شبیه سازی و مدلسازی تاثیر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی تغییرات ولتاژ شبکه

شبیه سازی و مدلسازی تاثیر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی تغییرات ولتاژ شبکه
شبیه سازی و مدلسازی تاثیر اتصالات ترانسفورماتور بر چگونگی تغییرات ولتاژ شبکه
120,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات : 141 صفحه _ فرمت word_ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین


چكيده
در سالهاي اخير، مسايل جدي كيفيت توان در ارتباط با افت ولتاژهاي ايجاد شده توسط تجهيزات و مشتريان، مطرح شده است، كه بدليل شدت استفاده از تجهيزات الكترونيكي حساس در فرآيند اتوماسيون است. وقتي كه دامنه و مدت افت ولتاژ، از آستانه حساسيت تجهيزات مشتريان فراتر رود ، ممكن است اين تجهيزات درست كار نكند، و موجب توقف توليد و هزينه¬ي قابل توجه مربوطه گردد. بنابراين فهم ويژگيهاي افت ولتاژها در پايانه هاي تجهيزات لازم است. افت ولتاژها عمدتاً بوسيله خطاهاي متقارن يا نامتقارن در سيستمهاي انتقال يا توزيع ايجاد مي¬شود. خطاها در سيستمهاي توزيع معمولاً تنها باعث افت ولتاژهايي در باسهاي مشتريان محلي مي¬شود. تعداد و ويژگيهاي افت ولتاژها كه بعنوان عملكرد افت ولتاژها در باسهاي مشتريان شناخته مي¬شود، ممكن است با يكديگر و با توجه به مكان اصلي خطاها فرق كند. تفاوت در عملكرد افت ولتاژها  يعني، دامنه و بويژه نسبت زاويه فاز، نتيجه انتشار افت ولتاژها از مكانهاي اصلي خطا به باسهاي ديگر است. انتشار افت ولتاژها از طريق اتصالات متنوع ترانسفورماتورها، منجر به عملكرد متفاوت افت ولتاژها در طرف ثانويه ترانسفورماتورها مي¬شود. معمولاً، انتشار افت ولتاژ بصورت جريان يافتن افت ولتاژها از سطح ولتاژ بالاتر به سطح ولتاژ پايين¬تر تعريف مي¬شود. بواسطه امپدانس ترانسفورماتور كاهنده، انتشار در جهت معكوس، چشمگير نخواهد بود. عملكرد افت ولتاژها در باسهاي مشتريان را با مونيتورينگ يا اطلاعات آماري مي¬توان ارزيابي كرد. هر چند ممكن است اين عملكرد در پايانه¬هاي تجهيزات، بواسطه اتصالات سيم¬پيچهاي ترانسفورماتور مورد استفاده در ورودي كارخانه، دوباره تغيير كند. بنابراين، لازم است بصورت ويژه انتشار افت ولتاژ از باسها به تاسيسات كارخانه از طريق اتصالات متفاوت ترانسفورماتور سرويس دهنده، مورد مطالعه قرار گيرد. اين پايان نامه با طبقه بندی انواع گروههای برداری ترانسفورماتور و اتصالات آن و همچنین دسته بندی خطاهای متقارن و نامتقارن به هفت گروه، نحوه انتشار این گروهها را از طریق ترانسفورماتورها با مدلسازي و شبيه¬سازي انواع اتصالات سیم پیچها بررسی می¬کند و در نهایت نتایج را ارایه می¬نماید و این بررسی در شبکه تست چهارده باس IEEE برای چند مورد تایید می¬شود.

كليد واژه¬ها: افت ولتاژ، مدلسازي ترانسفورماتور، اتصالات ترانسفورماتور، اشباع، شبيه سازي.

Key words:  Voltage Sag, Transformer Modeling, Transformer Connection, Saturation, Simulation.
 
