なぜフレキシブルAC伝送システムが必要なのですか？

従来のAC送電システムでは、AC電力を転送する能力は、熱制限、過渡安定度制限、電圧制限、短絡電流制限などのいくつかの要因によって制限されます。これらの制限は、を介して効率的に送信できる最大電力を定義します。電気機器や送電線に損傷を与えることなく送電線。これは通常、電力システムのレイアウトを変更することで実現されます。ただし、これは実現可能ではなく、電力システムのレイアウトを変更せずに最大の電力伝送機能を実現する別の方法です。また、コンデンサやインダクタなどの可変インピーダンスデバイスの導入により、ソースからのエネルギーまたは電力のすべてが負荷に転送されるのではなく、一部が無効電力としてこれらのデバイスに保存され、ソースに戻されます。したがって、負荷または有効電力に転送される実際の電力量は、常に皮相電力または正味電力よりも少なくなります。理想的な伝送のためには、有効電力は皮相電力と等しくなければなりません。言い換えると、力率（有効電力と皮相電力の比率）は1でなければなりません。ここで、フレキシブルAC伝送システムの役割が生まれます。

“ゲートSRラッチ真理値表 ”

FACTSの詳細に進む前に、力率について簡単に説明しましょう。

力率とは何ですか？

力率は、回路の皮相電力に対する有効電力の比率として定義されます。

一方、力率がどうであれ、発電電力は、特定の電圧と電流を供給するように機械を配置する必要があります。発電機は、生成された電力の評価された電圧と電流に耐える能力を備えている必要があります。力率（PF）値は0.0から1.0の間です。

力率がゼロの場合、電流は完全に無効になり、負荷に蓄積された電力はすべてのサイクルでに戻ります。力率が1の場合、電源から供給されるすべての電流が負荷によって消費されます。一般に、力率は電圧の進みまたは遅れとして表されます。

ユニティ力率テスト回路

電源付きの回路は230vで、チョークはすべて直列に接続されています。力率を改善するには、コンデンサをSCRスイッチを介して並列に接続する必要があります。バイパススイッチがオフの間、チョークはインダクタとして機能し、同じ電流が両方の10R / 10W抵抗に流れます。 CTは、一次側が抵抗の共通点に接続されているものとして使用されます。 CTのもう一方のポイントは、DPDTS1スイッチの共通ポイントの1つに接続されます。 DPDTスイッチを左に動かすと、電流に比例した電圧降下が感知され、電圧が上昇します。電圧降下は遅れ電流に比例します。したがって、CTからの一次電圧は遅れ電流を提供します。

マイクロコントローラベースの制御回路を使用する場合は、ゼロ電流リファレンスを受け取り、ゼロ電圧リファレンスと比較して、時間差に基づいて力率を計算します。したがって、時差に応じて必要ありません。のSCRスイッチがオンになり、力率が1に近づくまで追加のコンデンサが切り替わります。

したがって、スイッチの位置に応じて、遅れ電流または補償電流を感知することができ、ディスプレイはそれに応じて電圧間の時間遅延、力率ディスプレイを備えた電流を提供します。

フレキシブルAC伝送システム（FACTS）とは何ですか？

に柔軟なAC伝送システム送電システムの制御性と安定性を強化し、電力伝達能力を高めるために、パワーエレクトロニクスデバイスとパワーシステムデバイスで構成されるシステムを指します。サイリスタスイッチの発明により、フレキシブルAC伝送システム（FACTS）コントローラとして知られるパワーエレクトロニクスデバイスの開発への扉が開かれました。 FACTシステムは、パワーエレクトロニクスデバイスを組み込んでネットワークに誘導電力または容量電力を導入することにより、ネットワークの高電圧側の制御性を提供するために使用されます。

4種類のFACTSコントローラー

シリーズコントローラー： シリーズコントローラは、ラインと直列に電圧を導入するコンデンサまたはリアクトルで構成されています。それらは可変インピーダンスデバイスです。彼らの主な仕事は、送電線の誘導性を減らすことです。それらは可変無効電力を供給または消費します。シリーズコントローラの例は、SSSC、TCSC、TSSCなどです。
シャントコントローラー： シャントコントローラーは、ラインと直列に電流を導入するコンデンサーやリアクトルなどの可変インピーダンスデバイスで構成されています。彼らの主な仕事は、送電線の容量を減らすことです。注入された電流は線間電圧と同相です。シャントコントローラーの例は、STATCOM、TSR、TSC、SVCです。
シャントシリーズコントローラー： これらのコントローラーは、直列コントローラーを使用して直列に電流を導入し、シャントコントローラーを使用してシャントに電圧を導入します。例はUPFCです。
シリーズ-シリーズコントローラー ：これらのコントローラーは、直列コントローラーの組み合わせで構成され、各コントローラーは直列補償を提供し、ラインに沿って実際の電力を転送します。例はIPFCです。

