را برای 100  میلی ثانیه اجرا می کنم. شما در خروجی مشاهده می کنید که ولتاژ خروجی به صورت rms ، 173 کیلو ولت rms است و پروفایل ولتاژ هم به این نحو که شما مشاهده می کنید می باشد که پیک آن در حدود 100 کیلو ولت است و هر کدام از این ولتاژ ها را می توان مشاهده و با همدیگر مقایسه کرد. شما مشاهده می کنید زمانی که ولتاژ ورودی DC از رکتیفایر خارج شده و وارد اینورتر شود بر روی 400 کیلو ولت می باشد که برابر ولت بوده و در این ناحیه  مشاهده می نمایید. همچنین می توانیم توان های اکتیو (active) و ری اکتیور(reactive)  مشاهده نماییم که توان اکتیو برابر 250 مگاوات بوده و Q  برابر صفر است که صفر بار را نشان می دهد که تمام این موارد نتیجه یک شبیه سازی دقیق و اصولی است و نوع کلید زنی را هم مشاهده می کنید که به چه نحو می باشد. دلیل اینکه این نوار ها خیلی نزدیک هستند به دلیل این هست که فرکانس سوئیچینگ بسیار بالا هست و اگر بخواهیم سوئیچینگ را دقیق نگاه کنیم نیاز هست که زمان شبیه سازی را کمتر کنیم . شما مشاهده می کنید که در حدود  در این قسمت کار می کنیم و در حد یک هزارم ثانیه را در اینجا مشاهده می کنیم و شما مشاهده می کنید سوئیچینگ به چه نحوی است.

می خواهم بحث را تمام کنم و پروژه را یک بار توضیح بدهم. این پروژه یک سیستم DC به AC یا HVDC را می تواند برای شما شبیه سازی کند به شرطی که اگر در یک طرف ما سیستم DC را داریم، در طرف دیگر یک سیستم AC داشته باشیم و با یک رکتیفایر به یکدیگر وصل کنیم و یک HVDC کامل خواهیم داشت. برای اینکه شبیه سازی خیلی سنگین نشود از قسمت رکتیفایر صرف نظر می کنیم چون شبیه سازی آن خلیلی آسان است و لزومی ندارد در این شبیه سازی آن را به نمایش بگذاریم و به جای آن از یک سیستم ثابت DC استفاده کردیم و بعد از آن یک سیستم AC که به دو قسمت HV و LV یا ولتاژ بالا یا ولتاژ پایین تقسیم می شود را داشتیم و در این قسمت نوع سوئیچینگ  اینورتر را تعیین کردیم و درباره این سوئیچینگ صحبت کردیم و در نهایت بیان کردیم که چگونه می توانیم میزان توان اکتیو و توان ری اکتیور را اندازه گیری نماییم.