فهرست مطالب

1-1 مقدمه    2
1-2 مدلهای ترانسفورماتور    3
1-2-1 معرفی مدل ماتریسي Matrix Representation (BCTRAN Model)    4
1-2-2 مدل ترانسفورماتور قابل اشباع  Saturable Transformer Component (STC Model)    6
1-2-3 مدلهای بر مبنای توپولوژی Topology-Based Models    7
2- مدلسازی ترانسفورماتور    13
2-1 مقدمه    13
2-2 ترانسفورماتور ايده آل    14
2-3 معادلات شار نشتی    16
2-4 معادلات ولتاژ    18
2-5 ارائه مدار معادل    20
2-6 مدلسازی ترانسفورماتور دو سيم پيچه    22
2-7 شرايط پايانه ها (ترمينالها)    25
2-8 وارد کردن اشباع هسته به شبيه سازی    28
2-8-1 روشهاي وارد کردن اثرات اشباع هسته    29
2-8-2 شبيه سازي رابطه بين  و      33
2-9 منحنی اشباع با مقادير لحظهای    36
2-9-1 استخراج منحنی مغناطيس کنندگی مدار باز با مقادير لحظهای    36
2-9-2 بدست آوردن ضرايب معادله انتگرالي    39
2-10 خطاي استفاده از منحني مدار باز با مقادير RMS    41
2-11 شبيه سازي ترانسفورماتور پنج ستوني در حوزه زمان    43
2-11-1 حل عددي معادلات ديفرانسيل    47
2-12 روشهاي آزموده شده براي حل همزمان معادلات ديفرانسيل    53
3- انواع خطاهاي نامتقارن و اثر اتصالات ترانسفورماتور روي آن    57
3-1 مقدمه    57
3-2 دامنه افت ولتاژ    57
3-3 مدت افت ولتاژ    57
3-4 اتصالات سيم پيچی ترانس    58
3-5 انتقال افت ولتاژها از طريق ترانسفورماتور    59
3-5-1 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور    59
3-5-2 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور    59
3-5-3 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم    60
3-5-4 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم    60
3-5-5 خطاي تكفاز، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم    60
3-5-6 خطاي تكفاز، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم    60
3-5-7 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، بدون ترانسفورماتور    61
3-5-8 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، بدون ترانسفورماتور    61
3-5-9 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع دوم    61
3-5-10 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع دوم    61
3-5-11 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال ستاره، ترانسفورماتور نوع سوم    62
3-5-12 خطاي دو فاز به هم، بار با اتصال مثلث، ترانسفورماتور نوع سوم    62
3-5-13 خطاهاي دو فاز به زمين    62
3-6 جمعبندي انواع خطاها    64
3-7 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DD    65
3-8 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DD    67
3-9 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DD    69
3-10 خطاهاي TYPE D و TYPE F و TYPE G ، ترانسفورماتور DD    72
3-11 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DD    72
3-12 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YY    73
3-13 خطاهاي نامتقارن ، ترانسفورماتور YGYG    73
3-14 خطاي TYPE A ، ترانسفورماتور DY    73
3-15 خطاي TYPE B ، ترانسفورماتور DY    74
3-16 خطاي TYPE C ، ترانسفورماتور DY    76
3-17 خطاي TYPE D ، ترانسفورماتور DY    77
3-18 خطاي TYPE E ، ترانسفورماتور DY    78
3-19 خطاي TYPE F ، ترانسفورماتور DY    79
3-20 خطاي TYPE G ، ترانسفورماتور DY    80
3-21 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE A شبيه سازي با PSCAD    81
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    83
3-22 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE B شبيه سازي با PSCAD    85
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    87
3-23 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE C شبيه سازي با PSCAD    89
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    91
3-24 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE D شبيه سازي با PSCAD    93
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    95
3-25 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي  TYPE E شبيه سازي با PSCAD    97
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    99
3-26 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE F شبيه سازي با PSCAD    101
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    103
3-27 شكل موجهاي ولتاژ – جريان ترانسفورماتور پنج ستوني براي خطاي TYPE G شبيه سازي با PSCAD    105
شبيه سازي با برنامه نوشته شده    107
3-28 شكل موجهاي ولتاژ – جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE D در باس 5    109
3-29 شكل موجهاي ولتاژ – جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE G در باس 5    112
3-30 شكل موجهاي ولتاژ – جريان چند باس شبكه 14 باس IEEE براي خطاي TYPE A در باس 5    115
4- نتيجه گيري و پيشنهادات    121
مراجع    123