2種類のシリーズコントローラ

サイリスタ制御直列コンデンサ（TCSC）： サイリスタ制御直列コンデンサ（TCSC）は、シリコン制御整流器を使用して、ラインと直列に接続されたコンデンサバンクを管理します。これにより、ユーティリティは指定された回線でより多くの電力を転送できます。通常、インダクタと直列に接続され、コンデンサの両端に接続されたサイリスタで構成されます。サイリスタがトリガーされず、電流がコンデンサのみを通過するブロッキングモードで動作します。電流がサイリスタにバイパスされ、システム全体がシャントインピーダンスネットワークとして動作するバイパスモードで動作できます。

静的直列同期補償器 ：SSSCは、単にSTATCOMのシリーズバージョンです。これらは、独立したコントローラーとして商用アプリケーションでは使用されません。それらは、ラインと直列の補償電圧を導入するように、ラインと直列の同期電圧源で構成されています。それらは、ライン全体の電圧降下を増減させることができます。

2つの並列コントローラー

静的変数補償器 ：静的変数補償装置は、最も原始的で第1世代のFACTSコントローラーです。この補償器は、動的シャント補償を提供するために、リアクトルおよび/またはシャント容量性バンクを制御する高速サイリスタスイッチで構成されています。それらは一般に、ラインに容量性または誘導性リアクタンスを導入するために、パワーエレクトロニクススイッチを使用して出力を調整できるシャント接続された可変インピーダンスデバイスで構成されています。最大電力伝達能力を高めるためにラインの中央に配置することができ、負荷による変動を補償するためにラインの最後に配置することもできます。

SVCの3つのタイプは

TSR（サイリスタスイッチリアクトル） ：これは、サイリスタスイッチを使用してインピーダンスが段階的に制御されるシャント接続インダクタで構成されています。サイリスタは90度と180度の角度でのみ発射されます。
TSC（サイリスタスイッチコンデンサ） ：サイリスタを使用してインピーダンスを段階的に制御するシャント接続コンデンサで構成されています。 SCRを使用した制御方法はTSRと同じです。
TCR（サイリスタ制御リアクター） ：シャント接続されたインダクタで構成され、そのインピーダンスはSCRの点弧角遅延法によって制御され、サイリスタの点弧が制御されてインダクタを流れる電流が変化します。

STATCOM（静的同期補償器） ：DCエネルギー源、コンデンサ、インダクタなどの電圧源で構成され、サイリスタを使用して出力を制御できます。無効電力を吸収または生成するために使用されます。

シリーズシャントコントローラー-ユニファイドパワーフローコントローラー：

これらはSTATCOMとSSSCの組み合わせであり、両方が共通のDCソースを使用して組み合わされ、アクティブおよびリアクティブの両方の直列ライン補償を提供します。 AC送電のすべてのパラメータを制御します。

フレキシブルAC送電システムにSVCを使用した定常電圧制御

柔軟な回路

ゼロ交差電圧パルスを生成するには、デジタル化された電圧および電流信号が必要です。主電源からの電圧信号が取得され、ブリッジ整流器によって脈動DCに変換され、デジタル電圧信号を生成するコンパレータに渡されます。同様に、電流信号は、抵抗の両端の負荷電流の電圧降下をとることによって電圧信号に変換されます。このAC信号は再び電圧信号としてデジタル信号に変換されます。次に、このデジタル化された電圧および電流信号がマイクロコントローラーに送信されます。マイクロコントローラは、電圧と電流のゼロ交差点間の時間差を計算します。その比率は力率に正比例し、電力の範囲を決定します。同様に、サイリスタスイッチリアクトル（TSR）を使用すると、電圧安定性を向上させるためにゼロクロス電圧パルスを生成することもできます。

SVCによるフレキシブルAC伝送システム

上記の回路は、SVCを使用して送電線の力率を改善するために使用できます。プログラムされたマイクロコントローラから適切に制御されたシャント補償に基づくサイリスタスイッチトキャパシタ（TSC）を使用します。これは力率を改善するのに役立ちます。誘導性負荷が接続されている場合、負荷電流が遅れているため、力率が遅れています。これを補償するために、ソース電圧につながる電流を引き込むシャントコンデンサが接続されています。その後、力率の改善が行われます。ゼロ電圧パルスとゼロ電流パルスの間のタイムラグは、8051シリーズのマイクロコントローラに供給されるコンパレータモードのオペアンプによって適切に生成されます。

