بهره گیری از انرژی ترمز احیایی و ارزیابی اثر آن بر کیفیت توان، اعوجاج هارمونیکی و پایداری ولتاژ در شبکه تغذیه DC مترو

در سامانه های حمل ونقل ریلی شهری مبتنی بر تغذیه جریان مستقیم، بخش قابل توجهی از انرژی الکتریکی مصرفی قطارها در مراحل شتاب گیری و حرکت با بار بالا صرف تولید نیروی کشش می شود. در مقابل، در هنگام کاهش سرعت و ترمزگیری، موتورهای کششی می توانند در حالت ژنراتوری عمل کرده و بخشی از انرژی جنبشی قطار را مجددا به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. این انرژی که با عنوان انرژی ترمز احیایی شناخته می شود، در صورت وجود بستر مناسب در شبکه تغذیه، قابلیت بازگردانی به شبکه، مصرف توسط قطارهای مجاور یا ذخیره سازی در سامانه های ذخیره انرژی را دارد. بهره برداری مناسب از این ظرفیت می تواند به کاهش مصرف انرژی، بهبود بازدهی شبکه تغذیه و کاهش تنش حرارتی تجهیزات منجر شود. با این حال، تزریق توان احیایی به شبکه DC مترو می تواند بر شاخص های کیفیت توان از جمله نوسانات ولتاژ، اعوجاج هارمونیکی، عملکرد رکتیفایرها و رفتار دینامیکی بار اثرگذار باشد.در این مقاله، اثر بهره گیری از انرژی ترمز احیایی بر کیفیت توان و سطح هارمونیک ها در شبکه تغذیه DC مترو مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا ساختار سیستم تغذیه DC، مشخصات پست های کشش و عملکرد قطار در مدهای کشش و ترمز تشریح می شود. سپس مدل مناسبی از شبکه تغذیه مترو شامل پست کشش، رکتیفایر، خط DC، بار کششی و بلوک ترمز احیایی در محیط MATLAB/Simulink ارائه می شود. در ادامه چند سناریوی عملکرد شامل حالت بدون بازیابی انرژی، بازیابی انرژی توسط قطار مجاور و بازیابی انرژی همراه با ذخیره ساز بررسی شده و اثر هر یک بر پروفیل ولتاژ DC، جریان پست، اعوجاج هارمونیکی کل (THD)، تلفات و پایداری بهره برداری تحلیل می شود. نتایج نشان می دهد که استفاده هدفمند از انرژی ترمز احیایی علاوه بر کاهش انرژی دریافتی از پست کشش، می تواند پروفیل توان را هموارتر کرده و در صورت طراحی صحیح، موجب بهبود نسبی کیفیت توان شود؛ هرچند در برخی شرایط به دلیل تغییرات سریع توان، امکان تشدید نوسانات و ایجاد مولفه های هارمونیکی جدید نیز وجود دارد. در پایان، راهکارهایی شامل زمان بندی حرکت قطارها، استفاده از ذخیره ساز انرژی، کنترل هوشمند مبدل ها و بهینه سازی ساختار تغذیه برای بهره برداری ایمن و اقتصادی از انرژی احیایی ارائه می شود.

کلیدواژه ها:

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