فهرست شكلها

شكل (1-1) مدل ماتريسي ترانسفورماتور با اضافه كردن اثر هسته    صفحه 5
شكل (1-2) ) مدار ستاره¬ي مدل ترانسفورماتور قابل اشباع    صفحه 6
شكل (1-3) ترانسفورماتور زرهی تک فاز    صفحه 9
شكل (1-4) مدار الکتريکی معادل شكل (1-3)    صفحه 9
شكل (2-1) ترانسفورماتور    صفحه 14
شكل (2-2) ترانسفورماتور ايده ال    صفحه 14
شكل (2-3) ترانسفورماتور ايده ال بل بار    صفحه 15
شكل (2-4) ترانسفورماتور با مولفه های شار پيوندی و نشتي    صفحه 16
شكل (2-5) مدرا معادل ترانسفورماتور    صفحه 20
شكل (2-6) دياگرام شبيه سازی يک ترانسفورماتور دو سيم پيچه    صفحه 24
شكل (2-7) ترکيب RL موازی    صفحه 26
شکل (2-8) ترکيب RC موازی    صفحه 27
شكل (2-9) منحنی مغناطيس کنندگی مدار باز ترانسفورماتور    صفحه 30
شكل (2-10) رابطه بين   و            
صفحه 30
شكل (2-11) دياگرام شبيه سازی يک ترانسفورماتور دو سيم پيچه با اثر اشباع    صفحه 32
شكل (2-12) رابطه بين  و 
صفحه 32
شكل (2-13) رابطه بين  و 
صفحه 32
شكل (2-14) منحنی مدار باز با مقادير  rms    صفحه 36
شكل (2-15) شار پيوندی متناظر شكل (2-14) سينوسی    صفحه 36
شکل (2-16) جريان لحظه ای متناظر با تحريک ولتاژ سينوسی    صفحه 36
شكل (2-17) منحني مدار باز با مقادير لحظه¬اي    صفحه 40
شكل (2-18) منحني مدار باز با مقادير rms    صفحه 40
شكل (2-19) ميزان خطاي استفاده از منحني rms      صفحه 41
شكل (2-20) ميزان خطاي استفاده از منحني لحظه¬اي    صفحه 41
شكل (2-21) مدار معادل مغناطيسي ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه    صفحه 42
شكل (2-22) مدار معادل الكتريكي ترانسفورماتور سه فاز سه ستونه    صفحه 43
شكل (2-23) مدار معادل مغناطيسي ترانسفورماتور سه فاز پنج ستونه    صفحه 44
شكل (2-24) ترانسفورماتور پنج ستونه    صفحه 45
شكل (2-25) انتگرالگيري در يك استپ زماني به روش اولر    صفحه 47
شكل (2-26) انتگرالگيري در يك استپ زماني به روش trapezoidal    صفحه 49
شكل (3-1) دياگرام فازوري خطاها    صفحه 62
شكل (3-2) شكل موج ولتاژ Vab    صفحه 63
شكل (3-3)  شكل موج ولتاژ Vbc    صفحه 63
شكل (3-4) شكل موج ولتاژ Vca    صفحه 63
شكل (3-5)  شكل موج ولتاژ Vab    صفحه 63
شكل (3-6) شكل موج جريان iA    صفحه 64
شكل (3-7) شكل موج جريان iB    صفحه 64
شكل (3-8) شكل موج جريان iA    صفحه 64
شكل (3-9) شكل موج جريان iA    صفحه 64
شكل (3-10)  شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc    صفحه 65
شكل (3-11)  شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc    صفحه 68
شكل (3-12)  شكل موجهاي جريان ia , ib , ic    صفحه 68
شكل (3-13)  شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc    صفحه 69
شكل (3-14)  شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc    صفحه 69
شكل (3-15)  شكل موجهاي جريان , iB iA    صفحه 69
شكل (3-16)  شكل موج جريان iA    صفحه 70
شكل (3-16)  شكل موج جريان iB    صفحه 70
شكل (3-17)  شكل موج جريان iC    صفحه 70
شكل (3-18)  شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc    صفحه 71
شكل (3-19)  شكل موجهاي جريان ia , ib , ic    صفحه 71
شكل (3-20)  شكل موجهاي ولتاژ Va , Vb , Vc    صفحه 73
شكل (3-21)  شكل موجهاي جريان ia , ib , ic    صفحه 73
شكل (3-22)  شكل موجهاي جريان ia , ib , ic    صفحه 74
شكل (3-23) شكل موج ولتاژ Va    صفحه 74
شكل (3-24) شكل موج ولتاژ Vb    صفحه 74
شكل (3-25) شكل موج ولتاژ Vc    صفحه 74
شكل (3-26) شكل موج جريانiA    صفحه 74
شكل (3-27) شكل موج جريان iB    صفحه 74
شكل (3-28) شكل موج جريان iC    صفحه 74
شكل (3-29) شكل موج جريانiA    صفحه 75
شكل (3-30) شكل موج جريان iB    صفحه 75
شكل (3-31) موج جريان iC    صفحه 75
شكل (3-32) شكل موج جريانiA    صفحه 75
شكل (3-33) شكل موج جريان iB    صفحه 75
شكل (3-34) شكل موج جريان iC    صفحه 75
شكل (3-35) شكل موج ولتاژ Va    صفحه 76
شكل (3-36) شكل موج ولتاژ Vb    صفحه 76
شكل (3-37) شكل موج ولتاژ Vc    صفحه 76
شكل (3-38) شكل موج جريانiA    صفحه 76
شكل (3-39) شكل موج جريان iB    صفحه 76
شكل (3-40) شكل موج جريان iC    صفحه 76
شكل (3-41) شكل موج جريانiA    صفحه 76
شكل (3-42) شكل موج جريان iB    صفحه 76
شكل (3-43) شكل موج جريان iC    صفحه 76
شكل (3-44) شكل موج ولتاژ Va    صفحه 77
شكل (3-45) شكل موج ولتاژ Vb    صفحه 77
شكل (3-46) شكل موج ولتاژ Vc    صفحه 77
شكل (3-47) شكل موج جريانiA    صفحه 77
شكل (3-48) شكل موج جريان iB    صفحه 77
شكل (3-49) شكل موج جريان iC    صفحه 77
شكل (3-50) شكل موج جريانiA    صفحه 77
شكل (3-51) شكل موج جريان iB    صفحه 77
شكل (3-52) شكل موج جريان iC    صفحه 77
شكل (3-53) شكل موج ولتاژ Va    صفحه 78
شكل (3-54) شكل موج ولتاژ Vb    صفحه 78
شكل (3-55) شكل موج ولتاژ Vc    صفحه 78
شكل (3-56) شكل موج جريانiA    صفحه 78
شكل (3-57) شكل موج جريان iB    صفحه 78
شكل (3-58) شكل موج جريان iC    صفحه 78
شكل (3-59) شكل موج جريانiA    صفحه 78
شكل (3-60)  شكل موج جريان iB    صفحه 78
شكل (3-61) شكل موج جريان iC    صفحه 78
شكل (3-62) شكل موج ولتاژ Va    صفحه 79
شكل (3-63) شكل موج ولتاژ Vb    صفحه 79
شكل (3-64) شكل موج ولتاژ Vc    صفحه 79
شكل (3-65) شكل موج جريانiA    صفحه 79
شكل (3-66) شكل موج جريان iB    صفحه 79
شكل (3-67) شكل موج جريان iC    صفحه 79
شكل (3-68) شكل موج جريانiA    صفحه 79
