The objective of this research is to analyze the LC oscillator circuit using Caprio technique, a relatively simple and symmetrical method. This circuit is a simple sinusoidal oscillator circuit. The improvement of the circuit was obtained with the Caprio technique, which optimizes parameters for improving total harmonic distortion. The proposed circuit is very simple and practical. The experiment showed total harmonic distortion decreased from 2.716 % to 1.898 %. The frequency output was about 286.7 kHz when the inductor (L3) had five turns of winding, agreeable with the predicted theory.
PL
Celem niniejszych badań jest analiza układu oscylatora LC przy użyciu stosunkowo prostej i symetrycznej metody Caprio. Ten obwód jest prostym obwodem oscylatora sinusoidalnego. Udoskonalenie obwodu uzyskano dzięki technice Caprio, która optymalizuje parametry w celu poprawy całkowitego zniekształcenia harmonicznych. Proponowany obwód jest bardzo prosty i praktyczny. Eksperyment wykazał, że całkowite zniekształcenia harmoniczne zmniejszyły się z 2,716% do 1,898%. Częstotliwość wyjściowa wynosiła około 286,7 kHz, gdy cewka (L3) miała pięć zwojów uzwojenia, co było zgodne z przewidywaną teorią.
This paper presents a control approach that utilizes adaptive sliding window Fourier analysis (ASWFA) for single-phase PWM rectifiers. The primary objective is to effectively regulate the output voltage and minimize the ingress of harmonic currents into the utility grid. Through extensive MIL and HIL simulations, the control system demonstrates its efficacy in maintaining voltage regulation, achieving grid synchronization, and managing harmonic currents across various scenarios. The evaluation results affirm the precise control of voltage and regulation of harmonics under different operational conditions. Furthermore, statistical analysis employing box plots provides validation of the control technique's capability to reduce harmonic distortion. The study reveals that only the harmonic groups within the range of 35 ≤ h < 50 exceeded the thresholds prescribed by IEEE Std. 519-2014 for power systems operating at rated voltages between 120 V and 69 kV at the most stringent ISC/IL < 20 requirements. Overall, the proposed control technique presents a viable solution to effectively reduce harmonic distortion.
PL
W artykule przedstawiono podejście do sterowania, które wykorzystuje adaptacyjną analizę Fouriera z przesuwanym oknem (ASWFA) dla jednofazowych prostowników PWM. Głównym celem jest skuteczna regulacja napięcia wyjściowego i zminimalizowanie przedostawania się harmonicznych do sieci elektroenergetycznej. Dzięki obszernym symulacjom MIL i HIL system sterowania demonstruje swoją skuteczność w utrzymywaniu regulacji napięcia, osiąganiu synchronizacji sieci i zarządzaniu prądami harmonicznymi w różnych scenariuszach. Wyniki oceny potwierdzają precyzyjną kontrolę napięcia i regulację harmonicznych w różnych warunkach pracy. Ponadto analiza statystyczna wykorzystująca wykresy pudełkowe zapewnia walidację zdolności techniki sterowania do redukcji zniekształceń harmonicznych. Z przeprowadzonych badań wynika, że tylko grupy harmoniczne z przedziału 35 ≤ h < 50 przekraczały progi określone przez IEEE Std. 519-2014 dla systemów elektroenergetycznych pracujących przy napięciu znamionowym od 120 V do 69 kV przy najbardziej rygorystycznych wymaganiach ISC/IL < 20. Ogólnie rzecz biorąc, proponowana technika sterowania stanowi realne rozwiązanie skutecznej redukcji zniekształceń harmonicznych.
The paper presents performance comparison of harmonic filters for the reduction of harmonic distortion in an industrial power system, i.e., National Tobacco Enterprise, an industry found in Ethiopia. The performance comparison is done for single tuned, double tuned, high pass and Ctype harmonic filter. As a result, the double tuned harmonic filter provides a better performance than the other type of filters by giving a reduced Total Harmonic Distortion for the voltage and current waveforms. MATLAB/SIMULINK simulation results are presented for validating the analysis.
