ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ НА КОНДЕНСАТОРІ АКТИВНОГО ФІЛЬТРА

М. Й.  Бурбело; О. М. Кравець; Д. Ю. Лебедь

doi:10.31649/1997-9266-2022-160-1-28-34

Автор(и)

М. Й. Бурбело

Вінницький національний технічний університет ROR

О. М. Кравець

Вінницький національний технічний університет ROR

Д. Ю. Лебедь

Вінницький національний технічний університет ROR

DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-160-1-28-34

Ключові слова

електрична мережа фільтр нижніх частот вищі гармоніки реактивна потужність активний фільтр система керування

Анотація

Розглянуто схему керування активним фільтром на основі dq-теорії з блоком автоматичної стабілізації напруги на конденсаторі, що містить систему адаптивного керування затримкою в часі та фільтр нижніх частот. Введення затримки можна реалізувати за допомогою мікроконтролера, який автоматично розраховуватиме необхідний коефіцієнт затримки та вихідний масштабний коефіцієнт. Фільтр нижніх частот налаштований на сьому гармоніку, що дозволяє регулювати затримку в діапазоні, який забезпечує мінімальне значення допустимої похибки відхилення напруги. Також проведено дослідження якості підтримання напруги на конденсаторі за допомогою комплексу заходів. Для покращення компенсаційної здатності активного фільтра виконано налаштування блока ковзного усереднення струму на шосту гармоніку у разі симетричного навантаження. Часова реакція блока автоматичної стабілізації напруги на конденсаторі постійного струму забезпечує стабільний процес заряду/розряду конденсатора і високий рівень компенсації вищих гармонік без значної додаткової генерації активної потужності в мережу. Показано, що підвищення точності регулювання напруги на конденсаторі силового активного фільтра дозволяє забезпечити досягнення мінімальних значень гармонічних спотворень та стабільної роботи системи. Перехідна реакція силового активного фільтра визначається контуром керування вихідним струмом фільтра. Тому його часовий відгук вибрано достатньо швидким, щоб відслідковувати за поточною формою синусоїдного струму. З іншого боку, швидкодія контуру регулювання напругою конденсатора не повинна бути дуже швидкою, та вона вибирається принаймні в 10 разів повільнішою ніж контуру регулювання поточного струму фільтра. Таким чином, ці дві системи керування можна розділити і спроектувати як дві незалежні системи та відрегулювати кожну за індивідуальними характеристиками.

395 222

Як цитувати

[1]

«ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ НА КОНДЕНСАТОРІ АКТИВНОГО ФІЛЬТРА», Вісник ВПІ, вип. 1, с. 28–34, Бер 2022, doi: 10.31649/1997-9266-2022-160-1-28-34.

Завантажити посилання

Біографії авторів

автор М. Й. Бурбело, афіліація Вінницький національний технічний університет

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри електротехнічних систем електроспоживання та енергетичного менеджменту

автор О. М. Кравець, афіліація Вінницький національний технічний університет

канд. техн. наук., доцент кафедри електротехнічних систем електроспоживання та енергетичного менеджменту

автор Д. Ю. Лебедь, афіліація Вінницький національний технічний університет

Розглянуто схему керування активним фільтром на основі dq-теорії з блоком автоматичної стабілізації напруги на конденсаторі, що містить систему адаптивного керування затримкою в часі та фільтр нижніх частот. Введення затримки можна реалізувати за допомогою мікроконтролера, який автоматично розраховуватиме необхідний коефіцієнт затримки та вихідний масштабний коефіцієнт. Фільтр нижніх частот налаштований на сьому гармоніку, що дозволяє регулювати затримку в діапазоні, який забезпечує мінімальне значення допустимої похибки відхилення напруги. Також проведено дослідження якості підтримання напруги на конденсаторі за допомогою комплексу заходів. Для покращення компенсаційної здатності активного фільтра виконано налаштування блока ковзного усереднення струму на шосту гармоніку у разі симетричного навантаження. Часова реакція блока автоматичної стабілізації напруги на конденсаторі постійного струму забезпечує стабільний процес заряду/розряду конденсатора і високий рівень компенсації вищих гармонік без значної додаткової генерації активної потужності в мережу. Показано, що підвищення точності регулювання напруги на конденсаторі силового активного фільтра дозволяє забезпечити досягнення мінімальних значень гармонічних спотворень та стабільної роботи системи. Перехідна реакція силового активного фільтра визначається контуром керування вихідним струмом фільтра. Тому його часовий відгук вибрано достатньо швидким, щоб відслідковувати за поточною формою синусоїдного струму. З іншого боку, швидкодія контуру регулювання напругою конденсатора не повинна бути дуже швидкою, та вона вибирається принаймні в 10 разів повільнішою ніж контуру регулювання поточного струму фільтра. Таким чином, ці дві системи керування можна розділити і спроектувати як дві незалежні системи та відрегулювати кожну за індивідуальними характеристиками.

Посилання

J. Matas, L. Garcia de Vicuna, J. Miret, J. M. Guerrero, and M. Castilla, “Feedback linearization of a single-phase active power,” IEEE Trans. On Power Electrons, vol. 23, no. 1, рp. 116-125, 2008.

T. Thomas, and A. Jaffart, “Design and performance of active power filter,” IEEE Industry Applications magazine, 1998.

О. М. Закладний, А. В. Праховник, і О. І. Соловей, «Енергозбереження засобами промислового електропривода,» навч. посіб. Київ, Україна: Кондор, 2005, 408 с.

Rajesh K. Patjoshi, Kamalakanta Mahapatra, and Venkata Ratnam Kolluru, Real time Implementation of Sliding mode Based Direct and Indirect Current Control Techniques for Shunt Active Power Filter. National Institute of Technology Rourkela, India, 2015.

O. J. M. Smith, “Closer Control of Loops with Dead-Time,” Chemical Engineering Progress, no. 53, pp. 217, 1959.

D. Stanciu, M. Teodorescu, A. Florescu, and D. A. Stoichescu, “Single-phase active power filter with improved sliding mode control,” in 17th IEEE International Conference on Automation,Quality and Testing, Robotics (AQTR’10), May 2010, pp. 15-19.

Power electronics handbook: devices, circuits, and applications handbook, Muhammad H. Rashid, Ed., 3rd ed. p. cm. ISBN 978-0-12-382036-5 .

R. K. Patjoshi, and K. K. Mahapatra, “Performance comparison of direct and indirect current control techniques applied to a sliding mode based shunt active power filter,” in India Conference (INDICON), 2013 Annual IEEE, IIT Bombay, Dec. 2013, pp. 1-5.

К. І. Денисенко, І. С. Кутрань, В. О. Лесик, і Т. В. Мисак, «Збільшення швидкодії контуру слідкування за напругою накопичувального конденсатора трифазного паралельного активного фільтра,» Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України, вип. 55, 2020. ISSN 1727-9895.

М. Й. Бурбело, Ю. В. Лобода, і Д. Ю. Лебедь, «Система прямого керування струмом активного фільтра,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 2, с. 69-75, Квіт 2021. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-155-2-69-75 .