شكل (3-69) شكل موج جريان iB    صفحه 79
شكل (3-70) شكل موج جريان iC    صفحه 79
شكل (3-71) شكل موج ولتاژ Va    صفحه 80
شكل (3-72)  شكل موج ولتاژ Vb    صفحه 80
شكل (3-73) شكل موج ولتاژ Vc    صفحه 80
شكل (3-74) شكل موج جريانiA    صفحه 80
شكل (3-75) شكل موج جريان iB    صفحه 78
شكل (3-76) شكل موج جريان iC    صفحه 80
شكل (3-77) شكل موج جريانiA    صفحه 80
شكل (3-78) شكل موج جريان iB    صفحه 80
شكل (3-79) شكل موج جريان iC    صفحه 80
شكل (3-80) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 81
شكل (3-81) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 81
شكل (3-82) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 82
شكل (3-83) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 82
شكل (3-84) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 83
شكل (3-85) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 83
شكل (3-86) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 84
شكل (3-87) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 84
شكل (3-88) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 85
شكل (3-89) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 85
شكل (3-90) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 86
شكل (3-91) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 86
شكل (3-92) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 87
شكل (3-93) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 87
شكل (3-94) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 88
شكل (3-95) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 88
شكل (3-96) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 89
شكل (3-97) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 89
شكل (3-98) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 90
شكل (3-99) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 90
شكل (3-100) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 91
شكل (3-101) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 91
شكل (3-102) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 92
شكل (3-103) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 92
شكل (3-104) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 93
شكل (3-105) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 93
شكل (3-106) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 94
شكل (3-107) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 94
شكل (3-108) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 95
شكل (3-109) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 95
شكل (3-110) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 96
شكل (3-111) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 96
شكل (3-112) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 97
شكل (3-113) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 97
 شكل (3-114) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 98
شكل (3-115) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 98
شكل (3-116) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 99
شكل (3-117) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 99
شكل (3-118) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 100
شكل (3-119) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 100
شكل (3-120) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 101
شكل (3-121) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 101
شكل (3-122) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 102
شكل (3-123) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 102
شكل (3-124) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 103
شكل (3-125) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 103
شكل (3-126) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 104
شكل (3-127) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 104
شكل (3-128) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 105
شكل (3-129) شكل موجهاي ولتاژ) (kV با PSCAD    صفحه 105
شكل (3-130) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 106
شكل (3-131) شكل موجهاي جريان) (kV با PSCAD    صفحه 106
شكل (3-132) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 107
شكل (3-133) شكل موجهاي ولتاژ با برنامه نوشته شده    صفحه 107
شكل (3-134) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 108
شكل (3-135) شكل موجهاي جريان با برنامه نوشته شده    صفحه 108
شكل (3-136) شكل موجهاي ولتاژ) (kV    صفحه 109
شكل (3-137) شكل موجهاي ولتاژ) (kV    صفحه 110
شكل (3-138) شكل موجهاي جريان (kA)    صفحه 111
شكل (3-139) شكل موجهاي ولتاژ) (kV    صفحه 112
شكل (3-140) شكل موجهاي ولتاژ) (kV    صفحه 113
شكل (3-141) شكل موجهاي جريان (kA)    صفحه 114
شكل (3-142) شكل موجهاي جريان (kA)    صفحه 115
شكل (3-143) شكل موجهاي جريان (kA)    صفحه 116
شكل (3-144) شكل موجهاي جريان (kA)    صفحه 117
شكل (3-145) شبكه 14 باس IEEE    صفحه 118

