ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ГІБРИДНОГО КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2019-1-6Ключові слова:
батарея конденсаторів, активний фільтр, реактивна потужність, імітаційне моделювання, вищі гармоніки, несиметріяАнотація
Мета роботи. Дослідження ефективності роботи гібридного компенсатора реактивної потужності (ГКРП), що представляє собою послідовно з'єднані батарею конденсаторів (БК) зі ступінчастим перемиканням і активний фільтр вищих гармонік, з різними стратегіями управління, при несинусоїдальній і / або несиметричній напрузі мережи, в графічному середовищі імітаційного моделювання Simulink пакета Matlab.
Методи дослідження. Методи електротехніки, методи чисельного моделювання, методи теорії перетворення систем координат, методи матричних перетворень.
Отримані результати. Розглянуто кілька стратегій управління ГКРП: при роботі в режимі компенсації реактивної потужності з ізоляцією БК від вищих гармонік; при роботі в режимі активної фільтрації (АФ) вищих гармонік. Для розрахунку необхідної ємності БК і струму завдання АФ розглянуті теорія миттєвої потужності (p-q теорії) і d-q теорія по основній частоті. Перевірка ефективності розглянутих стратегій управління виконана в графічному середовищі імітаційного моделювання Simulink пакета Matlab. Синтезовані імітаційні моделі, що дозволяють якісно оцінити ефективність роботи ГКРП при різних стратегіях управління. Встановлено, що в умовах несиметрії і / або несинусоїдальності напруги мережі систему управління компенсатором доцільно синтезувати з використанням d-q теорії по основній частоті. В процесі моделювання встановлено, що запропонований ГКРП дозволяє забезпечити плавне регулювання реактивної потужності, при цьому потужність АФ становить не більше 10% від загальної потужності ГКРП (для заданих параметрів моделювання). При роботі в режимі активної фільтрації вищих гармонік ГКРП також показав високу ефективність, потужність АФ склала не більше 20% від загальної потужності компенсатора. Для ілюстрації ефективності підходу приведені діаграми струмів і напруг, розраховані коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої струму мережі (THDI) і коефіцієнт потужності комплексу ГКРП + нелінійне навантаження.
Наукова новизна. Отримав подальший розвиток спосіб управління ГКРП, що полягає в спільному управлінні БК зі ступінчастим перемиканням і АФ: 1) за умовою компенсації реактивної потужності та ізоляції БК від вищих гармонік; 2) за умовою компенсації вищих гармонік струму (працюючи в режимі паралельного активного фільтра).
Практична цінність. Розроблено імітаційну модель гібридного компенсатора реактивної потужності, яка реалізує кілька стратегій управління. Перевірено роботу компенсатора прі несинусоїдальній і / або несиметричній напрузі мережі. Підтверджено ефективність запропонованого підходу.
Посилання
[1] Kabyshev, A.V. (2012). Kompensatsiia reaktivnoi moshchnosti v elektroustanovkakh promyshlennykh predpriiatii : uchebnoe posobie. Tomsk. 234.
[2] Irinjila Kranti Kiran, Jaya Laxmi. A. (2011). Shunt versus Series compensation in the improvement of Power system performance. International journal of applied engineering research, 2, 1, 28-37.
[3] Vijayakumar, T., Nirmalkumar, A. (2010). Harmonics Analysis of Thyristor controlled Reactor circuits. International Journal of Computer and Electrical Engineering, 2, 1, 190-192.
[4] Xu, W., Marti, J.R., Dommel, H.W. (1991). Harmonic analysis of systems with static compensators. IEEE Transactions on Power Systems, 6(1), 183-190. DOI: 10.1109/59.131061
[5] Dixon, J., del Valle, Y., Orchard, M., Ortuzar, M., Moran, L. , Maffrand, C. (2001). A full compensating system for general loads, based on a combination of thyristor binary compensator, and a PWM-IGBT active power filter. 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society IECON’01, 1150-1155. DOI: 10.1109/IECON.2011.6119375
[6] Varschavsky, A., Dixon, J., Rotella, M., Morán, L. (2010). Cascaded Nine-Level Inverter for Hybrid-Series Active Power Filter, Using Industrial Controller. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(8), 2761-2767. DOI: 10.1109/tie.2009.2034185
[7] Litran, S.P., Salmeron, P. (2014). Reference Voltage Optimization of a Hybrid Filter for Nonlinear Load Compensation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61(6), 2648-2654. DOI: 10.1109/tie.2013.2276078
[8] Luo, A., Peng, S., Wu, C., Wu, J., Shuai, Z. (2012). Power Electronic Hybrid System for Load Balancing Compensation and Frequency-Selective Harmonic Suppression. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59(2), 723-732. DOI: 10.1109/tie.2011.2161066
[9] Wang, L., Lam, C.-S., Wong, M.C. (2018). Minimizing Inverter Capacity Design and Comparative Performance Evaluation of SVC-Coupling Hybrid Active Power Filters. IEEE Transactions on Power Electronics, 34, 2, 1227-1242. DOI:10.1109/tpel.2018.2828159
[10] Yukiharu, Satake, Ayumu, Tokiwa, Hiroaki, Yamada, Toshihiko, Tanaka, Mitsunori, Fukuda. (2018). New Control Strategy for Hybrid Static Var Compensator with Series Active Filters. 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), October 7-10, 2018, 1990-1994. DOI: 10.23919/ICEMS.2018.8549156
[1] Burlaka, V., Gulakov, S., Podnebennaya, S., & Savenko, O. (2014). Reactive power compensator with smooth control. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 13-19. doi:10.15588/1607-6761-2014-2-2
[11] Mikolaеts', D.A., Matsiuk, M.O. (2018). Application of the p-q theory to control a three-phase filter-compensating converter. Electronic and Acoustic Engineering, 1, 6-12. (in Ukrainian.)
[12] Sіnolitsii, A.P., Kol'sun, V.A., Kozlov, V.S. (2013). P-Q teorіia mittєvoї potuzhnostі dlia pristroїv aktivnoї fіl'tratsії. Obmezhennia zastosuvannia [P-Q theory for active power filters. Limitation of application]. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 34-39. (in Ukrainian.)
[13] Afonso, J. L., Sepulveda Freitas M. J., Martins, Julio S. (2003). P-Q power components calculations. ISIE 2003 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 123-128. DOI: 10.1109/ISIE.2003.1267279
[14] Czarnecki, L.S. (2004). On Some Misinterpretations of the Instantaneous Reactive Power Theory. IEEE Transactions on Power Electronics, 19(3), 828-836. DOI: 10.1109/tpel.2004.826500
[15] Suru, C.V., Patrascu, C.A., Linca M. (2014). The synchronous fundamental dq frame theory implementation and adaptation for the active filtering. International Conference on Applied and Theoretical Electricity (ICATE). DOI: 10.1109/icate.2014.6972654
[16] Savenko, O.S., Podnebennaya, S.K., Burlaka, V.V., Gulakov, S.V. (2018). Control Strategy for Hybrid VAR Compensator. IEEE Ukraine Student, Young Professional and Women in Engineering Congress (UKRSYW), October 2-6, 2018, 93-96.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 O.S. Savenko, S.K. Podnebennaya, V.V. Burlaka
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
