شبیه سازی سیستم های الکتریکی

مقدمه:

با توجه به پیشرفت و پیچیدگی روزافزون سیستم های قدرت، تحلیل وبررسی این سیستم ها مشکل بوده و استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی ضروری می باشد. یکی از قوی ترین نرم افزارهای شبیه سازی در زمینه سیستم های قدرت، نرم افزار PSCAD بوده که بطور وسیعی در سراسر دانشگاه های دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. از ویژگی های بارز این نرم افزار می توان به سادگی نصب، حجم بسیار کم و سرعت و دقت بالا در شبیه سازی اشاره نمود. از آنجا که مبدل های الکترونیک قدرت، جزء جدایی ناپذبر ادوات FACTs، درایوهای الکتریکی، سیستم های خورشیدی و بادی و در مجموع سیستم های تولیدات پراکنده می باشند، در این کتاب، آموزش نرم افزار PSCAD با ارائه مثال هایی از مبدل های الکترونیک قدرت دنبال شده است.

با توجه به اینکه در دانشکده های فنی درسی با نام کاربرد رایانه در برق ارائه می شود و در آن درس به شبیه سازی مبدل های درس الکترونیک صنعتی پرداخته می شود،این کتاب می تواند به عنوان کتاب درسی استفاده شود.همچنین از آنجاکه تمام دانشجویان ارشد و دکترا بمنظور انجام پروژه های درسی و پایان نامه های خود نیازمند انجام شبیه سازی های مختلف هستند، این کتاب می تواند برای دانشجویان ارشد و دکترای مهندسی برق گرایش سیستم و الکترونیک قدرت مورد استفاده قرار گیرد.

فهرست مطالب کتاب:

• فصل اول: معرفی نرم افزار PSCD

به منظور شبیه سازی سیستم های قدرت و مدارات الکترونیک قدرت از نرم افزار PSCAD/EMTDC استفاده می شود. این نرم افزار، قادر به شبیه سازی حالت پایدار، گذراو دینامیکی سیستم های قدرت میباشد. اولین ویرایش این نرم افزار در سال 1976 میلادی، توسط آقای دنیس در دانشگاه مانیتوبای کانادا نوشته شده که امروزه مدل های پیشرفته تر آن موجود می باشد. با توجه به سادگی ارتباط کاربر با نرم افزار PSCAD و توانایی های بالای آن در شبیه سازی سیستم های قدرت و سیستم های الکترونیک قدرت، از این نرم افزار در شبیه سازی پایان نامه ها مقالات به وفور استفاده می شود.

• فصل دوم: یکسوساز های تک فاز

یک سوساز های نیم موج ساده ترین مبدل یک سوساز می باشد.این مبدل از یک دیود تشکیل شده است. در یک سوساز تک فاز دیودی ولتاژ متوسط خروجی قابل تنظیم نیست.برای اینکه ولتاژ خروجی قابل کنترل باشداز یک سوساز تکفاز تریستوری استفاده می کنیم.با کنترل زاویه آتش مقدار متوسط ولتاژ خروجی قابل تنظیم می باشد. یک روش برای یکسو کردن به صورت تمام موج استفاده از ترانس سروسط  می باشد.

• فصل سوم: شبیه سازی یکسوساز های سه فاز

در این فصل قصد این است که یک سوساز سه فاز نیم موج را شیبه سازی کنیم. در یک سوساز های سه فاز ولتاژ خروجی دارای ریپل کمتری بوده و ولتاژ هیچگاه به صفر نمی رسد، به همین دلیل در صنعت و کاربردهایی که کیفیت ولتاژ DC مهم می باشد، استفاده از یک سوسازهای سه فازدر اولویت قرار دارد.

به منظور شبیه سازی این یک سوساز در ابتدا از یک منبع ولتاژ سه فاز  با ولتاژ 3/3 کیلوولت استفاده می شود. از یک ترانس مثلث-ستاره برای تبدیل سطح ولتاژ ورودی 3/3 کیلوولت به 380 استفاده میکتیم. در نهایت در هر فاز خروحی یک دیود قرار داده و در نهایت خروجی دیود ها را به بار وصل می کنیم.

• فصل چهارم: شبیه سازی مبدل های DC به DC

همانطور که می دانیم یکی از توپولوژی های پایه در بین مبدل های DC/DC مبدل کاهنده یا Buck می باشد.هماتطور که از نام آن مشخص است در این مبدل ولتاژ خروجی از ولتاژ ورودی کمتراست و در حقیقت یک مبدل کاهنده ولتاژ می باشد. در این بخش هدف شبیه سازی این مبدل می باشد. برای شبیه سازی این مبدل به تعدادی المان نیازمندیم که آن ها راباید به پروژه اضافه کنیم که در ابتدا یک پروژه جدید با نام Buck ایجاد کرده و آن را در محل مورد نظر ذخیره میکنیم.

• فصل پنجم: شبیه سازی اینورترها

برای تبدیل ولتاژ DC که توسط برخی منابع از قبیل سلول های خورشیدی تولید میشود به ولتاژ AC از اینورترها استفاده میکنیم. در این قسمت هدف شبیه سازی اینورتر پل تکفاز با مدولاسیون سینوسی عرض پالس می باشد. در ابتدا به ایجاد توپولوژی اینورتر تکفاز پل پرداخته سپس پالس های مورد نیاز کلیدها را بوسیله روش مدولاسیون عرض پالس سینوسی تولید میکنیم.

• فصل ششم: مباحث تکمیلی

در هر نرم افزار امکانات جانبی برای تسهیل امر شبیه سازی وجود دارد. در این فصل هدف پرداختن به مباحثی است که به ما در ساده کردن و یا زیبا کردن شبیه سازی هایمان کمک می کند.همچنین به نحوه ایجاد کتابخانه در نرم افزار PSCAD خواهیم پرداخت و به همین ترتیب انواع خطاهایی که ممکن است در روند شبیه سازی پیش آید، پرداخته خواهد شد.