مقدمه

1-1 مقدمه

يکی از ضعيفترين عناصر نرم افزارهای مدرن شبيه سازی، مدل ترانسفورماتور است و فرصتهای زيادی برای بهبود شبيه¬سازی رفتارهای پيچيده ترانسفورماتور وجود دارد، که شامل اشباع هسته مغناطيسی، وابستگی فرکانسی، تزويج خازنی، و تصحيح ساختاری هسته و ساختار سيم پيچی است.
مدل ترانسفورماتور بواسطه فراوانی طراحيهای هسته و همچنين به دليل اينکه برخی از پارامترهای ترانسفورماتور هم غير خطی و هم به فرکانس وابسته¬اند، می تواند بسيار پيچيده باشد. ويژگيهای فيزيکی رفتاری که، با در نظر گرفتن فرکانس، لازم است برای يک مدل ترانسفورماتور بدرستی ارائه شود عبارتند از:
•    پيکربنديهای هسته و سيم پيچی،
•    اندوکتانسهای خودی و متقابل بين سيم پيچها،
•     شارهای نشتی،
•    اثر پوستی و اثر مجاورت در سيم پيچها،
•    اشباع هسته مغناطيسی،
•    هيسترزيس و تلفات جريان گردابی در هسته،
•    و اثرات خازنی.
مدلهايی با پيچيدگيهای مختلف در نرم افزارهای گذرا برای شبيه سازي رفتار گذرای ترانسفورماتورها، پياده سازی شده است. اين فصل يک مرور بر مدلهای ترانسفورماتور، برای شبيه سازی پديده های گذرا که کمتر از رزونانس سيم پيچ اوليه (چند کيلو هرتز) است، می باشد، که شامل فرورزونانس، اکثر گذراهای کليدزنی، و اثر متقابل هارمونيکها است.

