Analysis of dependency current harmonics on load and filter parameters for asymmetrical network models

• Autorzy: Kukharchuk Vasyl V. , Katsyv Samoil Sh. , Hraniak Valerii F. , Madyarov Vyacheslav G. , Kyivskyi Volodymyr V. , Prychepa Iryna V. , Kotyra Andrzej , Yeraliyeva Bakhyt , Kozbakova Ainur

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.09.22

Warianty tytułu

PL

Analiza zależności harmonicznych prądu od obciążenia i parametrów filtrów dla modeli sieci

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the operation of three-phase magneto conjugate LCL-filters used in inverter systems of solar power plants. The purpose of their usage is maintaining the coefficient of load current harmonics within the limits imposed by electric power quality standards. As opposed to widespread LC-filters, the LCL-filters enable using of an inverter system for operation in reverse mode at night to charge the batteries of solar power plants. In its turn, the structural design of filter inductances in the form of a three-leg magnetic system that generates magnetic coupling between inductances of different phases ensures the reduction of filter dimensions and its cost. Filter’s transfer characteristic was generated and on its basis plotted were dependencies between the current harmonics coefficient and the load, as well as network power coefficient and filter parameters. Analysis of these dependencies demonstrated the availability of composite resonance of currents in the circle, with the greatest resonant currents (and at the same time harmonics coefficients) being observed at light network loads. Considerable restriction of the current harmonics coefficient may be achieved by regulating the filter capacity depending on inductances and power coefficients.

PL

W artykule przedstawiono działanie trójfazowych filtrów LCL ze sprzężeniem magnetycznym stosowanych w systemach inwerterowych elektrowni słonecznych. Celem ich zastosowania jest utrzymanie współczynnika harmonicznych prądu obciążenia w granicach narzuconych przez normy jakości energii elektrycznej. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych filtrów LC, filtry LCL umożliwiają wykorzystanie systemu inwerterowego do pracy w trybie rewersyjnym w nocy, do ładowania akumulatorów w elektrowniach słonecznych. Z kolei konstrukcja induktancji filtracyjnych w postaci trójstopniowego układu magnetycznego generującego sprzężenie magnetyczne pomiędzy induktancjami różnych faz zapewnia redukcję wymiarów filtra i jego kosztów. Określono charakterystykę przenoszenia filtra i na jej podstawie wyznaczono zależności pomiędzy współczynnikiem bieżącej harmonicznej a obciążeniem, a także współczynnikiem mocy w sieci i parametrami filtra. Analiza tych zależności wykazała, że największe prądy rezonansowe (a jednocześnie współczynniki harmonicznych) obserwowano przy niedużych obciążeniach sieci. Znaczne ograniczenie współczynnika harmonicznych prądu można osiągnąć poprzez regulację pojemności filtra w zależności od induktancji i współczynników mocy.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 9
• Strony: 103--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Kukharchuk Vasyl V.

• Vinnytsia National Technical University, Khmelnytsky highway, 95, 21000, Vinnytsia, Ukraine

autor

Katsyv Samoil Sh.

• Vinnytsia National Technical University, Khmelnytsky highway, 95, 21000, Vinnytsia, Ukraine

autor

Hraniak Valerii F.

• Vinnytsia National Technical University, Khmelnytsky highway, 95, 21000, Vinnytsia, Ukraine

autor

Madyarov Vyacheslav G.

• Vinnytsia National Technical University, Khmelnytsky highway, 95, 21000, Vinnytsia, Ukraine

autor

Kyivskyi Volodymyr V.

• LLC «KNESS RND CENTER», str. Energetychna, 5A, 21022, Vinnitsia, Ukraine

autor

Prychepa Iryna V.

• Vinnytsia National Technical University, 95 Khmelnytske shose, Vinnytsia, Ukraine, 21021

autor

Kotyra Andrzej

• Instytut Elektroniki i Technik Informacyjnych, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 38a, 20-618 Lublin, Poland

autor

Yeraliyeva Bakhyt

• Taraz State University after M.Kh.Dulaty, Taraz, Kazakhstan

autor

Kozbakova Ainur

• University of Power Engineering and Telecommunications Almaty, Kazakhstan

Bibliografia

• [1] Sazonov, A.S., Lebedev, D.Y, Calculation and selection of parameters of sinus filters of frequency-controlled drives with a PWM voltage inverter, Industrial energy, 2 (2012), 18-22
• [2] Klimov V.P., Modern directions of development of AC power converters, Practical Power Electronics, 5 (2007), 43-51
• [3] Chen S., Lai Y.M., Tan S-Ch., Tse Ch.K., Optimal Design of Repetitive Controller for Harmonic Elimination in PWM Voltage Source Inverters, Proceedings on 29th International Telecommunications Energy Conference (2007), 236-241
• [4] Eid A., El-Kishky H., Abdel-Salam M., El-Mohandes T., VSCF aircraft electric power system performance with active power filters, Proc. on 42th Southeastern Sumposium of System Theory (SSST) 2010, 182-187
• [5] Anuchin A.S., Kulmanov I.I., Belyakov Y.O., Compensation of harmonic distortion of the output voltage in power supplies with a sinus filter, Proceedings of the VIII International Conference on Automated Electric Drives AED- 2014, vol. 1 (2014), 93-98
• [6] Pustovetov M.Y., Calculation of parameters and computer simulation of sinus filters in a variable frequency drive, Bulletin of DSTU, 3(64) (2012), 56-64.
• [7] Hraniak V.F., Kukharchuk V.V., Bilichenko V. V. et. al., Correlation method for calculation of weight coefficients of artificial neural-like networking hydraulic units’ diagnostic systems, Proceedings of SPIE 11176, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry and High-Energy Physics Experiments (2019), 1117663
• [8] Vedmitskyi Y.G., Kukharchuk V.V., Hraniak V.F. et al., Newton binomial in the generalized Cauchy problem as exemplified by electrical systems, Proceedings of SPIE 10808, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018 – 7 p.
• [9] Vasilevskyi, O.M. Calibration method to assess the accuracy of measurement devices using the theory of uncertainty, International Journal of Metrology and Quality Engineering, 5(4) (2014), 47-53
• [10] John M., Mertens A., Harmonic domain model of an openloop controlled PWM converter Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 8(2) (2018), 25-29.
• [11] Grzejszczak P., Barlik, R., Leszczyński, B, Szymczak M., Investigation of a high-efficiency and high-frequency 10-kW/800-V three-phase PWM converter with direct power factor control, International Journal of Electronics and Telecommunications 65(4) (2019), 619-624

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).