ارتقاي كيفيت توان و بهبود فرآيند كنترل كوره قوس الكتريكي با استفاده از UPQC

Enhancement of Power Quality and Controllability of Electrical Arc Furnaces Using UPQC

كوره‌هاي قوس الكتريكي مصرف‌كنندگاني بزرگ، غيرخطي و متغير با زمان بوده و با ايجاد مشكلاتي نظير هارمونيك، فليكر، نامتعادلي و ضريب قدرت پايين، كيفيت توان شبكه را تحت تأثير قرار مي‌دهند. در اين مقاله، براي بهبود كيفيت توان و افزايش كارايي سيستم كنترل كوره قوس الكتريكي از يكپارچه‌ساز جامع كيفيت توان (UPQC) استفاده شده است. كاهش هارمونيك‌هاي تزريقي به شبكه، بهبود ضريب قدرت و متعادل‌سازي جريان، برخي از مزاياي استفاده از اين جبران ساز مي‌باشد. جبران ساز پيشنهادي، تنظيم جريان هر فاز كوره قوس در مقدار بهينه را ‌ با سرعت و دقت زيادتري نسبت به سيستم كنترل مكانيكي مرسوم الكترودها انجام داده و عملكرد اين سيستم مكانيكي را محدود به شرايط اتصال كوتاه ادامه‌دار و نيز روشن‌كردن قوس خاموش‌شده مي‌كند. به علاوه، محدود كردن سريع جريان اتصال كوتاه كوره قوس و نيز كنترل پيوسته ولتاژ قوس توسط سيستم پيشنهادي، امكان جايگزيني ترانسفورمرهاي گران قيمت كوره قوس با ترانسفورمرهاي ارزان‌تر را فراهم مي‌آورد. همچنين به دليل اتصال مبدل‌هاي سري و موازي جبران ساز پيشنهادي از طريق ترانسفورمرهاي كاهنده به سمت فشار ضعيف ترانسفورمر كوره قوس، مي‌توان از كليدهاي نيمه‌هادي موجود استفاده نمود. در اين مقاله، مزاياي سيستم پيشنهادي توسط نتايج شبيه‌سازي يك سيستم نمونه تحت شرايط مختلف در نرم‌افزار MATLAB تأييد مي‌گردد.

Electrical Arc Furnace (EAF) is large, nonlinear and time-varying load that affects power quality of the power system by producing many problems such as harmonics, flicker, current unbalance and low power factor. This paper proposes a modified Unified Power Quality Conditioner (UPQC) to reduce power quality problems of EAF and enhance its controllability. Harmonic reduction, power quality improvement and current balancing are some of the advantages of proposed system. Moreover, it can rapidly and precisely regulate the current of each phase at its optimal value, restrict the lasting short circuit currents and ignite distinguished arcs. In addition, fast restriction of short circuit currents as well as control of arc voltage by the proposed UPQC gives the opportunity of substituting special heavy-duty furnace transformers with more simple ones. Besides, connection of converters at the low voltage side of furnace transformer through two step-down injection transformers reduces the nominal rating of solid-state switches to the available ones. In this paper, the advantages of proposed system are verified by simulation of a test system in the MATLAB under various conditions.