شبیه سازی مقاله Analysis of operation of class e zvs resonant inverter

شبیه سازی مقاله Analysis of operation of class e zvs resonant inverter به همراه گزارش کار و ترجمه در نرم افزار متلب

دانلود اصل مقاله انگلیسی

دانلود در ادامه مطلب

استانداردهای شبکه های هوائی -کابل خودنگهدار فشار متوسّط

هدف از تدوین این استاندارد تعیین مشخصات فنی، ساختار، ابعاد و روش های آزمون کابل خودنگهدار فشار متوسط با عایق پلی اتیلن شبکه ای شده، دارای شیلد فلزی و غلاف بیرونی از پلی اتیلن دانسیته بالا و سیم لخت نگهدارنده فولاد گالوانیزه است.

شایان ذکر است که به منظور تنوع زدایی تنها چهار سطح مقطع برای ارایه مشخصات فنی، ابعاد و روشهای آزمون استاندارد شده و جداول مشخصات آنها برای دو سطح ولتاژ ۱۱ و ۲۰ و ۳۳ کیلوولت ارایه شده اند. داده های توصیه شده برای انتخاب و معیارهای ارزیابی فنّی در جداول ۲ و ۳ ارایه شده اند.

دانلود استاندارد

کابل خودنگهدار فشارمتوسط

کابل خودنگهدار هوایی فشار متوسط تنها خطوط هوایی عایق شده به صورت سه رشته کابلِ تکفاز پیچیده شده به دور یک رشته سیم فولادی نگهدارنده (یا مسنجر) لخت می باشد که اصطلاحاً کابل بهم تابیده شده هوایی( ABC) می باشد.که در ایران به کابل خودنگهدار معروف است.

در استاندارد ایران فقط نوع شبکه کابل خودنگهدار فشار متوسط دارای شیلد فلزی (شیلد زمین شده) تعریف شده است که در سطوح ولتاژ نامی ۲۰،۱۱ و ۳۳ کیلوولت قابل استفاده اند.

تذکر

در بعضی از مناطق کشور شبکه فشار متوسط ۱۱ کیلوولت وجود دارد. که بمنظور امکان توسعه آتی و جلوگیری از تنوع سطوح ولتاژی از استاندارد کابل های خودنگهدار ۲۰ کیلوولت در آن خطوط استفاده خواهد شد.

مشخصات عمومی کابل خودنگهدار فشار متوسط

این کابل هوایی شامل سه کابل تک رشته ای می باشد که به دور یک سیم نگهدارنده فولادی (مسنجر) تابیده شده است. کابل های خود نگهدار فشار متوسط در سطح مقطع های مختلف قابل تولید هستند . اندازه های استاندارد صنعت برق ایران شامل کابل های سه فاز مجزای ۳۵، ۵۰ ،۷۰ ،۱۲۰ و ۱۵۰ میلیمتر مربع است. این نوع از خط هوایی عایق شده اساساً ساختاری مشابه با کابل های زمینی ساخته شده بر طبق استاندارد(۲-۶۰۵۰۲-IEC ) را دارد و اگر شیلد فلزی آنها به طور مؤثر زمین شده باشد، امکان حفاظت جان افراد به طور قابل توجه افزایش می یابد. این نوع از خطوط در مقابل عوارض طبیعی، نور خورشید و اشعه ما وراء بنفش قرار دارند و ضروری است که عایق بیرونی آن در مقابل این عوامل مقاوم باشد. این امر مهمترین تفاوت ساختاری این کابل و کابل های زمینی محسوب می شود. اطلاعات مربوط به لایه های تشکیل دهندۀ کابل تکفاز خودنگهدار فشار متوسط بر طبق شکل( ۱) عبارتند از:

۱-  هادی

هادی کابل خودنگهدار فشار متوسط باید مقطع گرد داشته باشد و از جنس رشته های آلومینیومی غیر آلیاژی چند مفتولی به تعداد و قطر مشخص شده در جداول ( ۲ و ۳) و به هم تابیده و فشرده باشد.

دیگر مشخصات هادی آلومینیومی غیر آلیاژی به شرح زیر است:

– استحکام کششی رشته های هادی طبق جدول شماره ۱ خواهد بود.

– مقاومت ویژه در دمای۲۰ درجه سانتیگراد نباید از ۲۶۴/۲۸ نانو اهم متر بیشتر باشد.

– طول تاب لایۀ بیرونی هادی ها ۱۴-۱۰ برابر قطر هادی تابیده شده خواهد بود.

– جهت پیچش آخرین لایه هادی، راستگرد، و جهت تاب هر لایه، مخالف لایۀ قبل خواهد بود.

– تعداد و قطر تقریبی رشته های تشکیل دهنده هادی ها باید مطابق با جداول ۲ و  ۳ باشد.

– هادی قبل از روکش باید خشک و عاری از گریس یا هرگونه روغن روانکاری دستگاه ها باشد.

۲- پوشش نیمه رسانای روی هادی کابل خودنگهدار فشار متوسط

لایه ای اکسترود شده از مواد نیمه رسانا با با ترکیب پلی اتیلن شبکه ای شده ای است که وظیفۀ یکنواخت سازیِ میدان الکتریکی و کاهش تخلیه های جزئی را بر عهده دارد و طبق استاندارد ۲ IEC 60502-   مستقیماً بر روی هادی بکار برده می شود. این پوشش باید به طور کامل به عایق بچسبد و عاری از هرگونه سطوح ناصاف باشد و در صورت نیاز به راحتی از روی هادی برداشته شود. شایان ذکر است که حداقل ضخامت این لایه ۳۰/۰ میلیمتر و مقدار متوسط ضخامت توصیه شده ۸۰/۰ میلیمتر است.

۳ – عایق

برای ایجاد خاصیت عایق الکتریکی بر روی لایه نیمه رسانای هادی، موادی از جنس پلی اتیلن شبکه ای شده (XLPE) به صورت اکسترود شده طبق استاندارد IEC 60502- 2 کشیده می شود. ضخامت این لایه برای انواع هادی ها باید مطابق با جداول  ۲ و  ۳ باشد. عدم یکنواختی ضخامت عایق نباید از ۱۵/۰ بیشتر شود.

۴- پوشش نیمه رسانای روی عایق

یک لایه اکسترود شده از مواد نیمه رسانا است که طبق استاندارد روی عایق اصلی کابل کشیده می شود تا ضمن تقویت خواص عایقی، سبب یکنواختی میدان الکتریکی گردد. لایه بیرونی آن می تواند با یک لایه نوار نیمه رسانا به صورت مارپیچ پوشیده شود. ویژگی های این پوشش نیمه رسانای خارجی مطابق با استاندارد IEC 60502-2 خواهد بود . ضخامت این لایه حداقل ۶/۰ میلیمتر است.

۵-  نوار جداکننده

یک لایه نوارپیچی نیمه رسانا است که بر روی نیمه رسانای عایق هر هسته مرکزی کابل Core قرار می گیرد. این لایه با دو میلیمتر یا ده درصد پهنای آن هم پوشانی خواهد داشت (هر کدام که بزرگتر باشد( حدّاقل ضخامت این لایه قبل از استفاده باید ۱/۰ میلیمتر باشد.