PL
W artykule przedstawiono porównanie wydajności filtrów harmonicznych do redukcji zniekształceń harmonicznych w przemysłowym systemie elektroenergetycznym, tj. National Tobacco Enterprise, przemysł znajdujący się w Etiopii. Porównanie wydajności jest dokonywane dla pojedynczego strojonego, podwójnie strojonego, górnoprzepustowego i typu C filtra harmonicznego. W rezultacie podwójnie dostrojony filtr harmonicznych zapewnia lepszą wydajność niż inne typy filtrów, zapewniając zmniejszone całkowite zniekształcenie harmoniczne dla przebiegów napięcia i prądu. Przedstawiono wyniki symulacji MATLAB/SIMULINK w celu weryfikacji analizy.
The connection of renewable energy sources with significant nominal power (in the order of MW) to the medium-voltage distribution grid affects the operating conditions of that grid. Due to the increasing number of installed renewable energy sources and the limited transmission capacity of medium-voltage networks, the cooperation of these energy sources is becoming increasingly important. This article presents the results of a six-year study on a 2 MW wind power plant and a 1 MW photovoltaic power plant in the province of Warmia and Mazury, which are located a few kilometers away from each other. In this study, active energy, currents, voltages as well as active, reactive, and apparent power and higher harmonics of currents and voltages were measured. The obtained results show the parameters determining the power quality at different load levels. Long-term analysis of the operation of these power plants in terms of the generated electricity andactive power transmitted to the power grid facilitated estimating the repeatability of active energy production and the active power generated in individual months of the year and times of day by a wind power plant and a photovoltaic power plant. It also allowed us to assess the options of cooperation between these energy sources. It is important, not only from a technical but also from an economic point of view, to determine the nominal power of individual power plants connected to the same connection point. Therefore, the cooperation of two such power plants with the same nominal power of 2 MW was analyzed and the economic losses caused by a reduction in electricity production resulting from connection capacity were estimated.
Along with the increase in the use of nonlinear electronic devices, e.g. personal computers, power tools and other electrical appliances, the requirements for uninterruptible power supplies are constantly growing. This paper proposes a method and deep analysis of results viable for checking how single-phase uninterruptible power supplies (UPSs) cope with nonlinear circuits under varying power loads in terms of electric energy quality. Various classes of single-phase UPS systems with different topologies were tested, for instance line-interactive and double conversion (online) single-phase UPS devices. Furthermore, measurements were carried out in view of a power source – loads were supplied both from a power grid and UPS built-in battery. Juxtaposition of the obtained results such as a THDU , THDI (Total Harmonic Distortion) percentage ratio of input/output voltage and current, a power factor and crest factor volume etc. of the tested UPS systems indicated major differences in their performance during laboratory tests.
This paper introduces a solution to a design problem caused by necessity of electromagnetic noise reduction in simple close-range wireless command and control systems, including Radio-frequency identification (RFID) systems. Trade-off between simplicity of data transmission, detection and decoding on one side vs. presence of high frequency harmonics in transmitted signals on the other makes some designers choose approach in which trapezoidal waveforms are used instead of rectangular ones. Moreover, edges of trapezoidal waveforms are additionally rounded to further limit presence of higher harmonics and thus to comply to EMI regulations and requirements. The paper proposes a solution based on a reimplementation of a high-voltage structure already proposed by the author, but implemented with use of different semiconductor technology process. Utilization of this new process and devices available in this technology makes possible significant increase of the circuit operation quality.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper describes the improvement of an integrable fully-balanced wide-frequency current-turnable integrator with Caprio technique. The architecture of the circuit is relatively simple and symmetrical with different signals. The circuit of our interest are the integrator circuits as the basic functional circuit for current mode filters and the Caprio technique translated to integrator for an implementation of low input impedance differential current input. After the hand setting of the circuit parameters of Caprio technique, they were optimized to improve total harmonic distortion and intermodulation performance. The proposed conversion circuit is simple, very suitable for application and implementing. Experimental and simulation results found in a good with theoretical analysis are included.
PL
W artykule opisano zrównoważony, szerokoczęstotliwościowy integrator wykorzystujący technikę CAPRIO. Układ może być stosowany w filtrach z wejściem prądowym o małej impedancji.
