ارزیابی تاثیر بازیابی انرژی ترمز احیایی بر شاخص های کیفیت توان و پایداری ولتاژ در شبکه های تغذیه جریان مستقیم مترو

در سامانه های حمل ونقل ریلی شهری با تغذیه جریان مستقیم، بخش عمده انرژی الکتریکی در فازهای شتاب گیری و حرکت با بار سنگین مصرف می شود. در مقابل، هنگام کاهش سرعت، موتورهای کششی قابلیت عملکرد ژنراتوری پیدا کرده و بخشی از انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این انرژی که تحت عنوان انرژی ترمز احیایی شناخته می شود، در صورت فراهم بودن شرایط شبکه، قابل بازگردانی، مصرف توسط قطارهای هم جوار یا ذخیره سازی است. بهره برداری بهینه از این ظرفیت می تواند مصرف انرژی، بازدهی شبکه و تنش حرارتی تجهیزات را بهبود بخشد. با این حال، تزریق توان احیایی به شبکه DC مترو ممکن است بر نوسانات ولتاژ، اعوجاج هارمونیکی، عملکرد رکتیفایرها و رفتار دینامیکی بار تاثیر بگذارد.در این پژوهش، اثر بهره گیری از انرژی ترمز احیایی بر کیفیت توان و سطح هارمونیک ها در شبکه تغذیه DC مترو بررسی شده است. ابتدا ساختار سیستم تغذیه، مشخصات پست های کشش و عملکرد قطار در حالت های کشش و ترمز تشریح می گردد. سپس مدل شبیه سازی شده ای از شبکه شامل پست کشش، رکتیفایر، خط DC، بار کششی و بلوک ترمز احیایی در محیط MATLAB/Simulink ارائه می شود. سه سناریوی عملکرد شامل حالت بدون بازیابی، بازیابی توسط قطار مجاور و بازیابی همراه با ذخیره ساز انرژی تحلیل شده و تاثیر هر یک بر پروفیل ولتاژ DC، جریان پست، THD، تلفات و پایداری بهره برداری ارزیابی می گردد. نتایج نشان می دهد که استفاده هدفمند از انرژی ترمز احیایی علاوه بر کاهش انرژی دریافتی از پست، پروفیل توان را هموارتر کرده و در صورت طراحی مناسب، کیفیت توان را بهبود می بخشد؛ هرچند در شرایط خاص ممکن است نوسانات و مولفه های هارمونیکی جدیدی ایجاد شود. در پایان، راهکارهایی مبتنی بر زمان بندی حرکت قطارها، ذخیره ساز انرژی، کنترل هوشمند مبدل ها و بهینه سازی ساختار تغذیه پیشنهاد شده است.

کلیدواژه ها:

ترمز احیایی ، مترو ، شبکه تغذیه DC ، کیفیت توان ، هارمونیک ، پایداری ولتاژ.