پایان نامه جبران سازی فلیکر ولتاژ در خروجی توربین های بادی بر پایه ژنراتور القایی توسط استات کام جهت بهبود توان

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق

گرایش قدرت

چکیده:

استفاده از انرژی های تجدید پذیر جهت تولید انرژی الکتریکی، به طور فزاینده ای افزایش یافته است با گسترش استفاده از سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS)، جهت جبران کیفیت های توان و ولتاژ، محدوده استفاده از این انرژی ها را افزایش داده است استفاده از انواع توربین های بادی جهت تولید انرژی برق، در سال های اخیر رایج شده است و بسیاری از کشور ها از آن استفاده می کنند در این پروژه، کاربرد جبران ساز سنکرون استاتیکی (STATCOM) در بهره برداری پیوسته ی یک مزرعه ی بادی ارزیابی شده است و تأثیر حضور STATCOM بررسی و مدل سازی شده است نتایج شبیه سازی نشان می دهد که توان شبکه با حضور STATCOM بهبود می یابد و توربین های بادی سرعت ثابت به خاطر خصلت نوسانی توان تولیدی خود به طور قابل ملاحظه ای کیفیت ولتاژ شبکه الکتریکی متصل به آنها را تحت تاثیر قرار می دهند.نوسانات سریع ولتاژ تولید شده توسط این توربین ها باعث بروز فلیکر ولتاژ در شبکه می شود. با توجه به شبیه سازی انجام شده می توان اثر پارامترهای مختلف شبکه الکتریکی بر روی میزان فلیکر ولتاژ انتشار یافته ناشی از توربین های بادی را بررسی کرد.برای ارزیابی میزان انتشار فلیکر ولتاژ، برنامه فلیکرمتر بر اساس استاندارد IEC 61400-4-15 نوشته شده است.مطالعه و شبیه سازی در محیط MATLAB/SIMULINK  و با در نظر گرفتن سه توربین 3 مگاو ات بر پایه ی ژنراتور القایی در یک مزرعه بادی انجام شده است

مقدمه

بحث کیفیت توان که تا امروزه یکی از بحث های مهم در سیستمهای قدرت می باشد از گذشته مطرح بوده است و شرکت های برق در سرتاسر جهان از چندین دهه قبل بر روی این موضوع کار کرده اند.

در سال 1970 کیفیت برق به عنوان یکی از اهداف مهم در طراحی سیستم های قدرت صنعتی مطرح گردید،علاوه بر ایمنی،سرویس دهی با قابلیت اطمینان بالا و کم شدن هزینه های اولیه و جاری نیز از مباحثی بود که به همراه آن مهندسین برق را درگیر ساخت. تقریبا در همین زمان موضوع "کیفیت ولتاژ" در کشورهای اسکاندیناوی و در شوروی سابق مطرح گردید که هدف اصلی آنها کنترل تغییرات کم دامنه ولتاژ بود.

1-2:عوامل تاثیر گذار بر افزایش اهمیت موضوع کیفیت برق

امروزه عوامل متعددی موجب گردیده اند که بحث کیفیت توان و عرضه برق با کیفیت مناسب به مصرف کنندگان از مباحث مهم بشمار می آید که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:

تجهیزات و دستگاهها نسبت به اغتشاشات ولتاژ از حساسیت بیشتری بر خوردار شده اند.تجهیزات قدرت به 10 تا 20 سال گذشته بسیار حساس تر شده اند.آقای توماس کِی در سال 1978 مشکلات اغتشاشات ولتاژ روی عملکرد تجهیزات الکترونیک را مورد بحث قرار دارد. علاوه بر حساس شدن تجهیزات،شرکتها نیز بعت اتلاف وقت و کاهش درآمد در آثر مشکلات مربوط به پدیده های کیفیت توان به این مساله حساسیت بیشتری نشان می دهند. در یک شبکه ایده آل انرژی الکتریکی ،برقراری برق بصورت پیوسته یک حق اساسی برای مشترکین مورد نظر می باشد ،در نتیجه هر گونه قطعی برق با اعتراضی بیش از گذشته مواجه خواهد بود،حتی اگر باعث هیچگونه خرابی یا خسارت فیزیکی نگردد.[5]