1-2 مدلهای ترانسفورماتور
يک مدل ترانس را می توان به دو بخش تقسيم کرد:
•    معرفی سيم پيچها.
•    و معرفی هسته آهنی.
اولين بخش خطی است، و بخش دوم غير خطی، و هر دوی آنها وابسته به فرکانس است. هر يك از اين دو بخش بسته به نوع مطالعه¬ای که به مدل ترانسفورماتور نياز دارد، نقش متفاوتی بازی می¬کند. برای نمونه، در شبيه¬سازيهاي فرورزونانس، معرفي هسته حساس است ولی در محاسبات پخش بار و اتصال کوتاه صرفنظر می¬شود.
برای کلاس بندی مدلهای ترانسفورماتور چند معيار را می¬توان بکاربرد:
•    تعداد فازها،
•    رفتار (پارامترهای خطی/ غير خطی، ثابت/ وابسته به فرکانس)،
•    و مدلهای ریاضی.
با دسته¬بندي مدلسازي ترانسفورماتورها، مي¬توان آنها را به سه گروه تقسيم كرد.
•    اولین گروه از ماتريس امپدانس شاخه يا ادميتانس استفاده می¬کند.
•    گروه دوم توسعه مدل ترانسفورماتور قابل اشباع به ترانسفورماتورهای چند فاز است. هر دو نوع مدل در نرم افزار EMTP پياده سازی شده است، و هر دوی آنها برای شبيه سازی برخی از طراحيهای هسته، محدوديتهای جدی دارد.
•    وگروه سوم مدلهای براساس توپولوژی، كه گروه بزرگی را تشکيل می دهد و روشهای زيادی بر اساس آن ارائه شده است. اين مدلها از توپولوژی هسته بدست می آید و می¬تواند بصورت دقيق هر نوع طراحی هسته را در گذراهای فرکانس پايين، در صورتيکه پارامترها بدرستی تعيين شود، مدل کند.

1-2-1 معرفی مدل ماتریسي Matrix Representation (BCTRAN Model)
معادلات حالت دائم يک ترانسفورماتور چند سيم پيچه چند فاز را می¬توان با استفاده از ماتريس امپدانس شاخه بيان کرد:

(1-1)     

در  محاسبات گذرا، رابطه فوق بايد بصورت زير نوشته شود:

(1-2)     

 که   و   به ترتيب بخش حقيقی و موهومی   هستند، که المانهای آنها را می¬توان از آزمایشهای تحريک بدست آورد.
اين روش دارای تزويج فاز به فاز است، که ويژگیهای ترمينال ترانسفورماتور را مدل می¬کند، ولی فرقی بين توپولوژی هسته و سيم پيچ قائل نمی¬شود زيرا در همه طراحيهای هسته، رفتار رياضی يکسان اعمال می¬شود.
همچنين چون ماتريس امپدانس شاخه   برای جريانهای تحريکِ بسيار کم يا هنگامی که اين جريانهاي تحريك بطور کلی ناديده گرفته می¬شود، ماتريس منفرد  می¬شود، موجب ايجاد برخي مشكلات از لحاظ دقت در محاسبات فوق مي¬گردد[1]. بعلاوه، امپدانسهای اتصال کوتاه، که مشخصه¬های بسيار مهمی از ترانسفورماتور را توصيف می¬کند، در اندازه گيری با چنين تحريکهايی از دست می¬رود. برای حل اين مشکلات، ماتريس ادميتانس بايد استفاده شود:

(1-3)     

که   هميشه وجود دارد و عناصر آن مستقيما از آزمایشهای اتصال کوتاه استاندارد بدست می¬آيد.
برای مطالعات گذرا،   بايد به دو مولفه مقاومتی والقائی تقسيم شود و ترانسفورماتور با معادله زير توصيف مي¬گردد:

(1-4)     

همه اين مدلها خطی هستند، هر چند، در بسياری از مطالعات گذرا لازم است اثرات اشباع و هيسترزيس وجود داشته باشد. در اين حالت براي وارد كردن اثرات اشباع، اثرات جريان تحريک را می¬توان خطی کرد و در ماتريس توصيف مدل قرار داد، ولي اين کار در زمان اشباع هسته می¬تواند منجر به خطاهاي شبیه سازی شود.
در روش ديگر، تحريک از ماتريس توصيف مدل حذف می¬شود و بصورت خارجی بصورت عناصر غير خطی به ترمينالهای مدلها متصل می¬شود (شکل 1-1).

مراجع

[1]Thu Aung, and Jovica V. Milanovic, “The Influence of Transformer Winding Connections on the Propagation of Voltage Sags”, IEEE Trans. Power Del., VOL. 21, NO. I, JANUARY 2006

[2]M.H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions , IEEE Press Series on Power Engineering. NJ:IEEE Press , 2000

[3]G.J.Wakileh, Power System Harmonic: Fundamental, Analysisand Filter Design.  New York:Springer-Verlag,2001

[4]V.Milanovic and Aung, "The Influenceof Transformer Winding Connections on the Propagation of Voltage Sags"   vol. 21 NO. 1 , JANUARY 2006

[5] Bruce A. Mork, Francisco Gonzalez, Dmitry Ishchenko,Don L. Stuehm, and Joydeep Mitra. “Hybrid Transformer Model for Transient Simulation—Part I: Development and Parameters”. IEEE Trans. Power Del., VOL. 22, NO. 1, JANUARY 2007

[6]R.C.Dugan et al., Electrical Power Systems Quality , 2nd ed . New York: McGraw-Hill ,2002.

[7]Joaquín Pedra, Luis Sáinz, Felipe Córcoles, and Luis Guasch , "Symmetrical and   Unsymmetrical Voltage Sag Effects on Three-Phase Transformers"   IEEE RANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 20 NO. 2, APRIL 2005

[8]Luis Guasch, Felipe Córcoles, Joaquín Pedra,, and Luis Sáinz , "Effects of Symmetrical Voltage Sags on Three-Phase Three-Legged Transformers"IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 19, NO. 2, APRIL 2004

[9]S.G. Abdulsalam, W. Xu and V. Dinavahi , "Modelling and simulation of three-phase transformers for inrush current studies"IEE Proc.-Gener. Transm. Distrib., Vol. 152, No. 3, May 2005

[10]S. A. Saleh, , and M. A. Rahman ,"A New Transient Model for Three-Phase Power Transformers Using a Wavelet Filter Bank" IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 20, NO. 2, APRIL 2005

[11]Pirjo Heine, and Matti Lehtonen  ,  "Voltage Sag Distributions Caused by Power System Faults" IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 18, NO. 4, NOVEMBER 2003POWER DELIVERY, VOL. 21, NO. I, JANUARY 2006

[12] V. Brandwajn, H. W. Dommel, and I. I. Dommel, “Matrix representation of three-phase n-winding transformers for steady-state and transient studies,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-101, no. 6, pp. 1369–1378, Jun. 1982.

[13] T. Henriksen, “How to avoid unstable time domain responses caused by transformer models,” IEEE Trans. Power Del., vol. 17, no. 2, pp. 516–522, Apr. 2002.

[14] E. P. Dick and W. Watson, “Transformer models for transient studies based on field measurement,” IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-100, no. 1, pp. 401–419, Jan. 1981.

[15] F. de León and A. Semlyen, “Complete transformer model for electromagnetic transients,” IEEE Trans. Power Del., vol. 9, no. 1, pp. 231–239, Jan. 1994.

