Optimization of single-turn reactors of BSS and NSS type applied in static converter systems

• Autorzy: Szczerbanowski Ryszard

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja jednozwojnych dławików typu BSS i NSS stosowanych w układach przekształtnikowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents optimal geometric design of single turn reactors applied to converter sets without DC component (BSS) and with non-compensated DC component (NSS). The optimization concerns minimum of cost, mass or volume of active materials (copper of winding and iron of the core). As decision variables they were accepted following coefficients: k(A) = A2/A1 - the ratio of length to width of the core and k(GB) = G/B - the ratio of height to width of the core window, which is strictly connected with the cross section of the current conducting bar. The influence of coefficient k(w) (window's copper filling factor) inductive voltage drop delta(U) (for BSS) and positive amplitude of AC component i(pm+) (for NSS) on the objective function has been analysed. The influence of non-optimal value of k(GB) on change of objective function has been analyzed.

PL

W artykule przedstawiono optymalizację wymiarów geometrycznych jednozwojnych dławików sieciowych (BSS) i dławików gładzących (NSS) stosowanych w układach przekształtnikowych. Optymalizacja dotyczy minimalizacji kosztów, masy i objętości materiałów czynnych dławika (miedzi uzwojeń i żelaza rdzenia). Jako zmienne decyzyjne przyjęto współczynniki: k(A) = A2/A1 - wyrażający stosunek długości rdzenia dławika do jego szerokości oraz k(GB) = G/B - równy stosunkowi wysokości do szerokości okna rdzenia, ściśle związanym z przekrojem szyny przewodzącej prąd. Przeanalizowano wpływ na funkcję celu współczynnika wypełnienia okna miedzią k(w), spadku napięcia na dławiku delta(U) (dławiki BSS) oraz amplitudy składowej przemiennej i(pm+) (dławiki NSS). Przeanalizowano również wpływ współczynnika k(GB) na zmianę funkcji decyzyjnej w przypadku zastosowania współczynnika innego niż optymalny.

Słowa kluczowe

EN

rectifier; reactor; converter

PL

prostownik; dławik; przekształtnik

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 53, nr 1
• Strony: 65--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Szczerbanowski Ryszard

• Institute of Mechatronics and Information Systems, Technical University of Łódź

Bibliografia

• 1. Szczerbanowski R.: Przegląd dławików z rdzeniami ferromagnetycznymi stosowanych w układach przekształtnikowych (Review of reactors with ferromagnetic cores used in converter systems — in Polish). Proc. of II Conference on Power and Special Transformers, Kazimierz Dolny, 1998, pp. 203-208.
• 2. Jabłoński M.: Prosta metoda obliczania dławików z rdzeniami stalowymi stosowanych w przekształtnikach energetycznych (Simple method of computation of series-reactors with core applied in static converters — in Polish). Rozprawy Elektrotechniczne, Vol. 24, No. 1, 1978, pp. 55-84.
• 3. Łastowiecki J.: Elementy magnetyczne w układach napędowych (Magnetic elements in drive - in Polish). WNT, Warszawa 1982.
• 4. Buze A.: Zagadnienia obliczeniowe i konstrukcyjne dławików do tyrystorowych układów napędowych (Calculation and design problems of reactors used in drives — in Polish). Przegląd Elektrotechniczny, Vol. LX, No. 5, 1984, pp. 127-129.
• 5. Szczerbanowski R.: Optimization of smoothing reactors with two leg cores. The International Symposium on Electrical Machines SME'98, Elektryka, No. 91-92/1998.
• 6. Kieszek M.: Optymalizacja w projektowaniu dławików szeregowych z rdzeniem stalowym stosowanych w przekształtnikach (Optimization in design of series reactors with iron core used in static converters — in Polish). Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, Elektryka No. 56, 1976, pp. 51-66.
• 7. Elrazaz Z., Al.-Ohaly A. A.: Optimal coordination of shunt reactors to enhance system performance at light load operation. IEE Proceedings-C, Vol. 138, No. 4, July 1993.
• 8. Drzymała P.: Optymalizacja konstrukcji dławika bocznikowego w oparciu o trójwymiarową analizę zjawisk elektromagnetycznych (Optimization of a shunt reactors by use of 3D field analysis — in Polish). Ph.D. thesis, Technical University of Łódź, Poland, 2000.
• 9. Szczerbanowski R.: Optymalizacja przekształtnikowych dławików typu SSS (kojarzących) o konstrukcji kolumnowej z kolumnami o przekroju schodkowym (Opimization of SSS type reactors (interphase transformers) with two leg cores with stepped cross-section legs used in converter systems -in Polish). Proc. of IV Conference on Power and Special Transformers, Kazimierz Dolny 2000, pp. 37-45.
• 10. Szczerbanowski R.: Optymalizacja przekształtnikowych dławików typu BSS (sieciowych) konstrukcji kolumnowej z kolumnami o przekroju prostokątnym i kwadratowym (Opimization of BSS type reactors (network reactors) with two leg cores with rectangular and square cross-section legs used in converter systems — in Polish). Proc. of IV Conference on Power and Special Transformers, Kazimierz Dolny 2000, pp. 47-55.
• 11. Szczerbanowski R.: Modele obwodowe i polowe w projektowaniu niskoczęstotliwościowych i niskonapięciowych dławików przekształtnikowych (Network and field models in design of low-frequency and low-voltage converter reactors — in Polish). D.Sc. thesis, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, Rozprawy Naukowe, No. 323, Łódź 2003, pp. 154.
• 12. Szczerbanowski R.: Optimization of low-voltage and low-frequency reactors appled in static converter systems. Archives of Electrical Engineering, Vol. L, No. 3, 2001, pp. 281-294.