This paper describes a three phase shunt active power filter with selective harmonics elimination. The control algorithm is based on a digital filter bank. The moving Discrete Fourier Transformation is used as an analysis filter bank. The correctness of the algorithm has been verified by simulation and experimental research. The paper includes exemplary results of current waveforms and their spectra from a three phase active power filter.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The non-linear integer problem of capacitor placement in distorted distribution systems is solved with discrete values of capacitor sizes employing integer genetic algorithm with controlled random initialization. The objective function contains yearly system operation costs including cost of energy losses and capacitor prices. Different load models along with harmonic sources modelled as constant current sources are considered in the process of optimization. The results show the importance of load variation, modelling and harmonic sources on the optimal solution.
PL
W pracy rozwiązany został nieliniowy problem rozmieszczenia pojemności w zakłóconym systemie rozproszonym, wykorzystując genetyczny algorytm ze sterowaną randomiczną inicjalizacją. Funkcja celu zawiera roczny koszt systemu operacyjnego, włączając koszty straty energii i ceny kondensatorów. Modele różnych obciążeń ze źródłami harmonicznymi zamodelowanymi jako źródła prądu o stałej wartości zostały przeanalizowane w procesie optymalizacji. Wyniki pokazują ważność zmienności obciążenia, modelowania i źródeł harmonicznych dla optymalnego rozwiązania.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a state-feedback current controller with oscillatory terms for three-phase grid-connected PWM converters. Use of the oscillatory terms allows for shaping the sinusoidal input currents of the converter under distorted grid voltage conditions. Linear-quadratic optimization method is used to calculate the current controller gains. In the converter control structure the state current controller and PI DC-link voltage controller are used. Mathematical analysis and simulation results of the proposed control system are presented and discussed.
XX
W artykule przedstawiono regulator prądu ze sprzężeniem od wektora stanu z rozszerzeniem o człony oscylacyjne opracowany dla trójfazowych przekształtników sieciowych PWM.Wykorzystanie członów oscylacyjnych pozwala na kształtowanie sinusoidalnego prądu wejściowego prostownika przy odkształconym napięciu sieci. Współczynniki wzmocnień regulatora prądu obliczono z wykorzystaniem optymalizacji liniowo-kwadratowej. W strukturze sterowania przekształtnikiem zastosowano opracowany regulator prądu oraz regulator PI napięcia DC-linku. Przedstawiono analizę matematyczną i omówiono wyniki badań symulacyjnych.
Tematyka publikacji dotyczy problemu generowania wyższych harmonicznych prądu przez kompaktowe fluorescencyjne źródła światła. W opracowaniu przeanalizowano zmiany poziomu harmonicznych prądu generowanych przez tego typu odbiorniki w sytuacji gdy zasilano je napięciem sinusoidalnym i odkształconym. Do generacji przebiegów napięcia zasilającego w trakcie badań Kwykorzystano, stabilne programowalne źródło zasilania NetWave firmy EMTest. Uzyskane dzięki temu urządzeniu napięcia miały stabilne niezmienne parametry w czasie. trwania badań.
EN
The problem of generation of current higher harmonics by compact fluorescent light sources is described in this paper. The above-mentioned light sources were supplied by a sinusoidal voltage with THD equal to 0.1% then by a distorted voltage with THD equal to 6.58%. Both voltages were generated by a NetWave device from the EMTest. Such equipment guarantees the stable parameters during tests. The compact fluorescent lamps (9 W of nominal power) were used in the conducted tests. They were from three different manufacturers marked as A, B and C. The specifications of the tested lamps are presented in Tab. 1. The characteristic of the examined fluorescent lamps was included in the paper for two cases. In the first one, each lamp was supplied by a sinusoidal voltage. The obtained results are presented in Tabs. 2 and 3 as well as in Fig. 4. The next step was group operation of lamps (A1, A1+A2 and A1+A2+A3) manufactured by the same A factory and (A1+B1+ C1) manufactured by A, B and C factories. The results of investigations are presented in Tab. 4 and Figs. 5 and 6. In the second case, the same configurations of fluorescent lamps were supplied by a distorted voltage. The results are illustrated in Tabs. 5, 6 and 7 as well as in Figs. 7, 8 and 9.