[16] A. Narang and R. H. Brierley, “Topology based magnetic model for steady-state and transient studies for three phase core type transformers,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 9, no. 3, pp. 1337–1349, Aug. 1994.

[17] B. A. Mork, “Five-legged wound-core transformer model: Derivation, parameters, implementation, and evaluation,” IEEE Trans. Power Del., vol. 14, no. 4, pp. 1519–1526, Oct. 1999.

[18] R. Yacamini and H. Bronzeado, “Transformer inrush calculations using a coupled electromagnetic model,” in Proc. Inst. Elect. Eng., Sci. Meas. Technol., vol. 141, Nov. 1994, pp. 491–498.

[19] X. Chen, “A three-phase multi-legged transformer model in ATP using the directly-formed inverse inductance matrix,” IEEE Trans. Power Del., vol. 11, no. 3, pp. 1554–1562, Jul. 1996.

[20] D. Dolinar, J. Pihler, and B. Grcar, “Dynamic model of a three-phase power transformer,” IEEE Trans. Power Del., vol. 8, no. 4, pp. 1811–1819, Oct. 1993.

[21] C. E. Lin, J. C. Yeh, C. L. Huang, and C. L. Cheng, “Transient model and simulation in three-phase three-limb transformers,” IEEE Trans. Power Del., vol. 10, no. 2, pp. 896–905, Apr. 1995.

[22] M. Elleuch and M. Poloujadoff, “A contribution to the modeling of three phase transformers using reluctances,” IEEE Trans. Magn., vol. 32, no 2, pp. 335–343, Mar. 1996.

[23] X. Chen and S. S. Venkata, “A three-phase three-winding core-type transformer model for low-frequency transient studies,” IEEE Trans. Power Del., vol. 12, no. 3, pp. 775–782, Apr. 1997.

[24] C. E. Lin, J. B. Wei, C. L. Huang, and C. J. Huang, “A new method for representation of hysteresis loops,” IEEE Trans. Power Del., vol. 4, no.1, pp. 413–420, Jan. 1989.

[25]Bruce A. Mork, Francisco Gonzalez, Dmitry Ishchenko, Don L. Stuehm, and Joydeep Mitra. “Hybrid Transformer Model for Transient Simulation—Part II: Laboratory Measurements and Benchmarking”. IEEE Trans. Power Del., VOL. 22, NO. 1, JANUARY 2007

[26]John H. Mathews , Fullerton  Kurtis D. Fink ,Numerical Methods Using MATLAB Third Edition, Prentice Hall,1999

[27] Jaan Kiusalaas, Numerical Methods in Engineering with MATLAB, Cambridge University Press,2005

[28] Math H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problems, IEEE PRESS 2001

[29] Chee Mun Ong, Dynamic Simulations of Electric Machinery, Prentice Hall,1998

[30] Jaan Kiusalaas, Numerical Methods in Engineering with MATLAB, Cambridge University Press 2005

[31] MatjazDolinar, DragoDolinar, Gorazd Stumberger, … “A Three-Phase Core-Type Transformer Iron Core Model With Included Magnetic Cross Saturation”, IEEE Trans. On Magnetics, VOL.42, NO.10, OCTOBER 2006

[32] E. Styvaktakis, M. H. J. Bollen, and I. Y. H. Gu, “Transformer saturation
after a voltage dip,” IEEE Power Eng. Rev., vol. 20, pp. 62–64, Apr. 2000.

[33] L. Guasch, F. Córcoles, J. Pedra, and L. Sáinz, “Effects of symmetrical
voltage sags on three-phase three-legged transformers,” IEEE Trans.
Power Del., to be published.

[34] J. Pedra, L. ¦inz, F. Córcoles, R. López, and M. Salichs, “PSpice computer
model of a nonlinear three-phase three-legged transformer,” IEEE
Trans. Power Del., vol. 19, pp. 200–207, Jan. 2004.

[35] Prusty, S. and Rao, M.V.S. (1980), “A Direct Piecewise Linearized Approach to Convert RMS Saturation Characteristic to Instantaneous Saturation Curve,” IEEE Trans. On Magnetics. Vol.16,No.1,1975,pp.156-160.

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه