Filtr aktywny z dodatkowym zasobnikiem energii do kompensacji wahań moc czynnej – bilans energetyczny oraz praktyczna implementacja – część 1

• Autorzy: Baszyński Marcin , Sowa Kacper , Piróg Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.09.01

Warianty tytułu

EN

An active power filter with energy storage for power surge compensation- energy balance and practical implementation – Part 1

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono jednofazowy filtr aktywny z zasobnikiem energii dwukierunkowym przekształtnikiem DC/DC, dedykowanym do kompensacji udarów mocy czynnej generowanych przez nieliniowe obciążenia o pracy przerywanej. Jako obiekt kompensacji użyto jednofazową zgrzewarkę punktową. Praca zawiera kompleksową analizę pracy urządzenia, która umożliwiła opracowanie aparatu matematycznego wykorzystanego do wymiarowania zasobnika. Wysoką skuteczność rozwiązania potwierdzono w wyniku badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych na zrealizowanym modelu laboratoryjny urządzenia. W części 1 artykułu przedstawiono zasadę działania, wyniki analiz teoretycznych oraz dobór podstawowych parametrów w układu.

EN

This paper presents a single-phase power filter with an energy storage bidirectional DC/DC converter. The device is dedicated to the compensation of active power surges generated by nonlinear loads characterized by intermittent operation. As a compensated and filtered object, the single-phase spot welding machine was assumed. The work contains a comprehensive analysis of the device's operation, which enabled the development of storage sizing methodology. The high efficiency of the solution was confirmed during simulation and experimental approach, on especially developed laboratory model. Part 1 of the article presents the principle of operation, results of theoretical analyzes and the selection of basic parameters in the system.

Słowa kluczowe

PL

filtr aktywny; zasobnik energii; udar mocy czynnej; zgrzewarka punktowa; jakość energii elektrycznej

EN

active power filter; energy storage; power surges; spot welder; power quality

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 9
• Strony: 1--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Baszyński Marcin

• AGH Akademia Górniczo- Hutnicza, Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii, Al. Mickiewicza 30, 31-038 Kraków

autor

Sowa Kacper

• ABB Technology Center, Starowiślna 13A, 31-038 Kraków, Poland

autor

Piróg Stanisław

• AGH Akademia Górniczo- Hutnicza, Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii, Al. Mickiewicza 30, 31-038 Kraków

Bibliografia

• [1] Byrne R. H., Nguyen T. A., Copp D. A., Chalamala B. R.,Gyuk I., Energy Management and Optimization Methods for Grid Energy Storage Systems, IEEE Access (2018), 6, 13231-13260
• [2] Chen S., Zhang T., Gooi H. B., Masiello R. D., Katzenstein W., Penetration Rate and Effectiveness Studies of Aggregated BESS for Frequency Regulation, IEEE Transactions on Smart Grid (2016) 7, n.1, 167-177
• [3] Baszynski M., Sowa K., Pirog S., An Active Power Filter with Energy Storage and Double DC Conversion for Power Surge Compensation, Electronics (2020), 9, 1489
• [4] Sowa K., Baszyński M., Piróg S., Jednofazowy energetyczny filtr aktywny z zasobnikiem energii do kompensacji wahań mocy czynnej w linii zasilającej, Przegląd Elektrotechniczny (2017) 93, n.3, 260-266
• [5] Sowa K., Baszyński M., Piróg S., One phase active filter with energy storage for active power surge compensation in feed line, Archives of Electrical Engineering (2016) 65, n.2, 221–234
• [6] Sowa K., Baszynski M., Pirog, S., Single-phase active filter with an energy storage system used for compensation of activepower fluctuations - HIL tests on real time simulator RTS, Przegląd Elektrotechniczn (2019) 95, 200–207
• [7] Somayajula D., Crow M. L., An integrated active power filter – ultracapacitor design to provide intermittency smoothing and reactive power support to the distribution grid, IEEE Transactions Sustain. Energy (2014) 5, 1116–1125
• [8] Mutarraf M. U., Terriche Y., Niazi K. A. K., Vasquez J. C., Guerrero J. M., Energy Storage Systems for Shipboard Microgrids - A Review, Energies (2018), 11, 3492
• [9] Ding M., Chen Z., Wang B., Chen Z., Luo Y., Zheng G., Unified control of smoothing out wind power fluctuations and active power filtering by an energy storage system, Proceedings of the IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (2012), Tianjin, China, 1–5
• [10] Gadalla A. S., Yan X., Hasabelrasul H., Performance of the battery energy storage systems based on cascaded H-bridge multilevel converter, J. Eng. (2019), 16, 779–783
• [11] Abeywardana D. B. W., Hredzak B., Agelidis V., Demetriades G. D., Supercapacitor Sizing Method for Energy-Controlled Filter-Based Hybrid Energy Storage Systems, IEEE Trans. Power Electron. (2017), 32, 1626–1637
• [12] Yan N., Zhang B., Li W., Ma S., Hybrid Energy Storage Capacity Allocation Method for Active Distribution Network Considering Demand Side Response, IEEE Trans. Appl. Supercond. (2019), 29, 1–4
• [13] Manandhar U., Tummuru N. R., Kollimalla S. K., Ukil A., Beng G.H., Chaudhari K., Kumar S., Validation of Faster Joint Control Strategy for Battery and Supercapacitor - Based Energy Storage System, IEEE Trans.Ind. Electron. (2018), 65, 3286–3295
• [14] Yan Z., Zhang X. P., General energy filters for power smoothing, tracking and processing using Energy Storage, IEEE Access (2017), 5, 19373–19382
• [15] Abdeltawab H., Mohamed Y. A. I., Robust Energy Management of a Hybrid Wind and Flywheel Energy Storage System Considering Flywheel Power Losses Minimization and Grid- Code Constraints, IEEE Trans. Ind. Electron. (2016), 63, 4242– 4254
• [16] Ye C., Yang J., Xu W., Xiong F., Liang X., A Novel Multi-Unit Out-Rotor Homopolar Inductor Machine for Flywheel Energy Storage System, IEEE Trans. Magn. (2018), 54, 1–5
• [17] Bendib C., Kesraoui M., Wind-Solar Power System associated with Flywheel and Pumped-Hydro EnergyStorage, Proceedings of the 10th International Renewable Energy Congress, Sousse, Tunisia (2019), 1–6
• [18] Piróg S., Energoelektronika: układy o komutacji sieciowej i o komutacji twardej, AGH Uczelniane Wydawnictwo Naukowo- Dydaktyczne (2006)
• [19] Vishay ESTA, Power electronic, DC capacitors, standard capacitors in cylindrical casing, oil impregnated, self-healing, with fuse (2002)
• [20] Itelcond, Aluminium Electrolytic Capacitors - Series AS(U), AS(U)M472M500DF1 (2012)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).