دراسة تحسين أداء المحولات الذكية باستخدام التكوين والتحكم الأمثل للمبدل متعدد المستويات

اسم الباحث:

م. عبد الرحمن عبد المالك الحبال

عنوان البحث:

دراسة تحسين أداء المحولات الذكية باستخدام التكوين والتحكم الأمثل

للمبدل متعدد المستويات

عنوان البحث باللغة الانكليزية :

Studying Improving the Performance of Smart Transformers Using Optimal Topology and Control of Modular Multilevel Converter

اسم المشرف :

د. سامر ربيع (مشرف أساسي) – د. رامي موسى (مشرف مشارك)

العام:2024

القسم:الطاقة الكهربائية

الملخص:

تعد المحولات الذكية إحدى المكونات الأساسية للشبكات الذكية المستقبلية التي تضم بالإضافة لمنابع التوليد التقليدية منابع التوليد الموزع وتعد مصادر الطاقات المتجددة جزءاً أساسياً من التوليد الموزع. في هذه المحولات يجب أن يكون المبدل العامل كمقوَم على طرف الجهد المتوسط قادراً على التحكم بالاستطاعتين الفعالة والردية كما يجب أن يكون قادراً على تنظيم الجهد من أجل مرحلة التيار المستمر كما أنه يجب أن يكون قادراً على ضخ الاستطاعة الردية في شبكة الجهد المتوسط عند الحاجة. كما يجب استخدام مبدل قادر على التعامل مع جهود مرتفعة وترددات عالية في مرحلة العزل للمحول الذكي وذلك لتزويد المحول ذي التردد العالي بموجة جيبية ذات تردد مرتفع بدون التأثير على جهد وصلة التيار المستمر DC-Link ذات الجهد المرتفع.

يتميز المبدل (Modular Multilevel Converter) بالعديد من الميزات مثل: صغر حجم المرشحات اللازمة وانخفاض قيمة الجهود التي تتحملها أنصاف النواقل المستخدمة ضمن بنيته والبنية المؤلفة من وحدات منفصلة كما أن وجود منفذ تيار مستمر ذو جهد متوسط يعطيه أفضلية لاستخدامه ضمن بنية المحولات الذكية.

يتميز المتحكم الرنيني التناسبي ببساطة بنيته وتقليل زمن التأخير كما أنه يحقق ارتياب حالة ثابتة صفري بدون تغيير المحاور الإحداثية ويمكن ضبط جهد الطرف المستمر بشكل آلي بغض النظر عن التغيرات في جهد الشبكة ويمكن تطبيقه ضمن الإطار المرجعي الثابت بالإضافة إلى أن القسم الرنيني للمتحكم يقدم ربحاَ عالياً جداً عند التردد المتناوب المستهدف.

بسبب الاستخدامات المحتملة للمحولات الذكية يجب استخدام مبدل ثلاثي الطور ذي أربع سيقان وذلك لتأمين خط للحيادي من أجل الاستخدام مع طيف واسع من الأحمال واستخدام تقنية تحكم مناسبة لقيادة المبدل.

سنقوم في هذا البحث بدراسة استخدام المبدل متعدد المستويات (MMC) كمكون من مكونات المحول الذكي في مرحلة التقويم وفي مرحلة توليد موجة جهد ذات تردد مرتفع وتطبيق تقنية تعديل مناسبة كما سنقوم بتطبيق خوارزمية تحكم مناسبة لتنظيم الجهد المستمر على خرج المبدل ومن ثم توليد موجة جهد بتردد مرتفع ليكون جاهزاً للربط مع محول التردد العالي كما سنقوم بتقويم موجة الجهد المنخفض ذات التردد المرتفع من أجل توليد إشارة جهد منخفض بتردد 50Hz، وسيتم تجربة النموذج تحت بعض الظروف الديناميكية مثل التغير المفاجئ للأحمال وعند الأحمال غير المتوازنة كما سنقوم بتجربة النموذج عند العمل في حالة حدوث عطل طارئ في شبكة الجهد المتوسط.

الكلمات المفتاحية: الشبكات الذكية، المحولات الذكية، المبدل متعدد المستويات MMC

التحميل