Jednofazowy energetyczny filtr aktywny z zasobnikiem energii do kompensacji wahań mocy czynnej w linii zasilającej - badania HIL z wykorzystaniem symulatora czasu rzeczywistego RTS

• Autorzy: Sowa Kacper , Baszyński Marcin , Piróg Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.11.49

Warianty tytułu

EN

Single-phase active filter with an energy storage system used for compensation of activepower fluctuations – HIL tests on real time simulator RTS

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję filtru aktywnego z zasobnikiem energii przystosowanego do kompensacji chwilowych dużych obciążeń mocą czynną i bierną o nieciągłym charakterze jej poboru (np. zgrzewarek punktowych). Zadaniem układu, oprócz typowych możliwości filtracyjnych jest również realizacja ciągłości poboru energii z linii zasilającej - ograniczenie wahań mocy czynnej. Artykuł omawia algorytm sterowania układem, opracowany za pomocą programu Matlab & Simulink, który następnie automatycznie przeniesiono ze środowiska symulacyjnego na zrealizowany na potrzeby eksperymentu układ sterownika DSP. Skuteczność przeprowadzonego procesu programowania potwierdzono w wyniku testów HIL, na stanowisku symulatora czasu rzeczywistego RTS.

EN

This paper presents a novel active power filter equipped with an energy storage system. Solution can be used for compensation of singlephase, high active and reactive momentary power loads. Characterized by non-periodic power flow (e.g. spot-welders). Apart from typical filtration capabilities, the device is responsible for continuous energy flow from the mains and reduction of active power fluctuations. The article provide comprehensive description of control algorithm, developed in Matlab & Simulink environment, which was automatically transferred from the simulation model to the DSP controller - especially developed for this purpose. The effectiveness of the programming process was confirmed during HIL tests, carried out on real time simulator RTS.

Słowa kluczowe

PL

filtr aktywny; wahania mocy czynnej; zgrzewarka punktowa; DSP; HIL; RTS

EN

active power filter; active power fluctuation; spot welder; DSP; HIL; RTS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 11
• Strony: 200--207
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Sowa Kacper

• ABB Corporate Research Center, Starowiślna 13A, 31-038 Kraków, Poland

autor

Baszyński Marcin

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii, Al. Mickiewicza 30, 31-038 Kraków

autor

Piróg Stanisław

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki, Wincentego Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Sowa K., Baszyński M., Piróg S., Jednofazowy energetyczny filtr aktywny z zasobnikiem energii do kompensacji wahań mocy czynnej w linii zasilającej, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 93, no. 3, pp. 260-266, (2017)
• [2] Sowa K., Baszyński M., Piróg S., One phase active filter with energy storage for active power surge compensation in feed line, Archives of Electrical Engineering, vol. 65, no. 2, pp. 221-234, (2016)
• [3] Piróg S., Energoelektronika: układy o komutacji sieciowej i o komutacji twardej, AGH Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, (2006)
• [4] Bień A., Systemy pomiarowe w elektroenergetyce, AGH Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, (2013)
• [5] Czarnecki L. S., Moce w obwodach elektrycznych z niesinusoidalnymi przebiegami prądów i napięć, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, (2005)
• [6] Akagi H., Kanazawa Y., Nabae A., Generalized theory of the instantaneous reactive power in three-phase circuits, Proceeding. of the International Power Electron. Conference, (JIEE IPEC), Tokyo/Japan, pp. 1375-1386, (1983)
• [7] Marcu M., Popescu F. G., Niculescu T., Pana L., Handra A. D., Simulation of power active filter using instantaneous reactive power theory, 16th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), Bucharest, pp. 581-585, (2014)
• [8] Beres R. N., Wang X., Liserre M., Blaabjerg F., Bak C. L., A Review of Passive Power Filters for Three-Phase Grid- Connected Voltage-Source Converters, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 4, no. 1, pp. 54-69, (2016)
• [9] Praca zbiorowa, Poradnik inżyniera elektryka Tom 2, 3rd ed., Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, (2009)
• [10] Alfonso-Gil J. C., Pérez E., Ariño C., Beltr H., Optimization Algorithm for Selective Compensation in a Shunt Active Power Filter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 6, pp. 3351-3361, (2015)
• [11] Araujo Ribeiro R. L., Azevedo C. C., Sousa R. M., A Robust Adaptive Control Strategy of Active Power Filters for Power- Factor Correction, Harmonic Compensation, and Balancing of Nonlinear Loads, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 2, pp. 718-730, (2012)
• [12] Grabarek M., Strzelecki R., A novel approach to energy safety improvement in the marine power plants with active power surge compensator, 2 nd Annual Southern Power Electronics Conference, Auckland, pp. 1-6, (2016)
• [13] Strzelecki R., Grabarek M., Udary mocy czynnej w okrętowych sieciach zasilających, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Innowacyjne Materiały i Technologie w Elektrotechnice, Lubniewice, (2014)
• [14] Alcalá J., Cárdenas V., Miranda H., Pérez-Ramírez J., A threephase back-to-back converter for reactive power compensation, current harmonic filtering and active power compensation, Energy Conversion Congress and Exposition, pp. 2371-2377, (2013)
• [15] Chiang H., Lin B., Yang K., Wu K., Hybrid Active Power Filter for power quality compensation, Power Electronics and Drives Systems International Conference on, vol. 2, pp. 949-954, (2005)
• [16] Lam C., Choi W., Wong M., Han Y., Adaptive DC-Link Voltage- Controlled Hybrid Active Power Filters for Reactive Power Compensation, Power Electronics IEEE Transactions on, vol. 27, pp. 1758-1772, (2012)
• [17] Bélanger J., Venne P., Paquin J.N., The what, where, and why https://www.opal-rt.com/wp-content/themes/enfoldopal/ pdf/L00161_0436.pdf, January 2019
• [18] Baszyński M., A model of the single-phase multicell rectifier with sinusoidal source current using FPGA implementation, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 85, no. 10, pp. 76-82, (2009)
• [19] Baszyński M., A model of the three-phase bridge rectifier with sinusoidal source current using FPGA Przegląd Elektrotechniczny, vol. 85, no. 3, pp. 36-41, (2009)
• [20] Billings K., Morey T., Switchmode Power Supply Handbook, 3rd ed., McGraw-Hill Education, (2011)
• [21] Opal-RT Technologies, http://www.opal-rt.com/ December 2018
• [22] Szkolny S., Małyszko O., Symulator typu hardware-in-the-loop do testowania generatorów turbin wiatrowych, Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne, vol. 103, no. 3, (2014)
• [23] Texas Instuments, http://www.ti.com/tool/LAUNCHXLF28377S/, December 2018
• [24] Maxim Integrated, Ultra-Small, Low-Cost, 210MHz, Dual- Supply Op Amps with Rail-to-Rail Outputs, (2005)
• [25] Texas Instruments, TMS320F2837xS Delfino Microcontrollers Technical Reference Manual, (2016)
• [26] Texas Instruments, TMS320x2833x, 2823x Enhanced Pulse Width Modulator (ePWM) module - reference guide, (2009)
• [27] Koska K., Blaszczyk P., Klimczak P., Halat P., Jez, R., Branch energy balancing of double wye DC-DC Modular Multilevel Converter, 19th European Conference on Power Electronics and Applications, (2017)

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).