۶- شیلد (حفاظ) فلزّی

یک لایه فلزی تشکیل شده از رشته سیم های مسی هم مرکز با یک نوار مسی پیچیده شده به صورت مارپیچ به دور هسته کابل است. قطر نامی رشته سیم های مسی باید یکسان باشد و حداکثر اختلاف قطر ه ای آن نباید بیشتر از ۵ درصد باشد. ضریب تاب لایه حفاظ فلزی نباید بیشتر از ۱۰ برابر قطر رشته تابیده شده باشد. سطح مقطع معادل شیلد برای کابل های تا مقطع هادی ۱۵۰ میلیمتر مربع ترجیحاً به تعداد ۲۸ رشته با قطر ۸۵/۰ معادل ۱۶ میلیمتر مربع می باشد. معیار پذیرش این لایه فلزی طبق جدول مقاومت الکتریکی هادی در استاندارد ۶۰۲۲۸-IEC است.

یاد آوری: تعداد و قطر رشته شیلد فلزی می تواند متفاوت از مقادیر بالا باشد به شرط آنکه فاصله بین دو رشته مسی بیشتر از ۴ میلیمتر نباشد.

۷- نوار جدا کننده غلاف از شیلد فلزّی

با پیچش نواری مناسب که بتواند پلی استر، پلی پروپیلن و یا هر پلاستیک مناسب دیگری را از هم جدا کند، عمل جداسازی هر رشته هسته مرکزی و آماده سازی آن برای پوشش غلاف فراهم می گردد.(شکل ۳)

۸- غلاف (روکش بیرونی)

به عنوان لایه آخر، یک روکش با استفاده از پلی اتیلن سیاه رنگ با دانستیته بالا (HDPE) و مقاوم در مقابل شرایط محیطی (U.V) از نوع Class C-J4 طبق استاندارد ASTM D1248  کشیده می شود .ضخامت متوسّط این غلاف طبق جداول  ۲ و ۳ است و حفاظت بیرونی کل مجموعه را بر عهده دارد. معمولاً بر روی این روکش مشخصات کابل و علامت شناسایی فاز درج می شود.

سیم  نگهدارنده

سیم نگهدارنده لخت باید از رشته سیم های فولادی گالوانیزه مطابق با استاندارد ۴۹۸ ASTM B با پوشش ساخته شوند. تعداد و قطر رشته ها براساس جدول شماره ۴ برای کابل های خودنگهدار فشار متوسّط ایران استاندارد شده اند. برای کاربرد در مناطقی که خطر خوردگی هادی زیاد است، می توان از هادی های فولادی با پوشش آلومینیومی  (Steel Clad Aluminum) استفاده کرد.

کابل های خودنگهدار در مقابل ولتاژهای اضافی ناشی از اصابت صاعقه، با ارتِ کردن سیم نگهدارنده حفاظت می شوند. سیم نگهدارنده باید در فواصل کمتر از ۵۰۰ متر زمین شده باشد تا احتمال بروز جرقّه و تخلیه صاعقه بین فازهای نزدیک به سیم زمین (سیم نگهدارنده) کاهش یابد.

همان طوری که در شکل ( ۱) مشخّص شده است این نوع کابل ها دارای یک سیم نگهدارنده از

مفتول های به هم تابیده فولاد گالوانیزه است. با توجه به این که سیم نگهدارنده عهده دار تحمل نیروهای مکانیکی است ضروری است که هادی های کابل های فاز صرفاً از جنس آلومینیوم باشند . سیم نگهدارنده وظیفه ارت الکتریکی شبکه را بر عهده دارد.

اطلاعات فنی سیم های نگهدارنده استفاده شده در کابل های فشار متوسط خودنگهدار در جدول ۴ آورده شده اند. این سیم ها در تعیین فلش و کشش کابل خودنگهدار نقش اصلی را ایفا می کنند. طول تاب لایۀ بیرونی سیم های فولادی ۱۶-۱۰ برابر قطر بیرونی و جهت پیچش لایۀ بیرونی سیم نگهدارنده راستگرد است.

۱۰- طریقه پیچش

سه رشته کابل تکفاز طوری به دور سیم نگهدارنده پیچیده می شود که طول گام پیچش کمتر از ۲۲ برابر و بیشتر از ۲۵ برابر قطر تمام شده مجموع کابل نشود. جهت تاب رشته های کابل چپگرد است.

همچنین می توانید استانداردهای شبکه های هوایی توزیع برق روکشدار که مربوط به کابل های خود نگهدار فشار متوسط است، را مطالعه فرمایید.

سیستم انتقال HVDC

HVDC یا سیستم های انتقال توان جریان مستقیم ولتاژ بالا، با سیستم های معمول جریان متناوب متفاوت است و به عنوان سیستمی برای انتقال توان های زیاد به کار می رود. این سیستم اولین بار در دهه ۱۹۳۰م در سوئد در ASEA به وجود آمد و اولین نصب تجاری آن در اتحاد جماهیر شوروی بین دو شهر مسکو و کاشیرا و نیز یک سیستم ۱۰ تا ۲۰ مگاواتی در گاتلند سوئد در سال ۱۹۵۴م انجام شد.

افزایش انتقال AC

در انتقال توان الکتریکی، انتقال به روش DC بیش از آنکه یک قاعده باشد یک استثناست. محیط هایی وجود دارد که سیستم انتقال جریان مستقیم در آنها راه حل متعارف است مانند کابل های زیر دریا و در اتصالات بین سیستم های غیر سنکرون (با فرکانس های مختلف). اما برای اغلب شرایط موجود انتقال توان به صورت جریان متناوب کماکان مناسب است.
در تلاش های اولیه انتقال توان الکتریکی، از جریان مستقیم استفاده می شد. اما به هر حال در این دوران سیستم جریان متناوب برای انتقال توان بین نیروگاه ها و ماشین آلات استفاده کننده از این انرژی بر سیستم انتقال توان جریان مستقیم فائق آمد. مزیت اصولی سیستم جریان متناوب قابلیت استفاده از ترانسفورماتور برای انتقال موثر سطح ولتاژ به کار رفته در توان انتقالی بود.
با توسعه ماشین های جریان متناوب موثر، مانند موتور القایی، استفاده از جریان متناوب معمول شد. ( جنگ جریان ها را مشاهده کنید.)

توانایی انتقال سطح ولتاژ یک امر مهم اقتصادی و فنی است که بایستی مد نظر قرار گیرد، با وجود اینکه ولتاژهای بالا سخت تر مورد استفاده واقع می شوند و خطرناک تر هستند، اما سطح جریان پایین تری که برای ولتاژ های بالا مورد نیاز است، برای یک سطح توان معین منجر به استفاده از کابل های کوچکتر و تلفات توان کمتری به صورت گرما می شود. انتقال توان همچنین می تواند توسط ولتاژ حداکثر محدود شود.
یک خط جریان مستقیم که در ولتاژ حداکثری برابر یک خط جریان متناوب کار می کند، می تواند توان بسیار بیشتری را به نسبت جریان متناوب تحت این محدودیت ولتاژ حمل کند. بنابراین با مناسب بودن ولتاژ بالا برای انتقال توان زیاد و مناسب بودن ولتاژ پایین تر برای بهره برداری های صنعتی و داخلی، استفاده از سیستم جریان متناوب به دلیل قابلیت تبدیل سطح ولتاژ آن به سطوح مختلف، برای انتقال توان عام شد.
هیچ وسیله معادلی برای ترانسفورماتور در جریان مستقیم وجود ندارد و بنابراین به کارگیری ولتاژ مستقیم بسیار مشکل تر است.