تجهیزات و دستگاههای مختلف به تنهایی باعث بروز اغتشاشات ولتاژ می شوند.ادوات الکترونیک قدرت مدرن نه تنها به اغتشاشات ولتاز حساس هستند بلکه خود باعث بروز اغتشاش ولتاژ می گردند.افزایش استفاده از مبدلها (از تجهیزات الکترونیکی مصرف کننده ها و کامپیوتر ها تا تجهیزات کنترل سرعت در موتورها)منجر به افزایش اغتشاشات در ولتاژ گردیده است.مساله اصلی در اینجا غیرسینوسی بودن جریان یکسو کننده ها و اینورترها می باشد. جریان ورودی این دستگاهها علاوه بر دارا بودن فرکانس اصلی شبکه حاوی هارمونیک نیز می باشند. که به علت افزایش استفاده از آنها مشکل مهمی برای شبکه بحساب می آیند.

افزایش نیاز برای استاندارد کردن و معیار های عملکرد:در قدیم مصرف کننده انرژی الکتریکی از دید بسیاری از شرکت های برق صرفا یکبار ساده به شمار می آمد، قطعی برق و اغتشاشات ولتاژ یک امر طبیعی محسوب می شد و شرکت مذکور نیز طبق خواسته خود عمل می نمود و هر مشترکی که نیاز به کیفیت و قابلیت اطمینان بالاتری داشت می بایست هزینه اضافی پرداخت کند،اما امروزه شرکت های تامین کننده برق به مصرف کننده به عنوان یک "مشتری"نگاه می کنند.الکتریسیته بصورت یک محصول با مشخصات خاص خود شناخته شده که می تواند اندازه گیری شود،پیش بینی گردد،تضمین شود،ارتقاء یابد و ... که این موضوع بعلت گرایش به سمت خصوصی سازی و تغییر ساختار شبکه برق می باشد.رقابت آزاد در بازار های برق موضوع راحتی پیچیده تراز این هم می کند. در قدیم مصرف کننده قراردادی با موسسه برق محلی منعقد می ساخت و آن موسسه هم انرژی الکتریکی را با کیفیت و قابلیت خاص خود در اختیار مصرف کننده قرار می داد،اما امروزه در سیستمهای تجدید ساختار شده و با گسترش بازار برق مشترکین می توانند انرژی الکتریکی را از هر موسسه ای که متمایل باشند خریداری کنند،بنابراین موسسه ای در این راستا موفق است که بتواند برق را با کیفیت و قابلیت اطمینان بهتری به مشترکین تحویل بدهد. بنابراین بحث کیفیت توان و کاهش اثرات سوء ناشی از آن اهمیت خود را نشان می دهد.

کیفیت توان قابل اندازه گیری است:با دسترس بودن وسایل الکترونیکی برای اندازه گیری و نمایش شکل موجها،کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.در قدیم اندازه گیری شاخصهای کیفیت توان مشکل بود و محدود به اندازه گیری مقدار موثر ولتاژ،فرکانس و قطعی های بلند مدت بود.اما امروزه با پیشرفت تکنولوزی و در اختیار بودن تجهیزات مانیتورینگ کیفیت توان،همچنین ارائه شاخصها و روشهای مناسب، ارزیابی و اندازه گیری پدیده های مختلف کیفیت توان براحتی قابل انجام است.

1-3 :کیفیت توان چیست؟

از دیدگاههای مختلف تعاریف متفاوتی برای کیفیت توان بیان شده است. به عنوان نمونه یک شرکت برق کیفیت توان را بیشتر از جنبه قابلیت اطمینان مطرح می کند و یا از دید یک تولید کننده،کیفیت توان مشخصات برق عرضه شده برای کارکرد مناسب دستگاههای تولیدی می باشد.

دیکشنری انجمن بین المللی مهندسین برق در استاندارد IEEE std 1100 کیفیت توان را چنین تعریف می کند:"کیفیت توان برق دار کردن تجهیزات حساس برای عملکرد مناسب آن تجهیزات است"تعریف جامع تر که در مرجع[5]بیان شده مشکلات توان را چنین مطرح میکند:"هر مشکلی در برق عرضه شده که به صورت انحراف جریان،ولتاژ یا فرکانس بروز می کند و منجر به خرابی یا عملکرد نامناسب تجهیزات مشترکین می گردد".

