การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าสำหรับระบบรางไฟฟ้าโดยใช้การควบคุมกระแสแบบปรับตัว
บทคัดย่อ
งานวิจัยวิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการควบคุมกระแสชดเชยของวงจรกรองกำลังแอกทีฟด้วยตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลตเชิงปรับตัวสำหรับการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้าในระบบรางไฟฟ้า โดยมุ่งเน้นการกำจัดฮาร์มอนิก การปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลัง และการชดเชยกระแสที่แหล่งจ่ายไม่สมดุลให้กลับสู่สภาวะสมดุล การตรวจจับฮาร์มอนิกด้วยวิธีซิงโครนัสแบบเพิ่มสมรรถนะได้ถูกพัฒนาขึ้น เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการคำนวณกระแสอ้างอิงของวงจรกรองกำลังแอกทีฟให้ดียิ่งขึ้น โดยการประยุกต์ใช้งานร่วมกันระหว่างการตรวจจับซิงโครนัส อัลกอริทึมการตรวจจับแรงดันมูลฐานลำดับเฟสบวก และหลักการวิเคราะห์แบบฟูริเยร์วินโดว์เลื่อน ค่าพารามิเตอร์และพิกัดของวงจรกรองกำลังแอกทีฟได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับระบบรางไฟฟ้าที่พิจารณาสำหรับการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้า พฤติกรรมการใช้งานโหลดรถไฟความเร็วสูงในระบบรางไฟฟ้ามีลักษณะการเปลี่ยนแปลงกระแสโหลดแบบผสมผสานอย่างทันทีทันใด ส่งผลให้ปริมาณฮาร์มอนิกในระบบรางไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลง การปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้าในระบบรางไฟฟ้าจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องอาศัยระบบควบคุมกระแสชดเชยของวงจรกรองกำลังแอกทีฟที่สามารถปรับตัวได้ตามลักษณะการใช้งานโหลดรถไฟความเร็วสูงในระบบรางไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงกระแสโหลดแบบผสมผสานอย่างทันทีทันใด ด้วยเหตุ ในงานวิจัยวิทยานิพนธ์จึงได้นำเสนอตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลตเชิงปรับตัว ซึ่งได้รับการพัฒนามาจากตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลต โดยการนำตัวควบคุมฟัซซีลอจิกมาใช้เป็นกลไกในการปรับค่าอัตราขยายที่เหมาะสมให้กับตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลต มาใช้ในการควบคุมกระแสชดเชยของวงจรกรองกำลังแอกทีฟ ตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลตเชิงปรับตัวได้รับการยืนยันสมรรถนะด้านการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้า และด้านการการควบคุมกระแสชดเชยกับระบบทดสอบที่มีการจ่ายโหลดของระบบรางไฟฟ้าในลักษณะสมดุล ไม่สมดุล และโหลดแบบผสมผสาน โดยอาศัยการจำลองสถานการณ์ด้วยเทคนิคฮาร์ดแวร์ในลูป ซึ่งพบว่า ตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลตเชิงปรับตัวที่พัฒนาขึ้นให้ค่าดัชนีชี้วัดสมรรถนะการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้าและการควบคุมกระแสชดเชยที่ดีกว่าจากตัวควบคุมพีไอ ตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลอง และตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลต ในทุกสภาวะการจ่ายโหลดของระบบรางไฟฟ้าที่ทำการทดสอบ นอกจากนี้ ได้นำเสนอการสร้างชุดทดสอบการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้าด้วยวงจรกรองกำลังแอกทีฟในห้องปฏิบัติการ ซึ่งทำการปรับลดพิกัดจากระบบรางไฟฟ้า และใช้วงจรเรียงกระแสหนึ่งเฟสที่มีโหลดเป็นตัวเหนี่ยวนำต่ออนุกรมกับตัวต้านทานเป็นโหลดของชุดทดสอบ ชุดทดสอบดังกล่าวได้รับการทดสอบกับระบบโหลดสมดุล และโหลดไม่สมดุล ผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการ พบว่า ตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลตเชิงปรับตัวให้สมรรถนะด้านการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้าที่ดีกว่าตัวควบคุมพีไอ ตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลอง และตัวควบคุมแบบทำนายที่ใช้แบบจำลองร่วมกับการมอดูเลต โดยสามารถพิจารณาได้จากดัชนีชี้วัดสมรรถนะการปรับปรุงคุณภาพกระแสไฟฟ้าภายหลังการชดเชยที่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดของมาตรฐาน IEEE standard 519-2014