Generalization of Linear Rosenstark Method of Feedback Amplifier Analysis to Nonlinear One This paper deals with an extension of the Rosenstark’s linear model of an amplifier to a nonlinear one for the purpose of performing nonlinear distortion analysis. Contrary to an approach using phasors, our method uses the Volterra series. Relying upon the linear model mentioned above, we define first a set of the so-called amplifier’s constitutive equations in an operator form. Then, we expand operators using the Volterra series truncated to the first three components. This leads to getting two representations in the time domain, called in-network and input-output type descriptions of an amplifier. Afterwards, both of these representations are transferred into the multi-frequency domains. Their usefulness in calculations of any nonlinear distortion measure as, for example, harmonic, intermodulation, and/or cross-modulation distortion is demonstrated. Moreover, we show that they allow a simple calculation of the so-called nonlinear transfer functions in any topology as, for example, of cascade and feedback structures and their combinations occurring in single-, two-, nd three-stage amplifiers. Examples of such calculations are given. Finally in this paper, we comment on usage of such notions as nonlinear signals, intermodulation nonlinearity, and on identification of transfer function poles and zeros lying on the frequency axis with related real-valued frequencies.
Obecnie częściej niż kiedykolwiek dotąd spotkamy się z coraz nowszymi rozwiązaniami urządzeń oświetleniowych. Skupiając się na niskociśnieniowych lampach wyładowczych to zmieniają się one zarówno w rozwiązaniach technologicznych lampy wyładowczej jak i układów stabilizacyjno-zapłonowych. Wszystkie te rozwiązania różnią się zasadniczo układem sprzężenia lampy z zasilaniem oraz częstotliwością prądu w obwodzie lampy, co w sposób istotny wpływa zarówno na parametry świetlne, jak i rodzaj generowanych zakłóceń. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań teoretycznych i eksperymentalnych widma prądu pobieranego z sieci przez układy niskociśnieniowych rtęciowych lamp wyładowczych.
EN
More often than ever much new solutions of lighting systems are used at present time. Be focused on low pressure mercury discharge lamps. They are changed in scope of technological solutions of discharge lamp and together in scope of stabilize-ignition systems. Differences are located in coupling between lamp and power source and in frequency of current in the lamp circuit. It depends on lighting parameters and kind of generated disturbances. In this paper are showed results of theoretical and experimental observations of current spectrum in fluorescent lamp systems.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a new method for determining optimal sizing and suitable placement for distributed generation (DG) in distribution system. A multi-objective function is created to minimise the total losses and average voltage total harmonic distortion (THDv) of the distribution system. The proposed method utilizes gravitational search algorithm (GSA )in the optimization process and its performance is compared with other optimization techniques such as particle swarm optimisation (PSO) and evolutionary programming (EP). The results show that the GSA performs better than PSO and EP by giving the best fitness value and convergence rate.
PL
W artykule opisano metodę optymalizacji rozmieszczenia i mocy generatorów energii w systemie rozproszonym. Opracowana została funkcja wielokryterialna, służąca do minimalizacji całkowitych strat i wskaźnik THD napięcia. Optymalizacja dokonywana jest z wykorzystaniem algorytmu GSA. Jego działanie zostało porównane z działaniem innych metod, jak PSO i EP. Przedstawiono wyniki porównania.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper deals with reverse effects of AC electric traction operation on 110kV supply system, from the point of view of spreading of harmonics. Investigation results for standard operation conditions are presented. The graphic part of this paper shows measurement results obtained by means of virtual instrumentation, with the use of LabVIEW software. In the next part is presented a model of the system on which the measurements were carried out, i.e. overhead lines, 110/27kV traction transformer substation and part of the power supply system. With the help of this model, an investigation of the spreading of harmonics in the power supply system was carried out. The conclusion of the paper includes a comparison between simulation and measurement results.
PL
W artykule zaprezentowano analizę zakłóceń wprowadzanych do sieci zasilającej przez trakcję AC. Przedstawiono wyniki pomiarów wykonanych z układem wykorzystującym oprogramowanie LabView. Przedstawiono także model systemu.