1-4 :طبقه بندی پدیده های کیفیت توان

علیرغم وجود توافقهائی در تعاریفی که برای پدیده های کیفیت توان انجام شده است،دو مورد استاندارد مرجع که بطور گسترده ای مورد استفاده هستند سری IEEE1159 و IEC-61000 می باشند که پدیده های مشهور معرفی شده توسط این استانداردها در ادامه تشریح می گردد[6و5و4]:

1-4-1 :حالتهای گذرا:

اصطلاح گذرا بطور معمول در مورد تغییرات ناگهانی در یک شکل موج سینوسی بکار می رود.کلمه ضربه برای تشزیح امواج گذرایی که توسط صاعقه بوجود می آید مورد استفاده قرار می گیرد. استاندارد IEC61000-2-5-1990 امواج گذرا را بسته به منابعی که باعث وقوع این اختلالات میگردند به دو زیر گروه تقسیم میکند:

1-4-1-1 :حالتهای گذرای ضربه ای:

حالتهای گذرای ضربه ای به تغییر ناگهانی در شرایط پایدار جریان،ولتاژ یا هر دو و با فرکانسی متفاوت با فرکانس شبکه و پلاریته یک جهتی اطلاق می شود.حالتهای گذرای ضربه ای بطور معمول با دو مشخصه"Decay Time" و "Rise Time" و همچنین محتویات طیفی آنها شناخته می شوند.شکل (1-1)موج ضربه بر روی موج سینوسی را نشان می دهد.حالتهای گذرای ضربه ای علاوه بر اثرات نامطلوبی که بر روی عایقها دارند باعث تحریک فرکانس طبیعی شبکه و بروز حالتهای گذرای نوسانی نیز می گردند.

شکل (1-1):شکل موج ولتاژ ضربه بر روی موج سینوسی

1-4-1-2 :حالتهای گذرای نوسانی:

حالتهای گذرای نوسانی به تغییر ناگهانی در شرایط پایدار جریان،ولتاژ و یا هر دو،با فرکانس متفاوت با فرکانس شبکه و با پلاریته مثبت و یا منفی اطلاق می شود.در واقع حالتهای گذرای نوسانی شامل دو ولتاژ و

یا جریانی است که پلاریته مقادیر لحظه ای آنها سریعا تغییر می کند.امواج گذرای نوسانی معمولا با محتویات طیفی شان،فرکانس اصلی آنها،مقدار دامنه و مدت زمان وقوع آنها توصیف می شوند.انواع معمول امواج گذرای نوسانی در ارتباط با انواع کلیدزنی در شبکه به سه دسته فرکانس کم،فرکانس متوسط و فرکانس بالا تقسیم می گردند.شکل (1-2)یک نمونه از تاثیر شکل موج حالت گذرای نوسانی بر موج سینوسی را نشان می دهد.

شکل (1-2): شکل موج حالت گذرای نوسانی بر روی موج سینوسی

1-4-2 :تغییرات بلند مدت ولتاژ:

تغییرات بلند مدت ولتاژ،تغییرات مقدار موثر در فرکاتس نامی شبکه و برای مدت زمان بیشتر از یک دقیقه را در برمیگیرد. تغییرات بلند مدت شامل کاهش ولتاژ و افزایش ولتاژ و قطعی های دائم می باشد. دو پدیده اول معمولا در اثر تغییرات بار در سیستم ایجاد می شوند و نه در اثر خطا.

1-4-2-1 :افزایش ولتاژ:

افزایش مقدار موثر ولتاژ بیشتر از 110 % مقدار نامی و در فرکانس نامی شبکه می باشد که بیشتر از یک دقیقه طول می کشد.قطع بار بزرگ یا برقدار کردن یک بانک خازنی عامل اصلی افزایش ولتاژ می باشند و علت آن عموما ضعیف بودن سیستم برای تنظیم ولتاژ،همچنین تنظیم نامناسب تپ ترانسفورماتور می باشد.

1-4-2-2 :کاهش  ولتاژ:

کاهش مقدار موثر ولتاژ در حد کمتر از 90 % مقدار نامی و رد فرکانس شبکه می باشد که بیشتر از یک دقیقه طول می کشد. اتصال یک بار بزرگ به شبکه یا خارج کردن یک بانک خازنی شایع ترین عامل ایجاد ولتاژ می باشد.

1-4-2-3:قطعی های دائم:

وقتی ولتاژ شبکه برای مدت زمانی بیشتر از یک دقیقه صفر بماند به آن قطعی دائم اطلاق می گردد.

