Modeling and comparison of conventional and active step voltage regulators

Abstract

Gerilim kalitesi, daha dinamik ağ yapıları ve müşteri ekipmanlarının artan duyarlılığı nedeniyle daha önemli bir terim haline geldi. Gerilim kalitesi, geniş bir gerilim düzensizliği ölçeğini ve gerilim büyüklüğü veya dalga formundaki değişimleri içerir. Bu nedenle dağıtım sistemlerinde çeşitli voltaj regülasyon teknikleri uygulanmaktadır. Adım Voltaj Regülatörü (SVR) mevcut en etkili voltaj regülasyon tekniklerinden biridir. SVR, bir şönt bağlı sargı ve bir seri bağlı sargıdan oluşan trafo bazlı bir regülasyon cihazıdır. SVR'ler hattaki voltaj değişimini tespit eder ve voltajı etkin bir şekilde düzenlemek için seri sargısı ile voltajı hatta enjekte eder. SVR'ler, teknolojilerine göre geleneksel ve aktif SVR'ler olarak iki türe ayrılabilir. Mekanik kademe değiştiricili geleneksel SVR'ler, yavaş çalışması nedeniyle ağdaki dinamik değişimler için yetersizdir. Aktif SVR'ler, kompanzasyon tepki hızı bakımından SVR'lerin voltaj regülasyon kapasitesini artırmak için elektronik kademe değiştiricileri veya matris dönüştürücüler gibi güç elektroniği teknolojisinden oluşur. Bu tezde, geleneksel ve aktif SVR'ler 34,5 kV dağıtım sistemi için MATLAB/Simulink simülasyon programında modellenmiştir. Performansları, düşük ve yüksek gerilim güç kalitesi problemlerinin iyileştirilmesi için yapılan kapsamlı simülasyon vaka çalışmaları ile değerlendirilmiştir.

Voltage quality has become more significant term because of more dynamic network structures and the raising sensitivity of customer equipment. Voltage quality includes an extensive scale of voltage irregularities and variations in voltage magnitude or waveform. Therefore, various voltage regulation techniques are implemented in distribution systems. Step Voltage Regulator (SVR) is one of the most effective voltage regulation devices available. SVR is a transformer based regulation device that is formed from one shunt connected winding and one series connected winding. SVRs detect voltage variation in the line and inject voltage by its series winding to regulate the voltage effectively. SVRs can be divided into two types as conventional and active SVRs according to their technology. Conventional SVRs that based on mechanical tap changers is inadequate for dynamic changes in the network due to its slow operation. Active SVRs consist of power electronics technology as electronic tap changers or matrix converters to enhance the voltage regulation capability of SVRs in terms of compensation response speed. In this thesis, conventional and active SVRs are modeled for 34,5 kV distribution system in MATLAB/Simulink simulation program. Their performances are evaluated through extensive simulation case studies for the compensation of undervoltage and overvoltage problems.