بررسی نوسانات ولتاژ و توان در شبکه تغذیه الکتریکی DC و MVDC سیستم حمل ونقل ریلی

در سالیان گذشته، اغلب خطوط پرسرعت راه آهن برقی از شبکه تغذیه AC برای تامین توان موردنیاز خود استفاده می کردند. طی دهه های اخیر، پیشرفت های فناوری در الکترونیک قدرت، تحقق گسترده خطوط انتقال ولتاژ متوسط جریان مستقیم HVDC Light را امکان پذیر کرده است. علاوه بر این، توان راکتیو و مشکلات آن، به عنوان یکی از مهم ترین چالش های شبکه های الکتریکی AC ، در شبکه های الکتریکی DC به کلی حذف می گردد. این مهم به همراه سایر مزایای شبکه تغذیه DC ، موجب شده است که شبکه تغذیه AC تک فاز دیگر ایده آل ترین سیستم برق رسانی راه آهن نباشد. درنتیجه، بکارگیری شبکه تغذیه DC ولتاژ متوسط برای خطوط پرسرعت راه آهن برقی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در آینده نزدیک، سیستم منبع تغذیه کششی DC ولتاژ متوسط مبتنی بر مبدل منبع ولتاژ VSC-Based MVDC TPSS می تواند یک راهحل جایگزین برای تغذیه راه آهن پرسرعت HSR باشد. پیکربندی توزیع شده سیستم MVDC ، بارهای متحرک با توان متغیر، نوسانات شدید ولتاژ و همچنین مقاومت خطوط شبکه بالاسری، کنترل ولتاژ شبکه تغذیه مذکور را به یک چالش واقعی تبدیل می کند. یکی از شاخص های مهم در شبکه های تغذیه DC راه آهن، میزان تغییرات و نوسانات ولتاژ تغذیه قطار است. کنترل سطح ولتاژ در محدوده مجاز مزایای زیادی، ازجمله انتقال و مصرف بهینه تر توان مصرفی، دارد. مدیریت سطح ولتاژ خصوصا در شبکه تغذیه MVDC ، مستلزم توسعه رویکردهای جدیدی است. یکی از راهکارهای کاهش نوسانات و تغییرات ولتاژ در شبکه تغذیه DC ، استفاده از منابع تولید توان توزیع شده است. این مسئله به نوبه خود به پیچیده تر شدن فرآیند مدیریت ولتاژ می انجامد. از طرفی، در شبکه های تغذیه DC ، ارتباط تنگاتنگی بین ولتاژ و بالانس توان وجود دارد. ازاین رو، در تمامی اقدامات جهت بهبود نوسانات و تغییرات ولتاژ در شبکه تغذیه DC راه آهن باید توان را نیز مدنظر قرار داد. به عبارت دیگر، در شبکه تغذیه DC نوسانات توان منجر به نوسانات ولتاژ و بالعکس می گردد. هدف ما در این مقاله بررسی تحلیلی مشکلات نوسانات ولتاژ و توان در شبکه تغذیه الکتریکی DC و MVDC سیستم حمل ونقل ریلی، ازجمله پدیده های گذرا و تغییرات کوتاه مدت و بلندمدت در خطوط تغذیه و تاثیرات تداخل الکترومغناطیسی می باشد که این ملاحظات در طراحی سیستم منبع تغذیه راه آهن الکتریکی DC باید مدنظر قرار گیرد.

Keywords:

شبکه تغذیه الکتریکی DC و MVDC , نوسانات ولتاژ , نوسانات توان , تولید پراکنده , راه آهن برقی , راه آهن پرسرعت