مزیت های HVDC بر انتقال جریان متناوب

علی رغم اینکه سیستم انتقال توان جریان متناوب غالب است اما در برخی از کاربردها، HVDC ترجیح داده می شود:

• کابل های زیر دریا (مانند کابل ۲۵۰ کیلومتری بین سوئد و آلمان) انتقال توان زیاد در مسافت های بلند از یک نقطه به یک نقطه دیگر و بدون تپ های میانی، برای مثال در مناطق دور افتاده.
• افزایش ظرفیت یک شبکه برق در شرایطی که نصب سیم های اضافی مشکل زا یا هزینه بردار است.
• امکان انتقال توان بین سیستم های توزیع غیر سنکرون جریان متناوب.
• کاهش سطح مقطع سیم کشی و دکل های برق برای یک ظرفیت انتقال داده شده. HVDC می تواند در هر هادی توان بیشتری را انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی داده شده ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از حداکثر ولتاژ در یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ ضخامت عایق و فاصله گذاری بین هادی ها را تعیین می کند.

خطوط بلند زیر دریا دارای ظرفیت خازنی بالایی هستند. این امر موجب می شود که توان جریان متناوب به سرعت و به شدت به صورت تلفات راکتیو و دی الکتریک حتی در کابل های با طول ناچیز تلف شود. HVDC می تواند توان بیشتری در هر هادی انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از ولتاژ حداکثر یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ تعیین کننده ضخامت عایق به کار رفته و فاصله بین هادی هاست. این روش، استفاده از سیم ها و مسیرهای موجود را برای انتقال توان بیشتر در منطقه ای که مصرف توانش بالاتر است را ممکن می سازد و موجب کاهش هزینه ها می شود.

مزیت های احتمالی بهداشتی سیستم HVDC بر سیستم جریان متناوب

برای مدتی این گمان وجود داشت که بین میدان القایی یک جریان متناوب (خصوصاً در فرکانس های عمومی خطوط که ۵۰ و ۶۰ هرتز است) و امراض خاصی ارتباط وجود دارد. یکی از خواص سیستم جریان مستقیم این است که دیگر چنین میدان های مغناطیسی متناوبی وجود ندارند. اخیرا در مطالعات آزمایشگاهی نشان داده شده است که چنین میدان های متناوبی منجر به افزایش اشباع رادیکال های آزاد در جرم خون حیوانات می شود (این افزایش می تواند توسط آنتی اکسیدان ها جلوگیری شود). رادیکال های آزاد به عنوان علل احتمالی تعدادی از بیماری ها شناخته شده اند. مزایای این سیستم تنها شامل آنهایی می شود که در معرض خطوط انتقال زندگی می کنند چرا که مشکلات احتمالی میدان های مغناطیسی با انتقال جریان متناوب جریان زیاد و نیز ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورهای مرتبط با این جریان و حتی وسایل خانگی عادی مانند ماشین اصلاح الکتریکی با سیم پیچ و (خصوصا) مسواک های الکتریکی که به صورت القایی شارژ می شوند، ارتباط دارد.

اتصالات بین شبکه های جریان متناوب

با به کار گیری فن آوری تریستور تنها شبکه های جریان متناوب سنکرون را می توان به هم متصل کرد؛ یعنی شبکه هایی که با سرعت یکسان و فاز مشابه نوسان می کنند. بسیاری از مناطقی که مایل به اشتراک گذاشتن توان هایشان هستند دارای شبکه ای غیر سنکرون هستند.
ارتباطات جریان مستقیم به چنین مناطقی این امکان را می دهد که به هم متصل شوند. اما بهر حال سیستم های جریان مستقیمی که بر پایه ترانزیستورهای IGBT هستند اتصال سیستم های غیر سنکرون جریان متناوب را ممکن می سازند و نیز امکان کنترل ولتاژ متناوب و عبور توان راکتیو را فراهم می آورند. حتی یک شبکه سیاه را می توان به این روش به شبکه مورد نظر متصل کرد.

سیستم های تولید توان نظیر باتری های فتو ولتایی تولید جریان مستقیم می کنند. توربین های آبی و بادی تولید جریان متناوبی در فرکانسی وابسته به سرعت شاره ای که آنرا به حرکت در می آورد، می کنند. در حالت اول جریان مستقیم ولتاژ بالا را می توان مستقیما برای انتقال توان به کار برد. در حالت دوم ما دارای یک سیستم غیر سنکرون هستیم که به همین دلیل پیشنهاد می شود که از یک اتصال جریان مستقیم استفاده کنیم. در هر یک از این حالات ممکن است که تشخیص داده شود که انتقال HVDC مستقیما از نیروگاه تولید کننده به کار ببرند به ویژه در صورتی که سیستم در مناطق نامساعد قرار داشته باشد.
به طور کلی یک خط توان HVDC دو منطقه جریان متناوب از شبکه توزیع برق را به هم متصل می کند.

سیستم آلات تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم گران هستند و هزینه قابل توجهی را در انتقال توان به خود اختصاص می دهند.
تبدیل از جریان متناوب به جریان مستقیم را یک سو سازی و تبدیل از جریان مستقیم به جریان متناوب را اینورژن می نامند. برای فاصله ای بیش از یک فاصله معین ( که حدود ۵۰ کیلومتر برای کابل های زیر دریا و احتمالا ۶۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر برای کابل های هوایی است) کاهش هزینه ناشی از به کار گیری تجهیزات الکترونیک قدرت برای سیستم جریان مستقیم از هزینه این تجهیزات بیشتر است و عملا به کاربری این سیستم در خطوط هوایی بسیار بلند مقرون به صرفه است. چنین فاصله ای که در آن هزینه ها با درآمد ها برابر می شود را یک فاصله یربه یر (مساوی) می نامند. علم الکترونیک همچنین اجازه این را به ما می دهد که توسط کنترل اندازه و جهت جریان توان، شبکه برق را مدیریت کنیم. بنابراین یک مزیت اضافی وجود ارتباطات HVDC پایداری افزایش یافته بالقوه در شبکه انتقال است.

یک سو سازی و اینورت کردن

اجزا یک سو کننده و اینورت کننده

سیستم های اولیه از یک سو سازهای آرک ـ جیوه استفاده می کردند که قابل اعتماد نبودند. برای اولین بار شیرهای تریستوری در ۱۹۶۰م به کار گرفته شدند. تریستور یک نیمه هادی حالت جامد مشابه دیود است اما با یک ترمینال کنترلی اضافی که از آن در یک لحظه معین در سیکل جریان متناوب برای دادن فرمان به تریستور استفاده می شود. امروزه از ترانزیستور دو قطبی گیت عایق شده (IGBT) نیز به جای تریستور استفاده می شود.
به دلیل اینکه ولتاژ در HVDC گاهاً حول ۵۰۰ کیلو ولت است و از ولتاژ شکست دستگاه های نیمه هادی بیشتر است، مبدل های HVDC با استفاده از تعداد زیادی نیمه هادی ساخته می شوند که سری شده اند. با این کار عملا ولتاژی که روی هر نیمه هادی می افتد کاهش می یابد و می توان از نیمه هادی های با ولتاژ شکست پایین تر که ارزان تر نیز هستند استفاده کرد.
برای دادن فرمان به تریستور ها نیاز به یک مدار فرمانی داریم که با ولتاژی پایین عمل می کند و می بایست از مدار ولتاژ بالای سیستم جدا شود. این کار معمولا به صورت اپتیکی یا نوری انجام می شود. در یک سیستم کنترل هایبرید تجهیزات الکترونیکی ولتاژ پایین پالس های نوری را در طول فیبرهای نوری به بخش ولتاژ بالا کنترل الکترونیکی ارسال می کنند.
یک عنصر کلید زنی کامل بدون در نظر گرفتن ساختارش عموما یک شیر خوانده می شود.

