Hybrid stepless distribution transformer with four-quadrant AC/DC/AC converter at low voltage side - simulation tests

• Autorzy: Strzelecki R. , Matelski W. , Tomasov V.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.06.23

Warianty tytułu

PL

Hybrydowy bezstopniowy transformator dystrybucyjny z czterokwadrantowym przekształtnikiem AC/DC/AC po stronie niskiego napięcia – badania symulacyjne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the work of the stepless hybrid distribution transformer (HT), as an alternative to the so far applied Automatic Voltage Regulator (AVR) solutions, used to control the voltage in the power system in terms of the fundamental harmonic. The HT is a combination of a conventional distribution transformer and an AC/DC/AC converter connected in series with the transformers secondary winding. In the work the basic control algorithm of the AC/DC/AC converter operated as a series connected additive voltage source in the HT system, has been described. The article contains the preliminary results of computer simulation studies of the model elaborated in PSIM.

PL

W artykule opisano działanie bezstopniowego hybrydowego transformatora dystrybucyjnego (HT), jako alternatywę dla dotychczas stosowanych rozwiązań AVR (Automatic Voltage Regulator), służących do kontroli poziomu napięcia w systemie elektroenergetycznym w zakresie podstawowej harmonicznej. Układ HT to połączenie konwencjonalnego transformatora dystrybucyjnego oraz przekształtnika AC/DC/AC włączonego w szereg z uzwojeniem wtórnym transformatora. W pracy przedstawiono podstawowy algorytm sterowania przekształtnikiem AC/DC/AC jako szeregowe źródło napięcia dodawczego w układzie badanego HT. Artykuł zawiera wstępne wyniki badań symulacyjnych modelu opracowanego w programie PSIM.

Słowa kluczowe

EN

hybrid distribution transformer; Automatic Voltage Regulator (AVR); power distribution; power transformer

PL

hybrydowy transformator dystrybucyjny; regulator napięcia automatyczny; dystrybucja mocy; transformator mocy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 6
• Strony: 121--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Strzelecki R.

• Gdańsk University of Technology, Narutowicza 11/12, 80233 Gdańsk
• ITMO University, 197101, Sankt Petersburg, Kroneverkskiy pr.49

autor

Matelski W.

• Instytut Elektrotechniki, Bałtycka Pracownia Technologii Energoelektronicznych ul. Czechosłowacka 3, 81-336 Gdynia

autor

Tomasov V.

• ITMO University, 197101, Sankt Petersburg, Kroneverkskiy pr.49

Bibliografia

• [1] Strzelecki R., Benysek G., Power Electronics in Smart Electrical Energy Networks, London: Springer, (2008), 414
• [2] Matsuda K., Horikoshi K., Seto T., Iyama O., Kobayashi H., Development of Automatic Voltage Regulator for Low-Voltage Distribution Systems. Electrical Engineering in Japan, 188 (2014), No.4, 9-19
• [3] Lopez J.V, Garcia S.M, Rodriguez J.C., Garcia R.V., Fernandez S.M., Olay C.C., Electronic TapChanging Stabilizers for Medium-Voltage Lines Optimum Balanced Circuit, IEEE Trans. on Power Delivery, 27 (2012), No. 4, 1909-1918
• [4] She X., Huang A.Q., Burgos R., Review of Solid-State Transformer Technologies and Their Application in Power Distribution Systems, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 1 (2013), No.3, 186-198
• [5] Липковский K.A., Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. Изд. Наук. думка, Киев, (1983), 214
• [6] Dmowski A., Tyrystorowe regulator napięć przemiennych, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej (1979), 113
• [7] Roasto I., Strzelecki R., "A simple modular active power electronic transformer," IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics –(ISIE’14), Istanbul (2014), 1976-1980
• [8] Huang A.Q., Medium-Voltage Solid-State Transformer: Technology for a Smarter and Resilient Grid, IEEE Industrial Electronics Magazine, 10 (2016), No. 3, 29-42
• [9] Burkard J., Biela J., Evaluation of topologies and optimal design of a hybrid distribution transformer, Proc of the 17th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'15 ECCE-Europe), Geneva (2015), 1-10
• [10] Gołubiew V., Lipkowskij K., Mućko J., Strzelecki R., Środki zwiększenia efektywności regulatorów impulsowych napięcia przemiennego. Zeszyty Nauk. ATR Bydgoszcz – Elektrotechnika, 11 (1995), nr 191, 41-48
• [11] Do-Hyun Jang, Gyu-Ha Choe, Step-Up/Down AC Voltage Regulator using Transformer with Tap Changer and PWM AC Chopper. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 45 (1998), No. 6, 905-911
• [12] Z. Fedyczak, R. Strzelecki, K Sozański, Review of three-phase PWM AC/AC semiconductor transformer topologies and applications. Symposium “SPEEDAM”, Ravello- Naples, (2002), B5.19-24
• [13] Z. Fedyczak, R. Strzelecki, Single-phase PWM AC/AC semiconductor transformer topologies and applications. IEEE 33rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC'02), Cairns, Vol. 2, (2002), 1048-1053
• [14] J. Kaniewski J., Fedyczak Z., Łukiewski M, Implementacja trójfazowego transformatora hybrydowego ze sterownikiem matrycowym. Przegląd Elektrotechniczny, 86 (2010), nr 2, 231-236
• [15] Szcześniak P., Kaniewski J., Hybrid Transformer With Matrix Converter, IEEE Trans. on Power Delivery, 31 (2016), No. 3, 1388-1396
• [16] Mohamed Y. Haj-Maharsi M.Y., Bala S., Hybrid Distribution Transformer with an Integrated Voltage Source Converter. Patent Application Publication., Pub. No.: US 2010/0220499 A1 (2010), 1- 32
• [17] Strzelecki R., Właściwości trójfazowego układu UPQC – modelowanie i weryfikacja eksperymentalna. Przegląd Elektrotechniczny, 81 (2005), nr 11, 27-18
• [18] Burkard J., Biela J., Protection of hybrid transformers in the distribution grid, Proc. of the 18th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE 16, ECCE Europe), Karlsruhe (2016), 1-10
• [19] PSIM User’s Guide, Version 10.0, Release 5, Powersim Inc, January (2016)
• [20] Kaźmierkowski M. P., Blaabjerg F., Malinowski M., Control in Power Electronics: Selected Problems, Academic Press, Boston (2002)

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).