СИСТЕМИ ГРУПОВОГО ЖИВЛЕННЯ ПРИВОДІВ З ЄМНІСНИМИ НАКОПИЧУВАЧАМИ, ОБЛАДНАНІ ПАРАЛЕЛЬНИМИ АКТИВНИМИ ФІЛЬТРАМИ
DOI:
https://doi.org/10.32782/EIS/2024-106-10Ключові слова:
паралельний активний фільтр (ПАФ), ємнісний накопичувач енергії, групові системи електропостачання, якість електроенергії, енергозбереження, методи керуванняАнотація
Мета. Метою статті є вдосконалення методів керування багатофункціональними паралельними активними фільтрами (ПАФ) для забезпечення швидкої та точної компенсації неактивних компонентів повної потужності в три- і чотирипровідних змішаних системах електроживлення, зокрема для групових систем живлення електроприводів з ємнісними накопичувачами енергії. Методи. У статті запропоновано два методи керування ПАФ: метод миттєвої потужності (p-q теорія) та метод керування в системі координат, що синхронно обертається, на основі перетворень Парка-Горєва. Проведено імітаційне моделювання для порівняння продуктивності ПАФ з використанням цих методів керування. У статті оцінено ефективність цих методів керування для компенсації неактивних складників потужності та мінімізації реактивної потужності в групових системах електропостачання. Результати. Дослідження показало, що керування ПАФ у системі координат x–y, що синхронно обертається, спрощує вибір і контроль неактивних компонентів потужності, що призводить до більш швидкої і точної компенсації. Включення струму нульової послідовності в опорні струми компенсації дозволяє ПАФ працювати як в три-, так і в чотирипровідних системах без додаткових пристроїв компенсації струму нульової послідовності. Результати моделювання продемонстрували ефективність ПАФ для компенсації реактивної потужності, гармонік (5-ї, 7-ї та 49-ї) та неактивних складників потужності в діодних випрямлячах, а також для корекції симетрії навантаження. Новизна. У дослідженні представлено вдосконалений метод керування багатофункціональними ПАФ, зокрема в системах групового електропостачання з використанням ємнісних накопичувачів енергії. Цей підхід забезпечує новий спосіб розв’язання проблеми енергозбереження та покращення якості електроенергії в системах з нелінійними та динамічними навантаженнями, зменшуючи втрати енергії та збільшуючи термін служби обладнання. Цінність. Результати дослідження пропонують практичні рішення для підвищення ефективності систем електропостачання в промислових умовах. Завдяки використанню ПАФ з ємнісним накопичувачем енергії система зменшує обмін енергією між двигунами та мережею, зменшуючи втрати в трансформаторах, перетворювачах та лініях електропередач. Впровадження цього методу покращує управління енергоспоживанням, збільшує термін служби обладнання та забезпечує відповідність стандартам якості електроенергії.
Посилання
Zhao, N., Wang, G., Xu, D., Zhu, L., Zhang, G., & Huo, J. (2018). Inverter power control based on DC-link voltage regulation for IPMSM drives without electrolytic capacitors. IEEE Trans Power Electron 33(1): 558–571.
Bajaj, M., Sharma, NK., Pushkarna, M., Malik, H., Alotaibi, MA., & Almutairi, A. (2021). Optimal design of passive power filter using multi-objective Pareto-based firefly algorithm and analysis under background and load-side’s nonlinearity. IEEE Access 9: 22724–22744.
Kazemi-Robati, E., & Sepasian, MS. (2019). Passive harmonic filter planning considering daily load variations and distribution system reconfiguration. Electr Power Syst Res 166: 125–135.
Khajouei, J., Esmaeili, S., & Nosratabad,i SM. (2020). Optimal design of passive filters considering the effect of Steinmetz circuit resonance under unbalanced and non-sinusoidal conditions. IET Gener Transm Distrib 14(12): 2333–2344.
Melo, ID., Pereira, JLR., Variz, AM., & Ribeiro, PF. (2020). Allocation and sizing of single tuned passive filters in three-phase distribution systems for power quality improvement. Electr Power Syst Res 180: 106–128.
Li, D., Yang, K., Zhu, ZQ., & Qin, Y. (2017). A novel series power quality controller with reduced passive power filter. IEEE Trans Ind Electron 64(1): 773–784.
Bajaj, M., Flah, A., Alowaidi, M., Sharma, NK., Mishra, S., & Sharma, SK. (2021). A Lyapunov-function based controller for 3-phase shunt active power filter and performance assessment considering different system scenarios. IEEE Access 9: 66079–66102.
Wang, Y., Xu, J., Feng, L., & Wang, C. (2018). A novel hybrid modular three-level shunt active power filter. IEEE Trans Power Electron 33(9): 7591–7600.
Toumi, T., Allali, A., Meftouhi, A., Abdelkhalek, O., Benabdelkader, A., & Denai, M. (2020). Robust control of series active power filters for power quality enhancement in distribution grids: simulation and experimental validation. ISA Trans 107: 350–359.
Vodyakho, O., & Mi, CC. (2009). Three-level inverter-based shunt active power filter in three-phase three-wire and four-wire systems. IEEE Trans Power Electron 24(5): 1350–1363.
Hengyi, W., & Liu, S. (2019). Harmonic interaction analysis of delta-connected cascaded H-bridgebased shunt active power filter. IEEE J Emerg Sel Top Power Electron 8(3): 2445–2460.
Alhasheem, M., Mattavelli, P., & Davari, P. (2020). Harmonics mitigation and non-ideal voltage compensation utilising active power filter based on predictive current control. IET Power Electron 13(13): 2782–2793.
Mahmoud, MO., Mamdouh, W., & Khalil, H. (2020). Power system distortion mitigation by using series active power filter. Int J Ind Sustain Dev 1(2): 36–48.
Li, G. et al (2021). A DC hybrid active power filter and its nonlinear unified controller using feedback linearization. IEEE Trans Ind Electron 68(7): 5788–5798.
