مدل حالت دائم STATCOM
یک STATCOM همیشه به وسیله‌ی سلف واسط^[۶۷] یا ترانسفورماتور جفت کننده^[۶۸] به صورت موازی به شبکه وصل می‌شود. نمونه اتصال یک STATCOM در شکل (۶-۳) آمده است.
شماتیک STATCOM به همراه بردارهای ولتاژ خروجی STATCOM و شبکه
در این شکل مبدل منبع ولتاژ از سویچ‌های تیریستور خاموش شونده با دروازه (GTO)^[69] یا ترانزیستور دوقطبی با درگاه عایق ^[۷۰](IGBT) تشکیل شده است. خازن نیز به عنوان منبع ذخیره انرژی به حساب می‌آید. همچنین STATCOM به وسیله‌ی مغناطیس جفت کننده^[۷۱] به شبکه وصل شده است که مغناطیس جفت کننده به صورت سلف و مقاومت نمایش داده شده است ]۳۵.[
معادله دیفرانسیل مرتبه اول قسمت متناوب بر اساس زیر نوشته می‌شود.

با توجه به تبدیل به قاب مرجع معادلات فوق به صورت زیر در می‌آید.

همچنین در قسمت dc معادلات به صورت زیر خواهد بود.

توان‌های لحظه‌ای در ترمینال dc و AC باهم برابرند بنابراین معادله برابری توان به صورت زیر خواهد بود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

که ۲/۳ ضریب تبدیل در قاب مرجع است. همچنین از روی شکل (۶-۳ ) مقادیر  و  به صورت زیر تعریف می‌شود.

در عبارت بالا  ثابتی برای ارتباط دادن dc به ac است. بر مثال برای مبدل ولتاژ ۱۲ پالسه  برابر  است. بنابراین رابطه­ (۶-۴) به صورت زیر نوشته می‌شود.

با جایگزین کردن رابطه (۶-۷) در رابطه­ (۶-۳) داریم.

همچنین با جایگزین کردن معادله (۶-۵) در معادله (۶-۲) داریم.

از روی معادله (۶-۸) و (۶-۹) معادله حالت به صورت زیر نوشته می‌شود.

منابع ذخیره انرژی
همان طور که گفته شد تأمین توان راکتیو برای بهبود ولتاژ در ترمینال توربین بادی یک الزام است. همچنین از بهترین راهکارها استفاده از ادوات FACTS که در میان آن‌ها STATCOMقابلیت مناسب تری برای بهبود پروفیل ولتاژ در شرایط افت ولتاژ شدید را دارد. اما با توجه به شکل (۶-۲) جهت تأمین حداکثری توان راکتیو کنترل مستقل آن نیاز به استفاده از منابع ذخیره انرژی است. در این قسمت به مروری بر ذخایر انرژی پرداخته خواهد شد ]۳۶.[

باتری
در باتری^[۷۲]­ها از واکنش دو طرفه‌ی شیمیایی استفاده می‌شود تا انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل کند تا باتری شارژ شود و از انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند تا باتری تخلیه شود. در باتری عناصر مختلفی بکار می رود که مشخصات گوناگونی از قبیل چگالی انرژی ، چگالی توان و تعداد دوره دارند.
باتری­های سربی ،نیکل-کادمیوم و سدیم سولفور از جمله باتری‌هایی هستند که به صورت تجاری وجود دارند. اما باتری‌های از قبیل باتری یون لیتیوم یا باتری سربی پیشرفته هنوز تجاری نشده‌اند ]۳۷.[ مشخصه­ها بستگی به نوع کاربرد دارند اما برای کاربرد در سطوح انتقال و توزیع مشخصاتی مانند: قیمت بین محدوده‌ی $/kW4600-1200 یا $/Kw1700-300 با بازده بین %۹۴-۶۰ با طول عمر ۱۰۰۰۰-۴۵۰۰ است. اما این ارقام وابسته به نوع کاربرد می‌تواند متفاوت باشد. اخیراً بودجه‌های تحقیقاتی قابل‌توجهی را صرف تولید باتری لیتیوم که در خودروهای الکتریکی کاربرد دارند ، می‌کنند. باتری نسبت به دیگر منابع ذخیره انرژی ،قابلیت ذخیره انرژی دارد و برای کاربرد بهبود کیفیت توان مناسب است.