سیستم های یک سو سازی و اینورتری

یک سوسازی و اینورژن اساسا یک مکانیزم را دارا هستند. بسیاری از پست های برق بگونه ای ساخته شده اند تا بتوانند هم به صورت یک سوساز و هم به صورت اینورتر عمل کنند.
در سر جریان متناوب یک دسته از ترانسفورماتورها قرار داده می شوند که اغلب سه ترانسفورماتور تک فاز جدا از هم هستند که ایستگاه مورد نظر را از تغذیه جریان متناوب جدا می کنند تا بتوانند یک زمین محلی را ایجاد کنند و نیز تا یک ولتاژ مستقیم نهایی صحیح را تضمین کنند. سپس خروجی این سه ترانسفورماتور به یک پل یک سوساز شامل تعدادی شیر وصل می شود. ساختار اصلی شامل شش شیر است که هر سه شیر هر سه فاز را به یکی از دو سر ولتاژ مستقیم وصل می کند. اما به هر حال در این سیستم، به دلیل اینکه هر ۶۰ درجه یک تغییر فاز داریم یا به عبارتی یک ولتاژ شش پالسه داریم، هارمونیک های این ولتاژ هم قابل ملاحضه اند.

یک ساختار بهبود یافته این سیستم از ۱۲ شیر (که اغلب به عنوان سیستم ۱۲ شیره شناخته شده) استفاده می کند. در این سیستم جریان متناوب ورودی را قبل از ترانسفورماتور ها به دو بخش تقسیم می کنیم. یک بخش را به یک اتصال ستاره از ترانسفورماتورها اعمال می کنیم و بخش دیگر را به یک اتصال مثلث از ترانسفورماتورها در نظر می گیریم. در این صورت شکل موج خروجی این دو ترانسفورماتور سه فاز با هم ۳۰ درجه اختلاف فاز خواهد داشت. حال ۱۲ شیری که داریم هر یک از این دو دسته سه فاز را به ولتاژ مستقیم وصل می کنند و در این صورت هر ۳۰ درجه یک تبدیل فاز خواهیم داشت، یا یک ولتاژ ۱۲ پالسه خواهیم داشت که این به معنی کاهش قابل ملاحضه هارمونیک ها است.
علاوه بر تغییر دادن ترانسفورماتورها و شیرها، می توان توسط اجزا راکتیو، پسیو و مقاومتی مختلفی برای حذف هارمونیک های موجود بر روی ولتاژ مستقیم استفاده کرد.

نگرش کلی

قابلیت کنترل پذیری عبور جریان از طریق یک سو سازها و اینورتورهای HVDC ، کاربرد آنها در اتصالات بین شبکه های غیر سنکرون و کاربرد آنها در کابل های کارای زیر دریا به این معنی است که کابل های HVDC اغلب در مرزهای ملی و برای مبادلات توان به کار می برند.
نیرو گاه های بادی داخل آب نیز نیازمند کابل های زیر دریا هستند و توربین های آنها نیز غیر سنکرون. از خطوط انتقال HVDC می توان در برقراری اتصالات بسیار بلند بین تنها دو نقطه استفاده کرد، برای مثال اطراف اجتماعات دور افتاده سیبری، کانادا و شمال اسکاندیناوی که در این صورت کاربرد این سیستم که دارای هزینه های کمتر از خطوط معمولی است منطقی به نظر می رسد.

ساختار سیستم

یک اتصال HVDC که در آن دو مبدل AC به DC در یک ساختمان به کار رفته اند و انتقال به صورت HVDC تنها بین خود ساختمان وجود دارد به عنوان یک اتصال HVDC پشت به پشت معروف است. این یک ساختار عمومی برای اتصال دو شبکه غیر سنکرون است.

معمول ترین ساختار یک اتصال HVDC یک اتصال ایستگاه به ایستگاه است که در آن دو ایستگاه اینورتر / یک سو ساز توسط یک اتصال اختصاصی HVDC به هم متصل می شوند. این اتصالی است که به صورت زیادی در اتصال شبکه های غیر سنکرون در خطوط انتقال بلند و در کابل های زیر دریا به کار می رود.
سیستم انتقال توان چند ترمیناله (که از سه ایستگاه یا بیشتر استفاده می کند) HVDC هم به علت هزینه های بالای ایستگاه های مبدل و اینورتر، از دو سیستم دیگر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار ترمینال های چندگانه می تواند سری یا موازی و یا هیبرید (ترکیبی از سری و موازی) باشد. از ساختار موازی برای ایستگاه های با ظرفیت بالا استفاده می شود در حالی که از ساختار سری برای ایستگاه های با ظرفیت کمتر استفاده می شود.
سیستم های تک قطبی نوعا ۱۵۰۰ مگا وات را حمل می کنند.

یک اتصال دو قطبی از دو سیم استفاده می کند، یکی در پتانسیل بالای مثبت و دیگری در پتانسیل بالای منفی. این سیستم دارای دو مزیت نسبت به اتصال تک قطبی است:
اول اینکه می تواند توانی معادل دو برابر سیستم تک قطبی حمل کند که نوعا برابر ۳۰۰۰ مگا وات است ( جریان یکی است اما اختلاف پتانسیل بین سیم ها دو برابر است).
دوم اینکه این سیستم می تواند با وجود خطا در یکی از سیم ها، و با استفاده از زمین به عنوان یک مسیر بازگشت به کار خود ادامه دهد.

اتصالاتHVDC چند ترمیناله که بیش از دو نقطه را به هم متصل می کنند ممکن هستند اما بندرت یافت می شوند. یک مثال از این اتصالات سیستم ۲۰۰۰ مگاواتی Hydro Quebec است که در سال ۱۹۹۲ م افتتاح شد.

زمین کردن برجها در خطوط انتقال Earthing System

۱- مقدمه :

شبکه های هوائی خطوط انتقال انرژی به دلیل گستردگی و داشتن طول زیاد بالاجبار از مناطق مختلفی عبور نموده و همواره در معرض عوامل جوی و از جمله مهمترین آنها اصابت صاعقه قرار دارند . از جانب دیگر به دلیل ارتفاع نسبتاً بلند برجها و هادی بودن کل سیستم ، نسبت به اغلب تأسیسات و عوارض مجاور خود جهت برخورد صاعقه مستعدتر می باشند .

در صورت اصابت صاعقه به برج و بالا بودن مقاومت پای زمین برجها و در نتیجه عدم تخلیه انرژی موج حاصل از صاعقه ، ولتاژ نوک کراس آرمها بالا رفته و در صورت رسیدن به ولتاژ شکست عایقی زنجیره مقره منجر به شکست ایزولاسیون و تشکیل یک کانال یونیزه هادی بین هادی و برج خواهد شد . با تشکیل کانال یونیزه فوق بین هادی و برج و ایجاد ارتباط الکتریکی بین آنها نیز قوس الکتریکی ( ARC ) تولید می گردد .