1-4-3 :تغییرات کوتاه مدت ولتاژ:

این گروه شامل سه دسته فرورفتگی ولتاژ،برآمدگی ولتاژ و قطعی کوتاه مدت می باشد.طبق استانداردIECبسته به مدت زمانی که بر قرار است به گروههای آنی،لحظه ای یا موقت تقسیم می شوند. تغییرات کوتاه مدت ولتاژ در اثر خطای اتصال کوتاه در سیستم،اتصال یک بار بزرگ به شبکه یا در اثر قطع متناوب برق می تواند ایجاد شود و بسته به محل خطا و شرایط سیستم می تواند باعث فرورفتگی ولتاژ یا برآمدگی ولتاژ یا بطور کامل قطع ولتاژ گردد.

1-4-3-1 :قطعی های کوتاه مدت:

این پدیده وقتی اتفاق می افتد که ولتاژ شبکه به کمتر از 1/0 پریونیت برای مدت زمان کمتر از یک دقیقه کاهش یابد.قطعی ها در نتیجه خطای اتصال کوتاه،سوختن تجهیزات یا عملکرد نامناسب سیستم کنترل ممکن است ایجاد شوند.شکل (1-3)یک نمونه از قطعی کوتاه مدت ولتاز را نشان می دهد.

شکل (1-3):شکل موج قطعی کوتاه مدت ولتاژ

1-4-3-2 :فرو رفتگی ولتاژ:

به کاهش ناگهانی مقدار موثر ولتاژ بین 10 تا 90 درصد مقدار نامی در فرکانس شبکه و برای مدت زمان نیم سیکل تا یک دقیقه را فرورفتگی ولتاژ می گویند. کاهش ناگهانی ولتاژ چنانچه کمتر از نیم سیکل باشد گذرا نامیده می شود. معادل واژه Sag در استاندارد IEEE واژه Dip در استاندارد IEC می باشد. شکل  (1-4) نمونه ای از شکل موج فرورفتگی ولتاژ را نشان می دهد.فرورفتگی ولتاژ هنگام جدا شدن موقت و لحظه ای منبع تولید یا هنگام عملیات کلید زنی بوقوع می پیوندد. هنگام راه اندازی موتورهای بزرگ و یا وقوع اتصال کوتاه که جریان زیادی از شبکه کشیده می شود.نیز فرورفتگی ولتاز اتفاق می افتد. تاثیر فرورفتگی ولتاژ روی تجهیزات بستگی به مقدار و نیز مدت زمان بطول انجامیدن آن دارد، عوارض ناشی از آن عبارت اند از:خاموش شدن لامپهای تخلیه،بهره برداری غیر صحیح از وسایل کنترل،تغییرات سرعت و یا توقف موتورها،قطع کنتاکتورها،خرابی سیستمهای کامپیوتری و...می باشد.راه حلهای موجود برای مقابله با فرورفتگی ولتاژ استفاده از منابع تغذیه قطع نشدنی1 (UPS) یا تنظیم کننده های برق2 می باشد.

شکل(1-4):شکل موج فرورفتگی ولتاژ

1-4-3-3 :برآمدگی ولتاژ:

برآمدگی ولتاژ افزایش ناگهانی 1/1 تا 8/1 پریونیت در مقدار موثر ولتاژ در فرکانس نامی شبکه و برای مدت زمان نیم سیکل تا یک دقیقه می باشد.همانطور که در مورد فرورفتگی ولتاژ بیان شد،برآمدگی ولتاژ نیز معمولا در اثر بروز خطا در سیستم رخ می دهد اما احتمال وقوع آن به مراتب کمتر از فرورفتگی ولتاژ است.یکی از عاملهای ایجاد برآمدگی ولتاژ افزایش موقت ولتاژ در فاز سالم در هنگام بروز خطای تکفاز به زمین است.همچنین بعلت از مدار خارج کردن یک بار بزرگ یا برقدار کردن یک بانک خازنی امکان دارد این پدیده رخ دهد.شکل (1-5)نمونه ای از شکل موج مزبور را نشان می دهد.