چرخ طیار
سیستم چرخ طیار^[۷۳] از وزنه چرخانی تشکیل‌شده که انرژی را به صورت انرژی جنبشی ذخیره می‌کند. به وسیله افزایش سرعت چرخش انرژی در چرخ طیار ذخیره می‌شود و به وسیله کاهش سرعت چرخش انرژی از چرخ طیار گرفته می‌شود. این ساختار به صورت زیر فرموله می‌شود.

سرعت چرخش چرخ طیار به وسیله ژنراتور AC که متصل به مبدل DC/AC متصل است ،کنترل می‌شود. از خصوصیت‌های بارز چرخ طیار توان بالا و قابلیت انتقال توان در زمان بسیار کوتاهی است.
با توجه به مرجع ]۳۷.[ چرخ طیار به برای تنظیم سریع فرکانس در پروژه‌ای آزمایشی استفاده‌شده است. در این آزمایش بازده چرخ طیار معادل % ۸۷-۸۵ بوده است. همچنین طول عمر آن برابر با ۱۰۰۰۰ دوره ، هزینه‌ی آن $/kW2200-1950 و پاسخ زمانی آن کمتر از ۴ میلی‌ثانیه بوده است.
در سال‌های اخیر روی ماده تشکیل‌دهنده وزنه کار شده است تا مقدار انرژی تولیدی را افزایش دهند.

ابررسانا
نبود مقاومت در ابر سانا، این وسیله قادر می‌سازد که با ذخیره انرژی مغناطیسی جریان حلقه بسته بسیار بالایی را تولید کند. در ابررسانا با کنترل بر روی انرژی ذخیره‌شده مقدار جریان حلقه بسته را کنترل می‌کنند.
مانند چرخ طیار و خازن‌ها، این تکنیک در سیستم های قدرت اگر انرژی محدودی را طلب کند، کاربردی است. ابررسانا به صورت تجاری در آمده است اما در زمینه‌های محدودی کاربرد دارد.

کنترل پیش بین
در دهه‌ های اخیر استفاده از مبدل‌های قدرت و درایوهایی که قابلیت تنظیم سرعت را دارند، به طور چشمگیری افزایش یافته است. همچنین به دلیل افزایش راندمان و بهبود در عملکرد آن‌ها ، نفوذ آن‌ها در صنعت افزایش یافته است. همچنین با توجه به اینکه افزایش تقاضای انرژی، کیفیت توان و راندمان تبدیل و کنترل انرژی به وسیله مبدل‌ها به یکی از مباحث پژوهشی تبدیل شده است.
مبدل‌های قدرت و درایو در بخش‌های مختلف از جمله صنعتی و خانگی را در بر می‌گیرند ]۳۸، ۳۹.[ مثال‌های کاربردی مبدل‌های قدرت و درایو در هر بخش در جدول (۴-۴) آمده است.
از میان کاربردهای درایو در صنعت، فن‌ها و پمپ‌ها از جمله کاربردهای پرمصرف به حساب می‌آیند، که توان آن‌ها به چندین مگا­وات هم می‌رسد. رایج­ترین کاربرد درایوها، در بخش حمل‌ونقل است. در خودروهای الکتریکی از موتور الکتریکی به عنوان نیرو­محرکه استفاده می­ کنند. در قطار الکتریکی ، توان به وسیله مبدل‌ها از خط فوق گرم به موتور انتقال داده می‌شود. این مبدل برای کنترل گشتاور و سرعت از ولتاژ کنترل شونده استفاده می‌شود.
در سال‌های اخیر، استفاده مبدل‌ها در انرژی نو به صورت فزاینده‌ای افزایش یافته است. از دلایل آن می‌توان به افزایش تقاضای انرژی و نگرانی‌های محیط زیستی اشاره کرد. از میان انواع مختلف انرژی‌های نو، سیستم های فوتوولتاییک^[۷۴] از توجه بیشتری برخوردار بوده‌اند. مهم‌ترین دلیل آن نیاز مبرم به استفاده از مبدل dc/dc برای اتصال به شبکه است. همچنین مبدل در توربین بادی وظیفه کنترل توان اکتیو راکتیوبر عهده دارد تا نیازهای جدید شبکه را بر­آورده کند.
در سیستم قدرت به دلایل مختلف از قبیل بهبود کیفیت توان، بهبود ولتاژ و تولید توان اکتیو راکتیو به ترتیب از فیلتر اکتیو، STATCOM و سیستم تولید پراکنده استفاده می‌شود.
نمونه‌هایی از کاربردهای کنترل پیش بین