طراحی و ساخت تنظیم کننده ولتاژ حالت جامد برای جبران خودکار افت ولتاژ

میخک بیرانوند, مرتضی; بسطامی, هومن

doi:10.48301/kssa.2022.335171.2053

طراحی و ساخت تنظیم کننده ولتاژ حالت جامد برای جبران خودکار افت ولتاژ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

¹ استادیار، گروه مهندسی برق، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.

² دانش آموخته مقطع دکتری، گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران.

10.48301/kssa.2022.335171.2053

چکیده

شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی فشار ضعیف ولتاژ v220 را به مشتریان تکفاز تحویل می‌دهند. در شبکه فشار ضعیف، طول برخی از فیدرها طولانی است به گونه‌ای که مشترکین انتهای فیدر با افت ولتاژ بیش از حد روبرو می‌شوند. جبرانسازی این افت ولتاژ با احداث خطوط فشار متوسط و نصب پست‌های توزیع جدید مقرون به صرفه نیست. به ویژه در مناطق روستایی که چشم‌انداز توسعه و افزایش مشترکین احتمال پایینی دارد. بنابراین، بایستی راه‌حل‌های انعطاف‌پذیر و کم هزینه دیگری نیز مورد بررسی قرار گیرند. در این پژوهش، برای جبران افت ولتاژ گروه کوچکی از مشترکین خانگی که به دلیل دوری از پست توزیع دارای افت ولتاژ هستند یک نمونه نیمه صنعتی تنظیم کننده ولتاژ حالت-جامد طراحی و ساخته می‌شود. در این ساختار از اتوترانسفورماتورهای خشک با توان نامی KVA15 به صورت تکفاز (یا سه فاز) استفاده خواهد شد. تغییر تپ‌های اتوترانسفورماتور فشارضعیف با استفاده از کلیدهای نیمه‌هادی ترایاک و با کنترل حلقه بسته ولتاژ انحام می‌شود. برای نشان دادن کارایی این روش، یک نمونه آزمایشگاهی VA500 با استفاده از 12 عدد ترایاک با جریان نامی 40 آمپر ساخته شده که نتایج موفقیت آمیزی از آن حاصل گردیده است. نتایج اندازه‌گیری نشان می‌دهد که این تجهیز می-تواند تغییرات ولتاژ را به محدوده 95/0 تا 05/1 مقدار نامی محدود نمایید ضمن اینکه کیفیت توان را نیز تحت تاثیر قرار نمی-دهد. نمونه نیمه صنعتی این تنظیم کننده ولتاژ ساخته شده و با موفقیت بصورت میدانی تست شده است که در آن توابع حفاظتی مناسب جهت بکارگیری در شبکه‌های قدرت تعبیه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی برق

عنوان مقاله [English]

Design and manufacture of solid state voltage regulator for automatic voltage drop compensation

نویسندگان [English]

Morteza Mikhak-Beyranvand ¹
Human Bastami ²

¹ Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.

² PhD Graduate, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran.

چکیده [English]

Electricity distribution network delivers voltage 220V to single phase customers. In weak distribution system, the length of feeders is long so the end of feeders is faced with excessive voltage drop. Compensating for this voltage drop by constructing medium voltage power system and installing new distribution substations is not cost effective. Especially in rural areas where the prospect of development and increase in subscribers is unlikely. Therefore, other flexible and low-cost solutions should be considered. In this research, to compensate for voltage drop, a small group of home subscribers who have voltage drop due to their distance from the distribution substation, a semi-industrial model of solid-state voltage regulator is designed and manufactured. In this structure, dry autotransformers with nominal power of 15KVA will be used as single-phase (or three-phase). The low-voltage autotransformer taps are changed by the use of triac semiconductor switches with voltage closed-loop control. To show the efficiency of this method, a 500VA laboratory sample was made using 12 triacs with 40A rated current, from which successful results were obtained. The measurement results show that this equipment can limit the voltage changes to the range of 0.95 to 1.05 of the nominal value while also not affecting the quality of power. The semi-industrial version of this voltage regulator has been manufactured and successfully tested, in which appropriate protection functions are embedded for operational use in power systems.

کلیدواژه‌ها [English]