The paper presents an analysis of the state and possibilities of using power electronics and electric drives on ships, and in particular, in ship engine room. Problems related to the operation of power electronics in the soft network are presented. The issues related to the design of multi-pulse high power rectifiers are discussed, which is one of the most popular power electronics devices used on vessels. Then a simulation study of selected rectifier circuits was carried out. The purpose of this study was to show the effect of selecting a power electronics design on the waveforms of the voltages and currents in a soft network on the rectifier example. Also discussed are main electromagnetic device problems and issues related to regulations and recommendations for their design and operation. Proper selection of the type of the power supply design and observance of the rules and regulations ensures the efficiency of the equipment and the quality of the energy being processed and reduces their negative impact on the remaining equipment and network.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę stanu i możliwości wykorzystania urządzeń energoelektronicznych i napędów elektrycznych na statkach. Omówiono zagadnienia związane z projektowaniem wielopulsowych prostowników dużej mocy, które stanowią jedno z bardziej popularnych urządzeń energoelektronicznych stosowanych na jednostkach pływających. Przedstawiono problemy związane z eksploatacją urządzeń energoelektronicznych w sieci miękkiej. Następnie przeprowadzono badanie symulacyjne wybranych układów prostowników. Celem badania było pokazanie na przykładzie prostownika, konsekwencji wyboru konstrukcji urządzenia energoelektronicznego na przebiegi napięć i prądów w sieci miękkiej. Ponadto omówione zostały problemy dotyczące urządzeń elektromagnetycznych oraz zagadnienia związane z przepisami i zaleceniami dotyczącymi ich projektowania i eksploatacji. Właściwy dobór konstrukcji urządzania energoelektronicznego danego typu oraz przestrzeganie zasad i przepisów zapewnia zwiększenie sprawności urządzeń i jakości przetwarzanej energii oraz obniża ich negatywny wpływ na pozostałe urządzenia i sieć.
EN
The paper presents an analysis of the state and possibilities of using power electronics and electric drives on ships, and in particular, in ship engine room. Problems related to the operation of power electronics in the soft network are presented. The issues related to the design of multi-pulse high power rectifiers are discussed, which is one of the most popular power electronics devices used on vessels. Then a simulation study of selected rectifier circuits was carried out. The purpose of this study was to show the effect of selecting a power electronics design on the waveforms of the voltages and currents in a soft network on the rectifier example. Also discussed are main electromagnetic device problems and issues related to regulations and recommendations for their design and operation. Proper selection of the type of the power supply design and observance of the rules and regulations ensures the efficiency of the equipment and the quality of the energy being processed and reduces their negative impact on the remaining equipment and network.
The paper presents the control system and selected results of experimental tests of the AC/DC power converter consisting of an 18pulse diode rectifier based on coupled reactors and a serial active power filter. Proportional integral controllers with decoupling components are implemented in multiple reference frames for selective line current harmonic suppression. The regulator is provided with a backtracking anti-windup mechanism of sorts in which a signal proportional to the saturated control reference is subtracted from the error signal in each reference frame. The fundamental harmonic filter based on the DFT algorithm with phase correction is used for grid synchronization and current harmonic detection. Three configurations of the 15 kVA converter were tested experimentally and then compared: the 18-pulse diode rectifier with and without an additional grid reactor, and the rectifier integrated with an active power filter. The applied control method of active filter significantly reduces harmonic distortion and unbalance of the grid current, which is particularly advantageous under non-ideal supply voltage and low loads conditions.
Masowa produkcja oprogramowania powoduje, że do wykonania określonych zadań można użyć programów od różnych producentów. Nie wszystkie jednak programy cieszą się taką samą popularnością. Badanie cech, które czynią, że dany program jest bardziej akceptowany niż inny, o podobnej funkcjonalności, stało się niezbędne i jest sukcesywnie rozwijane. W przypadku młodej kadry inżynierskiej przyzwyczajenia odnośnie używanego oprogramowania technicznego kształtowane są na uczelni, na której zdobywają wiedzę i umiejętności. Uczelnie techniczne bardzo często bazują na specjalistycznym oprogramowaniu w procesie kształcenia. Jest ono ważne zwłaszcza przy projektowaniu zajęć praktycznych, typu projekty lub laboratoria. Oprogramowanie specjalistyczne bywa często bardzo drogie, a przez to niedostępne dla studentów. Naturalną alternatywą dla tej sytuacji jest możliwość korzystania z oprogramowania open source.
EN
The massive production of software contributes to the possibility of using the programmes from different producers in order to complete definite tasks. Not all of the programmes, however, are so popular. The testing of software features about the similar functionality shows that some software are more acceptable than the other. This is required and is successfully developed. The habits and preferences of young engineers staff connected with technical software are shaped during studies at the university where they acquire knowledge and abilities. Universities of technology very often base their classes on special software during the process of education. It is especially important while designing a draft of practical classes such as laboratories and projects. Nevertheless, this specialized software is very expensive and at the same time unavailable for students. A natural alternative for this situation is the possibility to use open source software.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono podstawowe pojęcia związane ze stabilnością napięciową węzła sieci. Przeanalizowano wpływ regulacji przełącznika zaczepów transformatora na stabilność napięciową. Opracowano wytyczne dla regulatora przełącznika zaczepów ze względu na krytyczne możliwe obniżenie się zapasu stabilności napięciowej.