FACTSコントローラーを使用すると、無効電力を制御できます。サブ同期共振（SSR）は、特定の悪条件下での直列補償に関連する可能性のある現象です。 SSRの除去は、FACTSコントローラーを使用して実行できます。 FACTSデバイスの利点は、経済的利益、供給品質の向上、安定性の向上などです。

フレキシブルAC送電システムの問題とその解決方法

のために AC電源の柔軟な伝送、ソリッドステートデバイスは、力率の改善やAC伝送システムの限界を引き上げるために使用される回路に組み込まれることがよくあります。ただし、主な欠点は、これらのデバイスが非線形であり、システムの出力信号に高調波を誘発することです。

AC伝送システムにパワーエレクトロニクスデバイスが含まれているために発生する高調波を除去するには、電流源パワーフィルタまたは電圧源パワーフィルタであるアクティブフィルタを使用する必要があります。前者は、ACを正弦波にすることを含みます。この手法は、電流を直接制御するか、フィルタコンデンサの出力電圧を制御することです。これは、電圧調整または間接電流制御方法です。有効電力フィルタは、大きさが等しいが、負荷によって引き出される高調波電流と位相が逆の電流を注入するため、これら2つの電流は互いに打ち消し合い、ソース電流は完全に正弦波になります。有効電力フィルタには、非線形負荷による出力信号の高調波電流成分を相殺する高調波電流成分を生成するパワーエレクトロニクスデバイスが組み込まれています。一般に、有効電力フィルタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタとDCバスコンデンサによって電力が供給されるダイオードの組み合わせで構成されます。アクティブフィルタは、間接電流制御方式を使用して制御されます。 IGBTまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、BJTとMOSFETの両方の機能を組み込んだ電圧制御バイポーラアクティブデバイスです。 AC伝送システムの場合、シャントアクティブフィルターは高調波を除去し、力率を改善し、負荷のバランスをとることができます。

変圧器の電力管理

問題文：

1.慢性的な高電圧は、ほとんどの場合、商用送電および配電システムの電圧降下の過度の補正に起因します。導体の電圧降下はどこでも一般的な状況です。しかし、郊外や地方など、電気負荷密度が低い場所では、長い導体が問題を拡大します。

2.インピーダンスにより、電流が増加して需要を満たすと、導体の長さに沿って電圧が低下します。電圧降下を補正するために、ユーティリティは、負荷時タップ変更電圧レギュレータ（OLTC）とライン降下補償電圧レギュレータ（LDC）を使用して、電圧をブースト（上昇）またはバック（下降）します。

3. OLTCまたはLDCに最も近い顧客は、ユーティリティがラインの遠端でそれらの顧客の導体電圧降下を克服しようとするときに過電圧を経験する可能性があります。

4.多くの場所で、負荷による電圧降下の影響は、負荷需要が最も低いときに電圧レベルが最も高くなる毎日の変動として見られます。

5.時間とともに変化する負荷と伝搬の非線形性により、システムに大きな外乱が入り、消費者ラインにも入り、システム全体が不健全になります。

6.高電圧の問題のあまり一般的でない原因は、電圧をブーストして電圧レベルの低下を相殺するように設定されたローカル変圧器によって引き起こされます。これは、配電線の端に重い負荷がかかる施設で最も頻繁に発生します。重い負荷が動作しているときは、通常の電圧レベルが維持されますが、負荷が遮断されると、電圧レベルが急上昇します。

“電圧を12vから5vに下げる方法 ”

7.奇妙な出来事の間、変圧器はそれらの巻線の過負荷と短絡のために燃え尽きます。また、内部巻線を流れる電流レベルの上昇により、油温が上昇します。これにより、配電用変圧器の電圧、電流、または温度が予期せず上昇します。

8.電気機器は、製品の特定の標準電圧で動作して、指定されたレベルのパフォーマンス、効率、安全性、および信頼性を実現するように設計されています。指定された電圧レベル範囲を超えて電気機器を操作すると、誤動作、シャットダウン、過熱、早期故障などの問題が発生する可能性があります。たとえば、プリント回路基板は、定格電圧を超えて操作すると寿命が短くなることが予想されます。長期間。