چکیده

  گسترش روزافزون و اجتناب ­ ناپذیر بارهای غیرخطی در سیستم­های قدرت و مجموعه پیامدهای مخرب ناشی از عملکرد آن­ها در شبکه­های برق، شناخت عمیق عملکرد این­گونه بارها را ضروری ساخته و همچنین کنترل و تعدیل آثار سوء ناشی از آن­ها را ایجاب می­نماید.

  در این رساله، سعی شده تا با نگاهی گسترده بر تحقیقات قبلی، در گام نخست شناخت دقیقی از مکانیزم عملکرد قوس­های DC جریان بالا، جهت درک بهتر عملکرد فیزیکی کوره­های قوس الکتریکی DC ، حاصل گردد و سپس با استفاده از روش­های تحلیلی و عددی، رفتار الکتریکی قوس­های DC جریان بالا به­طور تئوری مورد مطالعه و ارزیابی قرار گیرد. جهت تکمیل مطالعات فیزیکی-رفتاری قوس و ارزیابی نتایج تئوری، آزمایشاتی نیز در این خصوص انجام گرفته است که نتایج حاصله تحلیل­های تئوریکی انجام شده را تایید می­کنند. در ادامه تلاش شده تا با درنظرگیری مشخصات یک شبکه واقعی حاوی کوره قوس الکتریکی DC ، اثرات شبکه­ای و کارایی سیستم­های تغذیه متداول مورد ارزیابی قرار گیرند. جهت ارزیابی کمّی، با توجه به ظهور محسوس مولفه­های میان­هارمونیکی در شبکه­های حاوی این نوع کوره­ها، روشی جهت استخراج میزان واقعی نامتعادلی و نیز تفکیک صحیح کمیت­های مختلف توان تحت شرایط غیرسینوسی و نامتعادل و در حضور مولفه­های میان­هارمونیکی ارائه شده و سپس ضرایب اعوجاجی مناسب و جامعی نیز پایه­گذاری شده­اند. بعد از شناخت مزایا و معایب سیستم­های تغذیه متداول، جهت بهبود اثرات شبکه­ای و افزایش کارایی سیستم تغذیه کوره­های قوس الکتریکی DC و نیز سهولت در امر کنترل آن، ساختارهایی جدید پیشنهاد شده­اند. در ابتدا استفاده از ترانسفورماتورهای چندفازه در ساختارهای تغذیه متداول مورد بررسی و مطالعه دقیق قرار گرفته و نتایج حاصل از آن با نتایج مربوط به حالت سه­فازه به­طور کمّی مقایسه شده­اند. در این راستا روشی جامع جهت طراحی ترانسفورماتورهای چندفازه به­همراه مدار معادل الکتریکی آن ارائه شده است. در گام بعدی ساختاری نوین مبتنی بر مبدل­های AC-AC کنترل شده با روش مدولاسیون عرض پالس جهت تغذیه این کوره­ها پیشنهاد شده و نحوه عملکرد و همچنین تحلیل فرکانسی آن به­طور مبسوط مورد بحث قرار گرفته است. در این ساختار پیشنهادی، یک فیلتر قدرت غیرفعال اصلاح شده نیز در طرف شبکه استفاده شده است که روش طراحی آن و نیز انتخاب بهینه پارامترهای آن با درنظرگیری یک تابع هدف مناسب شرح داده شده­اند. درنهایت، کارایی سیستم تغذیه پیشنهادی از جهات مختلف با انواع متداول مقایسه شده است. در ادامه، علاوه بر ساختارهای مذکور، ساختاری مبتنی بر مبدل­های ماتریسی سه­فاز به سه­فاز، به­لحاظ قابلیت­های برجسته مبدل­های ماتریسی درخصوص بهبود ضریب­توان و کاهش سطح اعوجاجات هارمونیکی نیز مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. مبدل ماتریسی مورد استفاده، به روش مدولاسیون بردار فضایی با الگوی کلیدزنی یک­طرفه کنترل شده و سرانجام نتایج حاصل از به­کارگیری آن، با نتایج حاصل از سیستم­های تغذیه قبلی مقایسه شده است.

  دانشجو : آرش دهستانی کلاگر

  استاد راهنما : دکتر عباس شولایی

  اعضاء هیات داوری: دکتر حسین محسنی ؛ دکتر جعفر میلی­منفرد؛ دکتر حیدرعلی شایانفر؛ دکتر داود عرب خابوری؛ دکتر علیرضا جلیلیان

  تاریخ دفاع: سه­شنبه 12/6/92 ساعت: 15عصر

  محل: دانشکده برق، طبقه سوم، سالن ابن­سینا