In this paper we introduce a self-tuning Kalman filter for fast time-domain amplitude estimation of noisy harmonic signals with non-stationary amplitude and harmonic distortion, which is the problem of a contactvoltage measurement to which we apply the proposed method. The research method is based on the self-tuning of the Kalman filter's dropping-off behavior. The optimal performance (in terms of accuracy and fast response) is achieved by detecting the jump of the amplitude based on statistical tests of the innovation vector of the Kalman filter and reacting to this jump by adjusting the values of the covariance matrix of the state vector. The method's optimal configuration of the parameters was chosen using a statistical power analysis. Experimental results show that the proposed method outperforms competing methods in terms of speed and accuracy of the jump detection and amplitude estimation.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents harmonics and thermal characteristic of Light Emitting Diode (LEDs) Lamps which are used in residential and commercial applications as energy efficient lighting bulbs. It is done by performing experimental tests on various LED lamps available in the market. The current drawn by several LED lamps are first measured to investigate the electrical characteristics. These measurements provide current harmonic characteristic of individual lamps. Then various configurations of LEDs were connected to a laboratory scale feeder to analyze the diversity factors. Furthermore, heat generation levels of the tested LED lamps are investigated to measure the thermal characteristics of LED lamps. The results show that individual LED bulbs produce considerable amount of harmonics but it could be reduced by combining various types of LED bulbs. Furthermore, the diversity factor could be improved if LED lamps are mixture with Compact Fluorescent Lamps (CFLs). Results also shows that the thermal characteristic of LED lamps is much better compare to the performance of CFLs.
PL
W artykule przedstawiono analizę harmonicznych oraz charakterystyki termiczne żarówek z diodami LED, stosowanymi komercyjnie w lampach. Badania przeprowadzono na losowo wybranych lampach dostępnych na rynku. Wskazano rozwiązania mogące zredukować ilość generowanych harmonicznych.
The quality of the supplied power by electricity utilities is regulated and of concern to the end user. Power quality disturbances include interruptions, sags, swells, transients and harmonic distortion. The instruments used to measure these disturbances have to satisfy minimum requirements set by international standards. In this paper, an analysis of multi-harmonic least-squares fitting algorithms applied to total harmonic distortion (THD) estimation is presented. The results from the different least-squares algorithms are compared with the results from the discrete Fourier transform (DFT) algorithm. The algorithms are assessed in the different testing states required by the standards.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents overview of high-order harmonics compensation methods applied for control of grid-connected converter. Two harmonic compensation methods are presented. One based on band-pass filers cooperating with Direct Power Control with Space Vector Modulation (DPC-SVM) is dedicated for renewable energy interface. Second method based on resonant controllers applied in Voltage Oriented Control (VOC) adds an active filtering function to PWM rectifier. Simulation and preliminary experimental results for these two methods are presented.
PL
Artykuł prezentuje wybrane metody kompensacji wyższych harmonicznych. Pierwszą bazującą na filtrach cyfrowych przedstawiono w aplikacji, w bezpośrednim sterowaniu mocy z modulacją wektorową (DPC-SVM) przekształtnikiem sieciowym. Drugą bazującą na regulatorach rezonansowych przedstawiono w sterowaniu napięciowo zorientowanym (VOC) jako funkcję aktywnej filtracji sterowanego prostownika sieciowego. Na zakończenie przedstawiono wstępne wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Problem of centralized normalization of harmonic voltages in a network with distributed nonlinear loads by passive third-order filters is studied in the paper. It includes: the choice of the node for filter installation, calculation of filter parameters; efficiency evaluation of chosen filters for centralized normalization of harmonic voltages at the network nodes. An example of choosing filters for a real 220 kV network supplying power to traction loads is given.
PL
W artykule przedstawiono problem scentralizowanej normalizacji harmonicznych napięcia w sieci z rozłożonymi nieliniowymi obciążeniami z wykorzystaniem pasywnego filtru trzeciego rzędu. Rozważania dotyczą wyboru węzła dla instalacji filtra, obliczenia parametrów filtra oraz ocenę skuteczności wybranych filtrów do scentralizowanej normalizacji harmonicznych napięcia w węzłach sieci. Jako przykład przedstawiono wybór filtra dla rzeczywistej sieci 220kV.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.