قوس اخیر که به آن قوس برگشتی ( B.F.O ) می گویند بسیار خطرناک بوده و منجر به بروز اتصالی فرکانس ۵۰ و عمل کلیدها خواهد گردید و در نتیجه خط بدون برق خواهد شد . لذا بایستی حتی الامکان از بروز چنین حالتی در شبکه انتقال ممانعت بعمل آورده و یا احتمال بروز آن را بسیار کاهش داد .

یکی از عملی ترین راهها برای اینکار کاهش مقاومت پای برجها می باشد تا بدینوسیله مسیری مناسب جهت تخلیه انرژی موج صاعقه به زمین فراهم گردد .

۲- روشهای کاهش مقاومت الکتریکی زمین :

برای کاهش مقاومت زمین پای برجها و رساندن آن به مقدار مناسب روشهای مختلفی وجود دارد . روش مناسب برای کاهش مقاومت زمین برحسب شرایط غرافیائی محل و مشخصات زمین و خاک در آن منطقه متفاوت می باشد . بعنوان مثال روشی که در یک نقطه برای کاهش مقاومت زمین بعنوان بهترین روش محسوب می گردد ممکن است برای زمین مجاور آن بهترین روش نباشد . به همین دلیل طرق گوناگونی برای این کار بوجود آمده که برحسب شرایط زمین مورد استفاده قرار می گیرند .

شاید بتوان گفت معمولترین روش که در آن مسائل اقتصادی نیز لحاظ شده روشی است که در آن از میله های چند تکه به صورت عمقی استفاده می شود . در ادامه روش مذکور و چند روش متداول دیگر توضیح داده می شود .

بطور کلی جهت کاهش مقاومت الکتریکی زمین می توان یکی از روشها و یا ترکیبی از چند روش زیر را بکار برد :

۱-استفاده از میله های بلند عمودی و کوبیدن آنها در زمین .

۲-استفاده از الکترودهای موازی ( اتصال زمین چند میله ای ) .

۳-نصب میله های افقی در زمین .

۴-خواباندن سیم زمین و یا تسمه زمین کننده در عمق خاک .

۵-قراردادن صفحات فلزی زیرزمین .

۶-استفاده از مواد شیمیایی .

از میان روشهای ارائه شده تنها دو روش کوبیدن میله و خواباندن سیم زمین و یا ترکیبی از این دو روش جهت کاهش مقاومت پای برجهای انتقال مورد استقبال و توجه قرار گرفته و در کشور ما نیز از روشهای فوق برای اینکار استفاده می شود .

۲-۱- کوبیدن میله ( Ground Rod ) :

میله های زمین معمولاً از جنس فولاد با روکش مس می باشند . فولاد به جهت افزایش استقامت و پوشش مس به جهت هدایت بهتر استفاده شده است . سایر مشخصات میله های مورد استفاده به قرار زیرند :

طول میله حدود ( ۳- ۵/۱ ) متر .

قطر میله ها در حدود ( ۳-۲۵/۱ ) سانتی متر .

و میزان پوشش مس آنها در حدود ۳۰۰ میکرون می باشد .

مقاومت سیستم زمین پس از کوبیدن یک میله به طول L و شعاع a از رابطه زیر بدست می آید :

که در آن :

: مقاومت مخصوص خاک برحسب

L : طول میله زمین برحسب (m)

و a : شعاع میله برحسب (m) می باشد .

۲-۲- خوابانیدن سیم زمین ( Counter Poise ) :

در مواردی که جنس زمین سخت و خاک بسیار محکم باشد ، کوبیدن میله عملی نیست . در چنین مواقعی یکی از روشهای کاهش مقاومت زمین پای برجها ، روش کانترپویز می باشد .

در این روش یک یا چند سیم زمین که از یک طرف به بدنه برج متصل گردیده در امتداد مسیر خط و یا با زاویه ای نسبت به امتداد خط در زیرزمین قرار می گیرد و در نتیجه سطح تماس برج با زمین را افزایش داده و مقاومت پایه کاهش می یابد .

به سیمهای فوق که در زیر خاک به صورت طولی قرار می گیرند کانترپویز گویند .

در انتخاب کانترپویز بایستی دو عامل زیر را در نظر گرفت :

۱-امپدانس مشخصه

۲-مقاومت نفوذی

بدین معنی که در لحظات اولیه عبور موج ، سیم کانترپویز دارای امپدانس موجی زیادی بوده که مقدار آن بستگی به جنس خاک دارد و در حدود (۲۰۰-۱۵۰) اهم می باشد . پس از زمانی کوتاه این امپدانس کاهش یافته و برابر با مقاومت نفوذی سیم نسبت به زمین می گردد .

این زمان بستگی به طول سیم کانترپویز و سرعت انتشار موج دارد .

اگر بجای یک سیم از چند سیم استفاده شود امپدانس گذرا سریعتر کاهش خواهد یافت و زودتر به مقدار پایدار خود می رسد . بنابراین بهتر است بجای یک سیم طویل از چند سیم کوتاهتر و به صورت شعاعی استفاده نمود . بعنوان مثال برای یک سیم کانترپویز بطول ۳۰۰ متر ، چنانچه طول سیم یک چهارم مقدار فوق انتخاب پس از ۵/۱ میکروثانیه امپدانس سیم به مقاومت نفوذی می رسد . پس بهتر است از چهار سیم کانترپویز استفاده شود که در این صورت امپدانس موجی ۵/۳۷ اهم خواهد شد و امپدانس سیم پس از ۵/۱ میکروثانیه به مقاومت نفوذی خواهد رسید .

نکته دیگر در انتخاب کانترپویز این است که مقاومت نفوذی آن کمتر از امپدانس موج ضربه باشد . در غیر اینصورت موج انعکاس یافته و باعث می گردد مقاومت پایه بجای کاسته شدن افزایش یابد .

عمقی که سیم کانترپویز در زمین قرار می گیرد ، تأثیر چندانی در مقاومت پایه ندارد و تنها کافیست سیم را در عمقی قرار داد که از دسترس دور باشد و خصوصاً در زمینهای زراعی ، ماشین آلات کشاورزی به هنگام شخم زمین باعث خارج شدن آن از زمین نگردند .

در این روش سیمهای مسی رشته ای و یا فولاد با روکش مس را با فرمهای مختلف در اطراف پایه ها و در عمق کمی دفن می نمایند . مقاومت یک سیم به طول L و قطر d که در عمق h متری از سطح زمین دفن گردیده از رابطه زیر بدست می آید :

در رابطه فوق مقاومت مخصوص خاک برحسب بوده و هدف کاهش آن تا مقداری مناسب می باشد .

اگر بجای یک سیم از دو یا چهار سیم استفاده شود . مقاومت نهایی به صورت زیر تغییر خواهد نمود :

– اگر از دو سیم استفاده شود :

– اگر از چهار سیم استفاده شود

۲-۳- روش ترکیبی :

در صورت بالا بودن مقاومت زمین ممکن است لازم شود از ترکیب روشهای فوق یعنی خواباندن سیم و کوبیدن میله استفاده شود . بطوری که اگر مقاومت نهائی حاصل از کوبیدن میله ها و مقاومت نهایی حاصل از خواباندن سیم باشد مقاومت کل مجموعه به صورت زیر قابل محاسبه است .