شکل (1-5):شکل موج برآمدگی ولتاژ

برآمدگی ولتاژ توسط دامنه(یا مقدار موثر)و مدت زمان برقراری آن توصیف می گردد.از جمله تاثیرات برآمدگی ولتاژ،تغییر وضعیت کنترل های الکتریکی و سیستم محرکه موتورهای الکتریکی خصوصا نوع سیستم های

___________________________________

1.Uninterruptted Power Supply

2.Power Conditioner

 محرکه با سرعتهای قابل تنظیم را می توان بر شمرد که نهایتا منجر به قطع دستگاه به دلیل عملکرد رله های حفاظتی می گردد. راه حلهای ممکن برای محدود کردن عوارض ناشی از این مسئله ،همانند فرورفتگی ولتاژ،استفاده از تنظیم کننده های برق و منابع تغذیه قطع نشدنی می باشد.

1-4-4 :اعوجاج شکل موج:

اعوجاج شکل موج به انحراف شکل موج سینوسی ایده آل از حالت پایدار در فرکانس نامی شبکه اطلاق می گرددو اصولا توسط محتوای طیفی شکل موج مشخص می گردد. در استانداردIEEE وIEC اعوجاجهای زیر معرفی شده اند:

1-4-4-1 :جابجاییDC:

وجود ولتاژ یا جریان DC در سیستم قدرت را جابجایی DCگویند.

1-4-4-2 :هامونیکها:

استاندارد IEC 61000-2-1-1990 هارمونیکها را بعنوان جریانها یا ولتاژهای سینوسی تعریف می نماید که دارای فرکانسهائی هستند که مضرب صحیحی از فرکانس شبکه (50 یا 60 هرتز)می باشند.این استاندارد همچنین خاطر نشان می سازد که منابع اصلی تولید هارمونیکها،تجهیزات شبکه برق،بارهای صنعتی و بارهای خانگی می باشند.یک شکل موج اعوجاج یافته را می توان متشکل از جمع شکل موج فرکانس اصلی و یکسری هارمونیکها دانست.شکل (1-6)نمونه ای از شکل موج هارمونیکی به همراه هارمونیکهای مربوط را نشان می دهد.منشاء اصلی اعوجاج هارمونیکی در مشخصه غیر خطی بارها و تجهیزات در شبکه می باشد.

شکل(1-6):شکل موج هارمونیکی به همراه هارمونیک های مربوطه

تاثیرات زیان آور هارمونیکها بشرح زیر می باشد[7]:

عملکرد نادرست تجهیزات کنترلی،سیستمهای مخابراتی و رله های حفاظتی

تلفات اضافی در خازنها،ترانسفورماتورها و ماشینهای گردنده

صداهای اضافی در موتورها و سایر وسایل مشابه

تداخل تلفنی

وجود خازنهای اصلاح ضریب توان و ظرفیت خازنی کابلها باعث بروز حالتهای تشدید موازی و سری شده و در نقاط دیگر شبکه تولید ولتاژهای تقویت شده خواهند نمود. هارمونیکها بسته به منشاء بوجود آمدن،اندازه و قابل پیش بینی بودن آنها به سه دسته طبقه بندی می شوند:

هارمونیکهای ضعیف و قابل پیش بینی مانند تلویزیون ها،رایانه ها،لامپهای تخلیه گازی

هارمونیکهای شدید و تصادفی مانند کوره های قوس الکتریک

هارمونیکهای شدید و قابل پیش بینی مثل مبدلهای استاتیک

1-4-4-3 :هامونیکهای میانی:

ولتاژها یا جریانهائی با مولفه های فرکانسی که ضریب صحیحی از فرکانس شبکه نمی باشند هارمونیکهای میانی گویند.منبع اصلی هارمونیکهای میانی مبدلهای فرکانسی استاتیک،سیکلوکانورترها ،کوره های القائی و تجهیزات قوس الکتریک می باشند.هر گاه فرکانس این اعوجاجهای جریان با فرکانس طبیعی شبکه برابر گردند،می توانند باعث ایجاد رزونانسهای شدید در شبکه شوند.در تحقیقات مختلف نشان داده شده این اعوجاجها باعث تاثیر روی Power line Carrier  و ایجاد فلیکر در لامپهای فلورسنت و لامپهای  CRTمی گردند.[6]

1-4-5 :برش ولتاژ:

به حالتهای گذرای متناوب در شکل موج ولتاژ که در اثر بروز اتصال کوتاه دو فاز که ناشی از فرآیند تبدیل مبداهای AC-DC بوجود می آید برش ولتاژ گویند.شکل (1-7)نمونه ای از شکل موج مزبور را نشان می دهد.لبه ای تیز بوجود آمده در زمانهای کلید زنی حاوی نوسانات فرکانس بالا هستند که تاثیر زیادی در تداخل هماهنگی عایقی تجهیزات دارند.این تاثیرات گذرا را می توان با نصب مدارهای میراکننده در تجهیزات کلید زنی به حداقل خود کاهش داد.

