يك محدودساز جريان هجومي حالت جامد كارآمد

Solid-state Transformer Inrush Current Limiter for Power Quality Improvement

عبور جريان هجومي بالا از ترانسفورماتورهاي قدرت باعث كاهش طول عمر و عملكرد نادرست رله هاي حفاظتي آن‌ها مي‌گردد. در اين مقاله يك محدود كننده جريان هجومي حالت جامد (SSICL۱) جديد براي ترانسفورمر­هاي قدرت ولتاژ متوسط جهت به كارگيري با مدارشكن­ هاي موجود ارايه مي شود. ساختار پيشنهادي متشكل از مجموعه سوييچ­ هاي نيمه هادي دوسويه مشابه و يك مقاومت محدودكننده جريان هجومي مي باشد. با استفاده از يك روش مبتني بر فيلتر كالمن۲، جريان هجومي ترانسفورماتور در طول فرآيند مغناطيسي كاهش داده شده است. در واقع شكل جريان هجومي به وجود آمده مطابق با جريان تخميني توسط يك فيلتر كالمن با پاسخ كند تعيين مي شود. ساختارSSICL پيشنهادي در محيط MATLAB-SIMULINK شبيه سازي شده و يك نمونه اوليه آزمايشگاهي تكفاز از آن پياده سازي گرديده است. الگوي كنترلي ساختار پيشنهادي با استفاده از ميكروكنترلر dsPIC30F4011 اجرا شده است. به منظور ارزيابي عملكرد محدود كننده جريان هجومي حالت جامد جديد آزمايش­ هايي صورت گرفته است. نتايج شبيه سازي و آزمايش­ ها نشان مي­دهد كه ساختار ارايه شده مي­ تواند به­ طور قابل توجهي جريان هجومي ترانسفورماتور را كاهش دهد.

Excessive transient inrush current of the power transformers has some negative impacts such as: transformer lifetime reduction, mal-operation of the relevant protections, and power quality degradation. In some cases, the energization impact on power quality may lead to catastrophic damages to the system such as offshore stations. Therefore, suppression of inrush current is vital in such applications. In this paper, a new Solid-State Inrush Current Limiter (SSICL) is proposed for medium voltage power transformers with the capability of integration with already existing circuit-breakers. The proposed SSICL consists of three similar sets of bidirectional semiconductor switch and an inrush current limiter resistor. Using a Kalman Filter based strategy, transformer inrush current is suppressed during magnetization process. In fact, built up profile of the inrush current is dictated in accordance with the estimated current by a slow dynamic Kalman filter. The proposed SSICL is simulated in MATLAB-SIMULINK and a single-phase experimental prototype of the limiter is implemented. The proposed control scheme was implemented using dsPIC30F4011. In order to evaluate the performance of the SSICL, some experiments were carried out. Simulation and Experimental results show that the proposed SSICL can considerably suppress inrush current of the transformer.