Metoda eliminacji harmonicznych prądu przekształtnika sieciowego napędu trakcyjnego

• Autorzy: Drozdowski P. , Jeleń M.

Warianty tytułu

EN

The method for current harmonics reduction of AC/DC supplying converter in traction drives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono praktyczne rozwiązanie problemu eliminacji wyższych harmonicznych w prądzie zasilającym napęd trakcyjny z sieci prądu przemiennego poprzez zastosowanie sieciowego przekształtnika impulsowego o konfiguracji wielomostkowej, współpracującego z transformatorem wielouzwojeniowym i dostosowanego sterowania. Algorytmy sterowania zostały sformułowane na podstawie funkcji dystrybucji opisanych w [10] jako teoria TRANSEP. Zaproponowana metoda sterowania przekształtnikiem została porównana ze znanymi z literatury metodami sterowania wektorowego wykorzystującymi filtry aktywne. Opiera się ona na podawaniu impulsów sterujących mostkami z odpowiednim wzajemnym przesunięciem fazowym. W wyniku badań stwierdzono, że już przy dwóch przekształtnikach uzyskuje się niemal sinusoidalny przebieg prądu sieciowego, a przy czterech zawartość wyższych harmonicznych jest pomijalnie mała. Układ wielomostkowy zapewnia dodatkowo większą niezawodność układu w przypadku uszkodzenia jednego z przekształtników. Sterowanie przepływem mocy biernej oraz pracę z wymaganym współczynnikiem mocy, np. równym jedności, uzyskuje się w sposób naturalny, wyznaczony przez wzorce impulsów zawarty w dystrybucjach sterujących. Unika się przy tym generowania impulsów sterujących z wykorzystaniem klasycznej metody modulacji szerokości impulsów przez porównanie przebiegu sterującego z przebiegiem nośnym, co zapewnia pełną symetrię sterowania niezależnie od częstotliwości. Zaproponowana metodyka stwarza dodatkowe perspektywy dla sterowania układów przekształtnikowych.

EN

This paper has proposed a practical approach to the problem of reducing higher harmonics in traction power supply system generated by the four-quadrant multi-bridge AC/DC supplying converter cooperating with special transformer. The control algorithms were based on the so-called TRANSEP distribution control method (TSD) [10]. This method was described and compared with already well-known techniques for harmonics elimination. The proposed modifications of the classical traction drive system constituted by application more than one four quadrant (4qC) converters are based on synchronous control of each bridge with pulses mutually shifted in phase. The results have proved that presence of more converters gives the opportunity, using dedicated control logic, to reduce the harmonic content of the absorbed current at the pantograph as well as it guarantees a good redundancy in case of failure of one converter. Secondly, it offers easy way for reactive power compensation and provides system operation with unity power factor. Superiority of TSD control method reveals in simplicity, reliability and effectiveness. Furthermore, the digital control method with low sensitivity to non-ideal supply voltage, and lack of a classical pulse width modulator are the most prominent advantages. It is possible that TSD control method can offer an additional interesting perspective for future research.

Słowa kluczowe

PL

napęd trakcyjny; przekształtnik sieciowy; redukcja wyższych harmonicznych; silnik indukcyjny; sterowanie współczynnika mocy

EN

harmonics reduction; induction motor; power factor control; supply converter; traction driver

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 108, z. 1-E
• Strony: 53--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.,Rys., wz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Drozdowski P.

autor

Jeleń M.

Bibliografia

• [1] Barlik R., Nowak M., Jakość energii elektrycznej – stan obecny i perspektywy, Przegląd Elektrotechniczny, nr 7–8/2005.
• [2] Drozdowski P., Szular Z., Sterowanie napięcia wyjściowego generatora synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi za pomocą układu przekształtnikowego, Zesz. Nauk. Polit. Śl. „Elektryka” z. 177, Gliwice 2001, 203-210.
• [3] Kaźmierkowski M.P., Malesani L., Current Control Techniques for Three-Phase Voltage-Source PWM Converters: A Survey, IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 45, no. 5, October 1998.
• [4] Kaźmierkowski M.P., Cichowlas M., Comparison of Current Control Techniques for PWM Rectifiers, Warsaw University of Technology, 2001.
• [5] Knapczyk M., Pieńkowski K., Bezczujnikowe metody sterowania przekształtnikami sieciowymi AC/DC o dwukierunkowym przepływie energii, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, nr 24/2004.
• [6] Malinowski M., Kaźmierkowski M.P., Hansen S., Blaabjerg F., Marques G.D., Virtual-Flux-Based Direct Power Control of Three-Phase PWM Rectifiers, IEEE Transactions on industry applications, vol. 37, no. 4, July/August 2001.
• [7] Malinowski M., Kaźmierkowski M.P., Trzynadlowski A.M., A Comparative Study of Control Techniques for PWM Rectifiers in AC Adjustable Speed Drives, IEEE Transactions on power electronics, vol. 18, no. 6, November 2003.
• [8] Montero M., Cadaval E., González F., Hybrid power line conditioner based on two parallel converters topology, Przegląd Elektrotechniczny, nr 10/2007.
• [9] Paice Derek A., Power electronic converter harmonics, IEEE Press, New York 1996.
• [10] Skarpetowski G., Uogólniona teoria przekształtników statycznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
• [11] Smoleński R., Kempski A., Kompatybilność elektromagnetyczna czterokwadrantowego napędu przekształtnikowego w zakresie emisji zaburzeń przewodzonych, Przegląd Elektrotechniczny, nr 9/2007.
• [12] Sozański K., Improved Shunt Active Power Filters, Przegląd Elektrotechniczny, nr 11/2008.