شکل(1-7):شکل موج برش ولتاژ

1-4-6 :نوسانات ولتاژ:

 نوسانات ولتاژ به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

تغییرات پله ای در ولتاژ با قاعده زمانی منظم و یا نامنظم همانند آنچه که توسط دستگاههای جوشکاری،نورد یا ماشینهای حفارری ایجاد می شود.(شکل (1-8))

شکل (1-8):تغییرات پله ای مقدار موثر ولتاژ

تغییرات تناوبی یا تصادفی ولتاژ که حاصل تغییرات متناظر در امپدانس بار می باشند.شکل(1-9)نمایشی از تغییرات مقدار موثر ولتاژ کوره قوس الکتریکی که بارزترین عامل بوجود آورنده این نوع نوسانات ولتاژ است را نشان می دهد.

شکل (1-9):تغییرات تصادفی مقدار موثر ولتاژ

از جمله نتایج نوسانات ولتاژ می توان به کاهش کارائی در تجهیزات دارای خازن،ایجاد اغتشاش در سیستمهای کنترلی و بروز ناپایداری داخلی ولتاژ و جریان تجهیزات الکترونیکی اشاره کرد.به طور کلی تا زمانی که دامنه نوسانات ولتاژ از حد 10 % + فراتر نرود اغلب تجهیزات تحت تاثیر این اغتشاشات قرار نمی گیرند. مساله اصلی نوسانات ولتاژ اثر آن در ایجاد پدیده فلیکر است که در قسمت بعد به آن می پردازیم.

1-4-7 :فلیکر ولتاژ:

فلیکر ولتاژ عبارت است از"ایجاد نوسان در روشنایی یا رنگ تصاویر،زمانی که محرک منبع نور،تغییر فرکانس از مقادیر چند هرتز تا فرکانس ترکیبی نصاویر (فرکانس بدون لرزش)را داشته باشد"این تعریف بیان جامع و معینی نیست زیرا عبارت "فرکانس ترکیبی تصاویر"برای هر کس تعریف خاص خود را داشته و به عوامل متعددی بستگی دارد . نوسانات در ولتاژ سیستم (علی الخصوص در مقدار موثر)با توجه به فرکانس تغییرات،میتواند باعث ایجاد لرزش های محسوس (فرکانس پایین)منبع نور شود. از این رو مهندسین برق این نوع اغتشاش را فلیکر ولتاژ می نامند و چنین تعریف میکنند:"فلیکر ولتاژ عبارت است از تغییرات متناوب با تصادفی دامنه ولتاژ در محدوده 10% مقدار نامی."[9] نتایج تحقیقات در مقالات مختلف دامنه این تغییرات را در فرکانسی بین 5/0 تا 35 هرتز بیان کرده اند. این مقالات حساسترین فرکانس نوسانات را که باعث لرزش قابل محسوس نور میشوند بین 6 تا 10 هرتز بیان نموده اند.شکل (1-10)یک مورد ساده از فلیکر ولتاژ را نشان می دهد که در آن مدولاسیون دامنه ولتاژ AC با موج سینوسی بصورت پوش شکل موج ولتاژ قابل مشاهده است. ساده ترین معادله ولتاژ که میتواند مدل خوبی برای یک فلیکر ساده ولتاژ باشد به صورت رابطه (1-1)بیان میشود:

شکل (1-10):شکل موج فلیکر

                V(t)=v(1+mcos( ))cos(                                   

که در این رابطه:

 فرکانس اصلی سیستم قدرت

 فرکانس موج سینوسی مدولاسیون

Vدامنه نامی ولتاژ AC

m =  ضریب مدولاسیون میباشد.

پدیده های غیر متناوب همچون کلید زنی،هارمونیک های میانی و هارمونیک های مدولاسیونی نیز می توانند باعث بروز فلیکر شوند.لذا هر تغییر قابل درک و بالقوه در درخشندگی را بایستی به نوعی فلیکر نامید.

