انواع ادوات FACTS

انواع ادوات FACTS:
ادوات FACTS مختلفی برای تحقق کاربردهای مشخص معرفی شده اند. در اینجا ما در مورد پرکاربردترین ادوات FACTS یا کنترل کننده همانطور که در زیر ذکر شده است بحث خواهیم کرد.

جبران ساز سری:

• خازن سری کنترل شده با تریستور (TCSC).
• راکتور سری کنترل شده با تریستور (TCSR).
• خازن سری سوئیچ شده با تریستور (TSSC).
• جبران کننده سری سنکرون استاتیک (SSSC).

جبران ساز شنت:

• جبران کننده استاتیک توان راکتیو (SVC).
• راکتور کنترل شده با تریستور (TCR).
• خازن سوئیچ شده با تریستور (TSC).
• راکتور سوئیچ شده با تریستور (TSR).
• جبران کننده سنکرون استاتیک (STATCOM).

جبران کننده سری-سری:

• کنترل کننده پخش توان به هم پیوسته (IPFC).

جبران کننده سری-شنت:

• کنترل کننده پخش توان یکپارچه (UPFC).

در ادامه، به طور خلاصه هر نوع جبران کننده را معرفی می کنیم.

خازن سری کنترل شده با تریستور (TCSC):
در این روش، راکتانس خازنی به صورت سری با سیستم قدرت وصل می شود و شامل یک بانک خازنی است که در آن، چندین خازن به صورت سری-موازی وصل می شوند. بانک خازنی به طور موازی با راکتور کنترل شده با تریستور متصل می شود و برای ایجاد یک ظرفیت خازنی سری متغیر و صاف به کار می رود.

از تریستورها برای کنترل امپدانس سیستم استفاده می شود. امپدانس کل مدار را می توان با کنترل زاویه آتش یک تریستور کنترل کرد. نمودار بلوکی ساده آن در شکل زیر نشان داده شده است.

راکتور سری کنترل شده با تریستور (TCSR):
این تجهیز، یک دستگاه جبران کننده سری است که یک راکتانس القایی متغیر صاف را فراهم می کند. TCSR همان TCSC است، با این تفاوت که خازن با راکتور تعویض می شود. هنگامی که زاویه آتش 180 درجه باشد، عملکرد راکتور متوقف می شود و وقتی زاویه آتش کمتر از 180 درجه باشد، در مدار خواهد بود. نمودار پایه راکتور سری کنترل شده با تریستور (TCSR) در شکل زیر نشان داده شده است.

خازن سری سوئیچ شده با تریستور (TSSC):
این روش جبران سازی مشابه TCSR است. در TCSR، توان با کنترل زاویه آتش یک تریستور کنترل می شود. از این رو، کنترل پله پله را فراهم می کند. اما در مورد TSSC، تریستور فقط می تواند روشن یا خاموش باشد و زاویه آتش وجود ندارد. بنابراین، خازن کاملاً متصل یا کاملاً از خط جدا شده است. این امر موجب می شود هزینه تریستور و هزینه کنترل کننده کاهش یابد. نمودار پایه TSSC مشابه مدار TCSC است.

جبران کننده سری سنکرون استاتیک (SSSC):
روش SSSC یک روش جبران سازی سری است که در سیستم انتقال مورد استفاده قرار می گیرد. پخش توان از طریق خط انتقال با کنترل امپدانس معادل خط انتقال تنظیم می شود. ولتاژ خروجی SSSC کاملاً کنترل می شود و مستقل از جریان خط است. از این رو با کنترل ولتاژ خروجی SSSC می توان مقاومت امپدانس خط را کنترل کرد.

جبران کننده سری سنکرون استاتیک، به عنوان یک ژنراتور سنکرون استاتیک که به صورت سری با خط انتقال متصل است، در نظر گرفته می شود. هدف این سیستم افزایش یا کاهش افت ولتاژ در طول خط است. از این رو پخش توان را از طریق خط انتقال کنترل می کند.

این سیستم ولتاژ را عمود بر با جریان خط تزریق می کند. اگر ولتاژ منبع تغذیه نسبت به جریان پیش فاز باشد، جبران سازی خازنی را انجام می دهد و اگر ولتاژ منبع تغذیه نسبت به جریان پس فاز باشد، جبران سازی سلفی تأمین می شود. شکل زیر نمودار پایه SSSC را نشان می دهد.

جبران کننده سنکرون استاتیک (STATCOM):
STATCOM یک مبدل ولتاژ مبتنی بر الکترونیک قدرت است که می تواند برق را در سیستم انتقال با منبع یا سینک توان راکتیو تنظیم کند.

همچنین از آن برای تأمین توان اکتیو به خط انتقال استفاده می شود. به طور کلی، STATCOM در خط انتقالی مورد استفاده قرار می گیرد که دارای ضریب توان بسیار کم و تنظیم ولتاژ ضعیف است. جبران کننده سنکرون استاتیک رایج ترین تجهیز برای بهبود پایداری ولتاژ سیستم قدرت است.

STATCOM از خازن شارژ شده به عنوان منبع ورودی DC استفاده می کند و آن را توسط اینورتر کنترل شده با ولتاژ به خروجی با ولتاژ AC سه فاز تبدیل می کند. خروجی اینورتر با توان AC سیستم قدرت سنکرون می شود. اینورتر از طریق اتصال موازی با خط انتقال با ترانسفورماتور کوپل متصل می شود. با کنترل خروجی اینورتر می توان خروجی STATCOM را کنترل کرد. مدار پایه STATCOM در شکل زیر نشان داده شده است.

کنترل کننده پخش توان به هم پیوسته (IPFC):
در این نوع روش جبران سازی، تعدادی مبدل با یک لینک DC مشترک متصل می شوند و هر مبدل به یک خط جداگانه وصل می شود.

بنابراین، این تکنیک جبران سازی فقط در یک سیستم انتقال چندخطه استفاده می شود. مبدل ها همچنین قادر به انتقال توان اکتیو هستند. بنابراین، در این روش، هر دو توان اکتیو و راکتیو می توانند بین خطوط منتقل شوند. مدار پایه IPFC در شکل زیر نشان داده شده است.

کنترل کننده پخش توان یکپارچه (UPFC):
این کنترل کننده ترکیبی از STATCOM و SSSC با یک لینک ولتاژ DC مشترک است و برای ایجاد جریان از یک جفت پل کنترل پذیر سه فاز استفاده می شود.

این جریان با استفاده از ترانسفورماتور وارد خط انتقال می شود. از UPFC برای بهبود پایداری ولتاژ، پایداری زاویه توان و میرایی سیستم استفاده می شود.

کنترل کننده پخش توان یکپارچه می تواند توان حقیقی یا اکتیو و راکتیو را در خط انتقال کنترل کند. در شرایط غیرعادی، UPFC کار نخواهد کرد و تنها با یک منبع سینوسی متعادل کار می کند.

این مدار برای حذف نوسانات سیستم قدرت و بهبود پایداری گذاری آن به کار می رود. مدار پایه UPFC در شکل زیر نشان داده شده است.