تجزيه و تحليل تلفات در فيلتر فعال يك‌پارچه موازي مبتني بر مبدل منبع ولتاژ-مبدل منبع جريان (طرح VCSC)

(Loss Analysis in a Unified Shunt Active Filter Based on VSC and CSC (VCSC Scheme

شاخص‌هاي عملكرد فني- اقتصادي يك فيلتر فعال تحت تأثير تلفات مبدل‌هايي است كه در ساختار آن به‌كار گرفته مي‌شوند. در اين مقاله روابط مورد نياز براي محاسبه انواع تلفات در دو نوع فيلتر سنتي VSC و ديگري CSC و يك فيلتر تركيبي مبتني بر به‌كارگيري هم‌زمان هر دو مبدل VCSC كه اخيراً در مراجع معتبر پيشنهاد شده، استخراج گرديده‌است. با وجود مزاياي مهم در فيلتر VCSC، همواره يك ترديد و نگراني از نظر ميزان تلفات به‌دليل به‌كارگيري هم‌زمان دو مبدل متفاوت وجود دارد. با اين انگيزه، تلفات به چهار بخش اصلي شامل تلفات بخش AC، بخش DC، هدايت و كليدزني در كليدها تقسيم‌بندي مي‌شوند. اين روابط امكان مقايسه نسبي تلفات در فيلترهاي سنتي را با فيلتر VCSC فراهم مي‌سازند. نتايج حاصل از شبيه‌سازي ساختارهاي مختلف فيلتر فعال در يك سيستم آزمايشي نمونه در محيط سيمولينك/ متلب نشان مي‌دهد كه فيلتر پيشنهادي VCSC از نظر ميزان تلفات نزديك به فيلتر مبتني بر VSC و بسيار كمتر از فيلتري است كه از CSC سود مي‌برد. اين در شرايطي است كه به‌كارگيري دو مبدل به‌طور هم‌زمان در يك فيلتر يك‌پارچه و به‌ازاي يك THD يكسان باعث افزايش قابليت اطمينان و نيز تجميع مزاياي هر دو فيلتر سنتي مي‌شود. همچنين تلفات هر سه فيلتر در شرايط نصف توان نامي بار و به‌ازاي پنج فركانس كليدزني مختلف مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد تا محاسبات انجام‌شده در شرايط مختلف اعتبارسنجي شوند.

Techno-economic performance indices of an active power filter are affected by power losses of the converters that are used in its structure. In this paper, the equations needed to calculate the losses in both conventional VSC and CSC based and also VCSC based filters which has been recently proposed in valuable references, are derived. Despite the significant advantages in a VCSC filter, there are always doubt and concern for the losses due to the use of two different converters. With this motivation, the losses are divided into four main sections including AC losses, DC losses, conducting and switching losses in semiconductors. These equations provide the possibility of relative comparison of losses between traditional filters and VCSC one. Simulation of various structures of active filter in a typical test system in MATLAB/SIMULINK environment shows that total losses in the proposed VCSC based filter is near to VSC based and much lower than CSC based one. This is on condition that the simultaneously use of two converters in a unified filter and with a same THD, increases the reliability and aggregates benefits of both conventional filters. Also, for validating the computations, power losses of filters are assessed in half of the nominal load power and for five switching frequencies.