۲-۴- اتصال برجها به یکدیگر :

گاهی علاوه بر روشهای فوق از اتصال برجها به یکدیگر نیز استفاده می شود که این عمل بخاطر پر هزینه بودن در کشور ما اجرا نمی گردد .

محاسبات طراحی نیروگاه خورشیدی

برای طراحی نیروگاه خورشیدی ابتدا باید میزان مصرف انرژی وسایل و محاسبات آنها را انجام بدهیم سپس با توجه به نیاز می توانیم وات و تعداد پنل خورشیدی، شارژ کنترلر، باتری خورشیدی، اینورتر، وسایل حفاظتی و کابل ها را مشخص کرد.

اجزای اصلی نیروگاه خورشیدی عبارتند از:

ماژول PV که نورخورشید رو به برق DC تبدیل می کند.

اینورتر که برق DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به برق AC مصرفی بارهای AC تبدیل می کند.

شارژ کنترلر که ولتاژ و جریان خروجی از پنل به سمت باتری را تنظیم می کند و  از باتری در مقابل شارژ و دشارژ بیش از حد حفاظت می کند که موجب افزایش طول عمر باتری می شود.

باتری که برای ذخیره انرژی مورد نیاز وسایل برقی در طول شب و در روزهای ابری مورد استفاده قرار می گیرد.

محاسبات نیروگاه خورشیدی

گام ۱:تعیین میزان مصرف توان

اولین مرحله در طراحی سیستم فتوولتاییک خورشیدی این است که کل توان و انرژی مصرفی برای تمام بارهایی که نیاز به تغذیه دارند را مشخص کنیم:

۱–۱٫ میزان وات ساعت مصرفی هر وسیله را در طی یک روز محاسبه کنید. سپس مقادیر وات ساعت های مصرفی کلیة وسایل را برای یک روز با هم جمع کنید.

برای مثال ما، وسایل برقی به قرار زیر است (انتخاب وسایل کم مصرف در سیستم خورشیدی دارای اهمیت است):

• یک لامپ فلورسنت ۱۸ وات با ۴ ساعت استفاده در روز
• یک فن ۶۰ واتی با ۲ ساعت استفاده در روز
• یک یخچال ۷۵ واتی با ۲۴ ساعت کار در روز ( که کمپرسور در ۱۲ ساعت کار می کند و در ۱۲ ساعت خاموش)

۲–۱٫ عدد بدست آمده را در ۱٫۳ (بعضا ۱٫۲ رو هم در نظر می گیرن) ضرب کنید تا میزان وات ساعتی که پنل باید در طی یک روز تولید کند بدست بیاید. (ضریب ۱٫۳ میزان تلفات انرژی در سیستم است).

گام ۲: تعیین اندازة ماژول PV

سایزهای مختلف پنل های PV مقادیر متفاوت توان تولید می کنند. هر چه اندازة پنل بزرگتر باشد به همان میزان توان بیشتری تولید خواهد نمود. برای مشخص کردن اندازة ماژول PV، باید ابتدا بیشترین توان تولیدی را بدست آوریم. بیشترین توان تولیدی یا وات پیک( Wp) بستگی به ماژول PV و آب و هوای منطقة مورد نظر دارد. بدین منظور به فاکتوری به نام “پتانسیل تابش” که در هر مکانی متفاوت است نیاز داریم. (برای مشاهده ضریب تابش در نقاط مختلف ایران کلیک کنید).

برای تعیین اندازة ماژول به طریق زیر عمل می کنیم:

۱-۲) محاسبة وات پیک کل ( Wp Total ): میزان کل وات ساعت هایی که در طول روز نیاز داریم تا توسط ماژول تولید شود ( عدد بدست آمده از قسمت ۲-۱ ) را بر ضریب تابش تقسیم کنید تا وات پیک کلی که توسط پنل ها باید تولید شود بدست آید.

با فرض در نظر گرفت ضریب تابش ۳٫۴ خواهیم داشت:

۲-۲) محاسبة تعداد پنل های مورد نیاز برای سیستم: جواب بدست آمده از قسمت ۱ – ۲ را بر توان نامی پنل هایی که در اختیار دارید تقسیم کرده و حاصل بدست آمده را به سمت عدد صحیح بزرگتر گرد کنید. جواب، تعداد پنل هایی که باید استفاده کنید را مشخص می کند.

البته باید توجه داشت که حاصل این محاسبه حداقل پنل هایی که باید استفاده کنیم را مشخص می کند. مسلماً اگر پنل های بیشتری استفاده کنیم عملکرد سیستم بهتر خواهد بود و همچنین طول عمر باطری هم افزایش خواهد یافت.

مشخصات پنل در نظر گرفته شده:
Pm = 110 wp
Vm = 16.7 Vdc
Im = 6.6 a
Voc = 20.7 v
Isc = 7.5 a

بنابراین ۴ پنل ۱۱۰ واتی در نظر گرفته می شود.

گام ۳: انتخاب اینورتر

ابتدا بگذارید از اینجا شروع کنیم که وسایل الکتریکی دو نوع هستند :

وسایل برقی معمولی (مقاومتی ): این نوع وسایل در هنگام راه اندازی جریانی زیادتر از جریان حالت دائم کار خود از مدار نمی کشند. (البته در هنگام راه اندازی کمی زیادتر جریان دریافت می کنند ولی آنقدر زیاد نیست که در محاسبات تاثیر داشته باشد)

وسایل برقی دارای موتور: این وسایل در هنگام راه اندازی یک جریان راه انداز دارند یعنی جریان هنگام راه اندازی چند برابر جریان حالت دائم کار آنهاست.

پس در انتخاب اینورتر باید به این نکته توجه کرد که وسایل ما از کدام نوع هستند. اگر وسایل برقی موتوری را می خواهیم با اینورتر راه اندازی کنیم توان راه اندازی اینورتر باید حداقل هشت برابر توان وسیله موتوری باشد تا بتواند جریان گذرا یا جریان راه اندازی موتور را تامین کند. البته راه دیگر این است که بجای چند برابر کردن توان اینورتر می توانیم از سافت استارتر استفاده کنیم .

نکته: سافت استارتر وسیله ای است برای راه اندازی آرام موتور است یعنی جریان راه اندازی را در موتور کاهش می دهد. که این عامل علاوه بر کاهش تنش های میکانیکی موتور، تنش های الکتریکی را نیز کاهش می دهد و باعث افزایش طول عمر موتور می شود.

ما فرض می گیریم که سافت استارتر برای راه اندازی موتور یخچال داریم.

نکته: توان واقعی یا توان دائم کار همانطور که از نامش معلوم است به توانی می گویند که اگر ما آن توان را برای ساعت ها از وسیله دریافت کنیم هیچ گونه افت توان، داغ شدگی یا خاموشی دستگاه را شاهد نباشیم.

در صورت نیاز به خروجی AC بایستی از یک اینورتر استفاده کنیم. نکتة بسیار مهم در انتخاب اینورتر این است که ورودی اینورتر به هیچ وجه نبایستی از مجموع توان تمام وسایل برقی کمتر باشد. همچنین ولتاژ نامی اینورتر باید با ولتاژ بانک باتریها  برابر باشد.

برای سیستم های مستقل، اینورتر باید به اندازة کافی بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفی را تأمین نماید. اندازة اینورتر بین ۲۵ تا ۳۰ درصد بزرگتر از مجموع توان تمامی وسایل در نظر گرفته می شود . اگر از موتور یا کمپرسور استفاده نماییم اندازة اینورتر باید حداقل ۳ برابر ظرفیت آنها باشد تا بتواند جریان ضربه را تحمل کند.

