Analysis of thyristor switch in power conditioning system with SMES

• Autorzy: Michalak J. , Biskup T. , Buehrer C. , Grzesik B. , Pasko S. , Roest-Krijgsman J. , Stępień M. , Zygmanowski M.

Warianty tytułu

PL

Analiza łącznika tyrystorowego w kondycjonerze energii z cewką nadprzewodzącą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ensuring high level of power quality (PQ) is one of the most important issues in supplying industry loads. There exist some critical types of loads that should be protected from voltage disturbances. If a voltage disturbance like a voltage dip or short interruption occurs, an alternative energy source is used to ensure the constant voltage amplitude across the protected load. In the described power conditioning system (PCS), a power electronic system is connected in parallel to a group of protected loads. The PCS together with the protected loads have to be disconnected from the mains in the case of the voltage dip or short interruption. This is necessary, to prevent from delivering energy to a low impedance part of the power system (the mains in such case) from energy storage that is contained in the PCS (in this situation - high temperature Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)). In the described system breaking the connection between the mains and the load is realized by means of a thyristor switch (TS). Disconnection and reconnection modes of the PCS operation are in detail described and analysed in the paper. To obtain a relatively low tum off time of the thyristor switch a new method of controlling the PCS is proposed that can assist turning off process of the TS and decreasing turn off time. The resynchronisation of the load voltage and the mains voltage of the PCS is also presented in the paper. It is used to limit the amplitudę of the mains current after reconnection process. The influence of resynchronisation and reconnection oprocesses on the load voltage is also analyzed. In order to prove the correctness of the designed controller simulations and experiments has been carried out. Their results arę presented and discussed in the paper.

PL

Zapewnienie wysokiego poziomu jakości energii elektrycznej jest jednym z najważniejszych zagadnień w układach zasilania odbiorników przemysłowych. Dodatkowo istnieją wybrane układy przemysłowe, które muszą być zabezpieczone przed zaburzeniami w napięciu zasilającym. W tym przypadku, jeżeli nastąpi jakiekolwiek zaburzenie (np. zapad napięcia luk krótka przerwa w zasilaniu), musi być użyte dodatkowe źródło energii, aby zapewnić ciągłość zasilania na zaciskach chronionych odbiorników. W przedstawionym w artykule kondycjonerze mocy, przekształtnik energoelektroniczny jest połączony równolegle do chronionych odbiorników. Kondycjoner mocy i chronione odbiorniki muszą być w tym wypadku odłączone od sieci zasilającej, co jest potrzebne ze względu na niską impedancję systemu energetycznego w przypadku wystąpienia zapadu napięcia. Zachowanie połączenia z siecią zasilającą powoduje, że energia z układu kondycjonera (wraz z zasobnikiem w postaci wysokotemperaturowej cewki nadprzewodzącej (SMES)) jest dostarczana do systemu energetycznego zamiast do odbiornika. W przedstawionym systemie do odłączania zastosowano łącznik zbudowany z tyrystorów. Szczegółowo omówiono i przeanalizowano tryb odłączania i ponownego przyłączania odbiorników chronionych i kondycjonera do sieci zasilającej. Zaproponowano metodę wspomagania wyłączania łącznika tyrystorowego (skrócenia czasu wyłączania tyrystorów) poprzez odpowiednie sterowanie kondycjonerem mocy. Przedstawiono również proces ponownej synchronizacji napięcia odbiornika z siecią zasilającą. Proces ten pozwala na ograniczenie prądu sieci w chwili podłączenia chronionych odbiorników do sieci zasilającej. Przeanalizowano wpływ ponownej synchronizacji i podłączenia na napięcie i prąd w przypadku różnych odbiorników energii. Poprawność pracy układu kondycjonera wraz z łącznikiem tyrystorowym została potwierdzona przedstawionymi wynikami badań symulacyjnych i laboratoryjnych.

Słowa kluczowe

EN

power conditioning system; power quality; thyristor switch

PL

kondycjoner energii; jakość energii elektrycznej; kondycjoner mocy; łącznik tyrystorowy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2006
• Tom: z. 198
• Strony: 119--128
• Opis fizyczny: bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Michalak J.

autor

Biskup T.

autor

Buehrer C.

autor

Grzesik B.

autor

Pasko S.

autor

Roest-Krijgsman J.

autor

Stępień M.

autor

Zygmanowski M.

• Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki Politechniki Śląskiej, Gliwice,

Bibliografia

• 1. Casadei D., Grandi G., Reggiani U., Serra G., Tani A.: Analysis of a Power Conditioning System for Superconducting Magnetic Energy Storage, Industrial Electronics, 1998. Proceedings. ISIE '98. IEEE International Symposium on , Volume: 2 , 7-10 July 1998 ,pp. 546 -551.
• 2. Casadei D., Grandi G., Reggiani U., Serra G., Tani A.: Behaviour of a Power Conditioner for /j-SMES Systems Under Unbalanced Supply Voltages and Unbalanced Loads, ISIE'99, Bled, Slovenia, 1999, pp. 539-544.
• 3. Doht H.-Ch., Hilscher M., Prescher K., Unterlass F.-J.: Design and Behaviour of a Superconducting Energy Management Systems (SEMS) for Industrial Power Quality Applications, EPE'99, Lausanne, Switzerland.
• 4. Liu Ping, Kang Yong, Dai Ke, Zhang Hui, Chen Jian: Design and Performance of a Prototype Power Conditioning System (PCS) for Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES), EPE-PEMC 2000, Kosice, Slovak Republic, 2000, Vol. 4, pp. 221-225.
• 5. Schottler R.: Voltage Sag Protection for Sensitive Loads, PCIM 2001, Nuremberg, Germany
• 6. Blacha N., Barnhusen H., Salbert H., Malcher S.: Some Experiences with SMES and Supercapacitors in UPS Applications, PCIM 2001, Nuremberg, Germany.
• 7. Hassan I.D., Bucci R.M., Swe K.T.: 400 MWSmes Power Conditioning System, Part I - Performance Requirements andConfiguration, Part II- Operation and Dynamic Performance, PESC'91, 22nd Annual IEEE, 24-27 June 1991, pp.338- 353.
• 8. Biskup T., Bührer C, Grzesik B., Krijgsman J., Michalak J., Pasko S., Stepien M., Zygmanowski M.:Control System of Power Conditioning System with Superconducting Magnetic Energy Storage in Different Operation Condition, EPE-PEMC'04, 2-4 September 2004, Riga, Latvia.