1-4-7-1 :عوامل ایجاد فلیکر:

عوامل اصلی ایجاد فلیکر بارهایی هستند که مقادیر بالایی جریان الکتریکی متغییر می کشند. با در نظر گرفتن امپدانس سیستم قدرت(ژنراتور ها،ترانسفورماتورها و خطوط انتقال)این تغییرات جریان باعث ایجاد مدولاسیون دامنه ولتاژ در شینه های میانی و حتی در شینه های انتهایی می شوند. به عنوان مثال شکل(1-11)ولتاژ ثبت شده در ثانویه ترانس تغذیه کننده کوره قوس الکتریک را نمایش می دهد. کوره های قوس الکتریک و دستگاههای جوش قوس الکتریک یکی از شایعترین عوامل بروز فلیکر در شبکه می باشند[10] کوره های قوسی ،بارهایی غیر خطی و متغییر یا زمان می باشند که اغلب موجب ایجاد نوسانات شدید ولتاژ و اعوجاجهای هارمونیکی می گردند.بیشترین نوسانات جریان در ابتدای فرایند ذوب اتفاق می افتد،در طی این فرایند،تکه های فولاد بین الکترود ها باعث ایجاد اتصال کوتاه دو الکترود می گردند که موجب کشیدن جریان زیاد و نامنظم می شود و معمولا فلیکری با فرکانس 1 تا 10 هرتز را ایجاد می کند.

یکی دیگر از منابع معمول فلیکر،راه اندازی موتورهای الکتریکی به علت جریان هجومی زیاد و ضریب توان کم هنگام راه اندازی می باشد همچنین عملکرد موتورها در مواردی که به گشتاورهای غیر عادی و خاص نیاز دارند نیز به نوعی مساله ساز است.موتورهای الکتریکی در محدوده وسیعی از کاربردهای خانگی گرفته (مانند ماشینهای لباسشویی ،یخچالها و...)تا تجهیزات قوی تر همچون پمپهای آب گرم و نورد فولاد مورد استفاده قرار دارند. شکل موج فلیکر حاصل عمدتا مثلثی بوده و ممکن است متناوب باشد مانند کمپرسورها ،یا غیر متناوب  مانند راه اندازی حالت خاص در موتور های خیلی بزرگ. این منابع فلیکر با ایجاد مدولاسیون دامنه ولتاژ تغذیه باعث ایجاد نوساناتی در روشنایی می شوند.هارمونیکهای میانی موجوددر طیف ولتاژ نیز می توانند به نوعی باعث ایجاد لرزش نور فرکانس پایین شوند این پدیده ها با برخورد با مولفه اصلی سیستم قدرت،دیگر هارمونیک ها و یا توسط هارمونیک های میانی که ممکن است در سیستم وجود داشته باشند،ایجاد میگردد[8] به عنوان مثال یک هارمونیک 100هرتز همراه با یک هارمونیک میانی با 90 هرتز می توانند فلیکری با فرکانس 10 هرتز ایجاد کنند. همچنین با گسترش استفاده از تولیدات پراکنده ،در هنگام اتصال ژنراتورها به شبکه ،به علت هماهنگ نبودن ولتاژ و فرکانس این ژنراتورها با شبکه و نیز در صورت نوسان توان خروجی آنها ممکن است باعث ایجاد نوسانات ولتاژ و بروز پدیده فلیکر گردند.[11]

شکل(1-11):شکل موج فلیکر ولتاژ حاصل از کوره قوس الکتریک

1-4-7-2 :اثرات فلیکر:

لرزش نور لامپها باعث بروز ناراحتی در دید انسان می شود،اثر زیان آور آن بر روی سلامتی انسان و بررسی چگونگی آن مهم تر و حادتر از اثرات احتمالی آن بر روی سایر تجهیزات می باشد.لرزش نور فرکانس بالا در لامپهای فلورسنت باعث بروز سردرد و خستگی چشم می شود که موارد ثبت شده از این نوع مشاهدات نسبت به سایر لامپها بطور قابل ملاحظه ای بیشتر می باشد. دیگر موارد گزارش شده از اثرات فلیکر ولتاژ عبارت اند از:کاهش عمر وسایلی هک چون تجهیزات الکترونیکی،لامپهای رشته ای فلورسنت و لامپهای اشعه کاتدی ، عملکرد PLLها ، از دست رفتن حالت سنکرون در UPSها ، کارکرد نامناسب کنترل کننده های الکترونیکی و وسایل حفاظتی.[12و8]