برای سیستم های متصل به شبکه، ورودی اینورتر باید با آرایة PV برابر باشد تا عملکرد سیستم ایمن و مؤثر باشد.۴

یک اینورتر ۲۰۰ واتی در نظر گرفته می شود.

گام ۴: تعیین اندازة باتری

نوع باتری توصیه شده در سیستم های خورشیدی باتریهای دیپ سایکل (باتری با سیکل زیاد) است. در واقع باتری های مورد استفاده در سیستم های PV خورشیدی باید قابلیت این را داشته باشند که تا پایین ترین سطح انرژی دشارژ شده و سپس به سرعت شارژ شوند. (عموماً از باتری های لید اسید خشک استفاده می شود). همچنین ظرفیت آنها به اندازه ای باشد که بتواند وسایل و تجهیزات مورد استفاده را در شب و روزهای ابری به راه بیاندازد.

برای تعیین اندازة باتری به طریق زیر عمل می کنیم:

۱–۴٫ مجموع وات ساعت مصرفی کلیة وسایل را در طول یک روز محاسبه کنید.
۲–۴٫ عدد بدست آمده را بر ۰٫۸۵ تقسیم کنید ( به خاطر تلفات باطری ).
۳–۴٫ حاصل را بر ۰٫۶ تقسیم کنید ( به خاطر عمق دشارژ dod).
۴–۴٫ این عدد را بر ولتاژ نامی باتری تقسیم نمایید.
۵–۴٫ حال این عدد را در تعداد روزهایی که تابش خورشید وجود ندارد یا همان روزهای ابری (یعنی تعداد روزهایی که در واقع پنل ها توانی تولید نمی کنند) که نیاز داریم از سیستم ولتاژ بگیریم؛ ضرب کنید. ( معمولاً بین ۳ تا ۵ روز که بیشتر شرکتها ۲ روز رو با توجه به منطقه در نظر می گیرند)

می توان  ۶ باتری ۱۰۰ آمپری ۱۲ ولت در نظر گرفته شود.

گام ۵: تعیین اندازة شارژ کنترلر خورشیدی

شارژ کنترلر عموماً بر مبنای ظرفیت ولتاژ و جریان ارزیابی می شود . ولتاژ بایستی مطابق با باتری و آرایة PV در نظر گرفته شده و همین طور بتواند جریان آرایة PV را تحمل کند .
برای شارژ کنترلرهای نوع سری ، اندازة کنترلر بستگی به جریان ورودی کل PV که وارد کنترلر می شود و همچنین ساختار پنل PV دارد (سری یا موازی).
به طور استاندارد برای تعیین اندازة شارژ کنترلر جریان مدار کوتاه آرایة PV ( Isc ) را در عدد ۱٫۳ ضرب می کنند.

بنابراین یک شارژ کنترلر ۴۰ یا ۴۵ آمپری ۱۲ ولت را انتخاب می کنیم.

یو پی اس UPS

یو پی اس (UPS) با توپولوژی Passive Standby: شکل زیر نوع یو پی اس با تکنولوژی نامبرده را نشان می دهد. همانطور که دیده می شود اینورتر بصورت سری وصل گردیده است و به سادگی برای پشتیبانی تغذیه اصلی کمک می کند.
وقتی ولتاژ تغذیه ورودی AC از محدوده های مشخص شده خارج شود یا قطع گردد.اینورتر یو پی اس با استفاده از باتری فعال می گرددو تداوم تغذیه بار را با زمان سویئچینگ خیلی کوتاه (عموماً کمتر از ۱۰ میلی ثانیه) در حالت انرزی ذخیره شدهتضمین می کند.بار مستقیماًبه اینورتر یا از طریق سویئچ یو پی اس که می تواند الکترونیک یا الکترومکانیکی باشد منتقل می شود.
یو پی اس برای مدت زمان پشتیبانی روی تغذیه باتری به کار ادامه می دهد،زمانی کهولتاژ تغذیه ورودی AC به محدوده های مشخص شده تبدیل یا وصل می گردد، یو پی اس به حالت عادی خود بر می گردد.
مزایای این نوع یو پی اس عبارتند از:

• طراحی ساده
• قیمت پایین
• اندازه کوچک

معایب آن عبارتند از :

• عدم ایزولاسیون واقعی بار از سیستم توزیع برق اصلی
• زمان سویئچینگ زیاد
• عدم تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی
• عدم تنظیم فرکانس خروجی که به تغذیه اصلی ورودی AC بستگی دارد.

این نوع یو پی اس در بازار اغلب به یو پی اس نوع Off-Line معروف شده است.
بنابرین این نوع توپولوژی فقط برای نرخ های توان پایین (کمتر از ۶KVA)استفاده می گردد.برای تبدیل و تغییر فرکانس نمی تواند استفاده گردد.

————————————– پروژه شبیه سازی UPS در سیمولینک متلب ——————————-

1. یو پی اس با توپولوژی Line-interactive: شکل زیر یو پی اس با توپولوژی Line-interactive را نشان می دهد . در این توپولوژی اینورتر به صورت موازی وصل شده است وبا منبع تغذیه پشتیبان عمل می کند و نیز باتری را شارز می کند .
   استاندارد ها برای این نوع یو پی اس سه حالت عملکرد را تعریف می کند.
   • حالت عادی:
     بار با تغذیه اصلی محدود شده و از طریق اتصال موازی اینورتر یو پی اس با تغذیه AC اصلی تغذیه می گردد. فرکانس خروجی به فرکانس ورودی اصلی AC وابسته است.
   • حالت انرزی ذخیره:
     وقتی که ولتاژ تغذیه ورودی AC از محدوده های از قبل تنظیم شده یو پی اس خارج شود یا قطع گردد،اینورترو باتری تداوم تغذیه بار را حفظ می کند.سویئچ(برای مثال یک سویئچ استاتیک)تغذیه ورودی AC را برای پرهیز از تغذیه برگشتی از اینورتر قطع می کند.           ups برای مدت زمان انرژی ذخیره شده در این حالت کار می کند تا زمانیکه تغذیه ورودی AC وصل یا به محدوده های طراحی UPS باز گردد که در این حالت UPS به حالت عادی عملکرد خود باز می گردد .
   • حالت بای پس:
     ایننوع حالت UPS می تواند شامل یک مسیر بای پس نگهداری باشد.در هنگام بروز عیب داخلی در UPS بار میتواند مستقیماًاز طریق این مسیر بای پس به ورودی های بای پس وصل شود.
2. ups با توپولوژی Double Conversion: شکل زیر UPS یو پی اس با توپولوژی Double Conversion را نشان می دهد. اینورتر به صورت سری در بین ورودی AC و بار وصل شده است. تغذیه بار به صورت پیوسته از طریق اینورتر ادامه می یابد. استانداردها برای این نوع یو پی اس UPS نیز سه حالت عملکرد را تعریف می کنند.
   
   • حالت عادی:
     به طور پیوسته از ظریق ترکیب یکسوسازی/شارژر-اینورتر که تبدیل دوگانه AC-DC-AC را انجام می دهند. تغذیه می گردد که از ااینجا دلیل نامگذاری آن نیز مشخص می گردد.
   • حالت انرژی ذخیره:
     وقتی که ولتاژ ورودی AC از محدوده های از قبل تنظیم شده یو پی اس UPS خارج یا قطع گردد، اینورتر و باتری برای پشتیبانی تغذیه بار به کار ادامه می دهد. در این حالت یو پی اس UPS برای مدت زمان انرژی ذخیره شده به کار ادامه می دهد و یا تا زمانیکه تغذیه ورودی AC به محدوده های از قبل تنظیم شده یو پی اس UPS بازگردد که در این صورت به حالت عادی خود برمی گردد.
   • حالت بای پس:
     این نوع یو پی اس (UPS) عموماً به یک مسیریابی بای پس استاتیک (اغلب به نام یک سوئیچ استاتیک) تجهیز می شود. اگر این بای پس استاتیک در یو پی اس وجود داشته باشد، از این طریق بار می تواند بدون قطعی تحت شرایطی به طریق زیر به بای پس AC منتقل شود:
     • عیب داخلی یو پی اس (UPS)
     • ناپایداری های جریان بار
     • اضافه بار ها
     • اتمام زمان پشتیبانی باتری

   به هر حال وجود یک بای پس دلالت به این دارد که فرکانس های ورودی و خروجی بایستی معادل باشند و اینکه باید ترانسفورماتور در بای پس نصب شود، در حالیکه ولتاژهای ورودی و خروجی یکسان نباشند. یو پی اس (UPS) با منبع تغذیه AC بای پس برای تضمین انتقال بار بدون قطعی تغذیه همزمان گردد. لازم به ذکر است که مدار دیگری به نام بای پس نگهداری معمولا برای تضمین انتقال بار بدون قطعی تغذیه همزمان گردد. لازم به ذکر است که مدار دیگری به نام بای پس نگهداری معمولا برای تضمین انتقال بار بدون قطعی تغذیه برای هدف نگهداری یو پی اس (UPS) ارائه می شود. عملکرد آن توسط یک سوئیچ دستی انجام می گیرد.

3. مزایا:
   • حفاظت پیوسته بار از طریق اینورتر فراهم می شود، خواه تغذیه بار از ورودی AC یا از باتری نشئت گرفته باشد.
   • ایزولاسیون بار از سیستم توزیع برق که نتیجه انتقال هرگونه نوسانات مانند جهش های جریان و ولتاژ اضافه به طرف بار را حذف می کنند.
   • محدوده های وسیع ولتاژ ورودی و تنظیم دقیق ولتاژ خروجی
   • تنظیم دقیق فرکانس ورودی و امکان عملکرد یو پی اس UPS به عنوان مبدل فرکانس (اگر برای این منظور پیکر بندی شود) با غیر فعال کردن سوئیچ استاتیک
   • سطوح کارایی خیلی عالی تحت شرایط حالت گذار و حالت دائم
   • انتقال آنی به حالت انرژی ذخیره شده در هنگام بروز خرابی در منبع تغذیه AC
   • انتقال بدون وقفه به حالت بای پس

   عیب این نوع یو پی اس UPS ها قیمت بالای آن هاست که با وجود مزایای زیاد آن ها جبران می شود. کاملترین توپولوژی به منظور حفاظت بار ، امکانات تنظیم و سطوح کارایی بالا همین نوع توپولوژی Double Conversion می باشد که در بازار به تکنولوژی آنلاین معروف است. این نوع توپولوژی عملکرد بدون وقفه در طی انتقال های بار از حالت نرمال به حالت بای پس و به عکس را ممکن می سازد که این کار با استفاده از سوئیچ استاتیک انجام می شود. این نوع یو پی اس UPS همچنین، عدم وابستگی کامل ولتاژ و فرکانس خروجی را به ولتاژ و فرکانس ورودی تضمین می کنند. به واسطه مزایای زیاد اینگونه یو پی اس UPS ها، اغلب برای حفاظت بارهای بحرانی و کاربرد های حساس با نرخ های توان بالاتر از ۱۰KVA استفاده می شود.

آی جی بی تی IGBT

IGBT یکی از کلیدهای الکترونیک قدرت می باشد. ترانزیستور دو قطبی با درگاه عایق‌شده یا IGBT (کوتاه شده عبارت انگلیسی Insulated gate bipolar transistor) جز نیمه هادی قدرت بوده و در درجه اول به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می شود که در دستگاه های جدید برای بازده بالا و سوئیچینگ سریع استفاده میشود. این سوئیچ برق در بسیاری از لوازم مدرن از جمله خودروهای برقی، قطار، یخچال ها، تردمیل، دستگاه های تهویه مطبوع و حتی سیستم های استریو و تقویت کننده هااستفاده میشود. همچنین در ساخت انواع اینورترها،ترانسهای جوش و UPS کاربرد دارد.

در فرکانسهای بالای کلیدزنی از یک ترانزیستور جهت کنترل سطح ولتاژ DC استفاده میشود. با بالا رفتن فرکانس ترانزیستور دیگر خطی عمل نمی‌کند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید میکند.به همین سبب در فرکانس کلیدزنی بالا از المان کم مصرف power MOSFET استفاده میشود. اما با بالا رفتن قدرت،تلفات آن نیز زیاد میشود.المان جدیدی به بازار آمده است که تمامی مزایای ۲قطعه فوق را دارد و دیگر معایب BJT و POWER MOSFET را ندارد.این قطعه جدید IGBT نام دارد.در طی سالهای اخیر بدلیل ارزانی و مزایای این قطعه از آن استفاده زیادی شده است.

آی جی بی تی IGBT (ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده) یک نیمه هادی جدید و کاملاً صنعتی است که از ترکیب ۲ نوع ترانزیستور BJT و MOSFET ساخته شده است.بطوریکه از دید ورودی شما یک MOSFET را میبینید و از نظر خروجی یک BJT. BJTها و MOSFETها دارای خصوصیاتی هستند که از نقطه نظرهایی یکدیگر را تکمیل میکنند.

بی جی تی BJT ها در حالت روشن(وصل) دارای تلفات هدایتی کمتری هستند درحالیکه زمان سوئیچینگ آنها به خصوص در زمان خاموش شدن طولانی تر است. MOSFETها قادرند که به مراتب سریعتر قطع و وصل کنند بنابراین تلفات هدایت آنها بیشتر است. IGBT یک ترانزیستوری است که مزایای BJT و MOSFET را باهم دارد مثل:

امپدانس ورودی بالا مثل MOSFET
افت ولتاژ و تلفات کم مانند BJT
نظیر BJT دارای ولتاژ حالت روشن(وصل) کوچکی است.

اسامی پایه ها هم از روی همان اسامی قبلی انتخاب شده G از MOSFET و C,E از ترانزیستورهای BJT.در نتیجه با این ترکیب ساده شما المانی را استفاده میکنید دارای امپدانس بالای گیت و قابلیت تحمل ولتاژ بالا است.سرعت سوییچ کردن این نوع دارای محدودیت بوده بطور نمونه ۱KHz تا ۵۰KHz که در کل بین دو نوع BJT و MOSFET قرار میگیرد.و بخاطر امپدانس ورودی بسیار بالایی که دارد بسیار حساس می باشد.و بیشتر در کوره های القایی برای تقویت دامنه ولتاژ استفاده میشود. و در کل مورد استفاده این نوع ترانزیستورها بیشتر برای راه اندازی المانهای توان بالا می باشد.مهمترین و تقریباً تنها کارایی IGBT سوییچینگ جریانهای بالا میباشد