EN
The paper presents the basic concepts associated with the stability of the voltage. The influence of regulating transformer on the voltage stability. Developed guidelines for the regulator tap changer due to a critical decrease in the supply voltage stability.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono wybrane zagadnienia związane z projektowaniem wielopulsowych prostowników dużej mocy, wyposażonych w system sprzężonych elementów magnetycznych. Ponadto przeanalizowano problemy dotyczące konstrukcji elektromagnetycznych oraz zagadnienia związane z przepisami i zaleceniami dotyczącymi budowy urządzeń energoelektronicznych.
EN
The article discusses selected issues related to the design of multipulse high power rectifiers, equipped with a system of coupled magnetic elements. Also analyzed issues concerning the design of electromagnetic structures and issues related to the rules and recommendations for the construction of power electronic devices.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano wybrane problemy pojawiające się na etapie badań symulacyjnych wykonywanych przy opracowywaniu projektów energoelektronicznych i ich testowaniu. Jednym z nich jest problem weryfikacji modelu i otrzymanych wyników. Uwzględniając złożoność projektów energoelektronicznych i konieczność wykonywania ich w zespołach projektantów zaproponowano scenariusz testowania składowych modeli tworzących projekt w celu spełnienia przyjętych założeń projektowych i logistycznych.
EN
This article describes selected problems that appear at the stage of simulation research when designing power electronics projects and testing them. One of them is the issue of model verification and results. Taking into account the complexity of power electronics projects and the need for to work of projects in design teams, the scenario of component testing was proposed. The proposed models testing algorithm in the project aims to meet the design and logistic assumptions.
The paper presents the designs of classic and solid-state tap-changers for HV/MV regulating transformers. A simulation model was designed to assess the quality of voltage regulation with an on-load tap-changer. Disruption in this model is represented by a change in the demand and supply voltage of the transformer. Based on simulation studies, the paper presents the comparative characteristics of classic and solid-state tap-changers. The effect of replacing the classical tap-changer switch with a solid-state one on the regulator synthesis was also studied. Based on the analyses above new options of regulation with solid-state tap-changers have been formulated. The purpose of this paper is to determine the requirements for this new type of regulator for solid-state tap-changers and possible criteria for the operation of this control mechanism.
PL
W artykule przedstawiono konstrukcje klasycznego oraz półprzewodnikowych przełączników zaczepów dla transformatorów regulacyjnych WN/SN. Zaprojektowano model symulacyjny do oceny jakości regulacji napięcia za pomocą podobciążeniowego przełącznika zaczepów (PZ). Zakłóceniem w tym modelu są zmiany zapotrzebowania oraz zmiany napięcia zasilania transformatora. W artykule na podstawie badań symulacyjnych zaprezentowano charakterystykę porównawczą klasycznych przełączników zaczepów oraz półprzewodnikowych. Zbadano również, jaki wpływ na syntezę regulatora ma zmiana klasycznego przełącznika na półprzewodnikowy. Na podstawie ww. analiz sformułowano nowe możliwości regulacji z półprzewodnikowymi przełącznikami zaczepów. Celem artykułu jest określenie wymagań dla nowego typu regulatora półprzewodnikowych przełączników zaczepów oraz możliwych kryteriów działania tej regulacji.
W artykule przedstawiono system sterowania oraz wybrane wyniki badań eksperymentalnych przekształtnika AC / DC składającego się z osiemnastopulsowego diodowego prostownika na bazie dławików sprzężonych i szeregowego energetycznego filtra aktywnego. Przebadano i porównano trzy konfiguracje przekształtnika o mocy 150kVA: (1) osiemnastopulsowy prostownik bez dodatkowych elementów, (2) prostownik z dodatkowym dławikiem sieciowym oraz (3) prostownik zintegrowany z szeregowym filtrem aktywnym. Zastosowana metoda sterowania filtrem aktywnym znacznie zmniejsza zniekształcenia harmoniczne oraz asymetrię prądów sieci, co jest szczególnie korzystne w przypadku niskich obciążeń i nieidealnego napięcia zasilającego.
EN
The paper presents the control system and selected results of experimental tests of the ac/dc power converter consisting of 18-pulse diode rectifier on the basis of coupled reactors and a serial active power filter. Three configurations of the 150kVA converter were tested experimentally and compared: 18-pulse diode rectifier with and without additional grid reactor and the rectifier integrated with the active power filter. The highest current harmonic distortion and asymmetry exists for individual operation of the rectifier. Connecting a supplementary grid reactor to a rectifier significantly reduces harmonic distortion and unbalance of the grid current, especially in the nominal load conditions. The 18-pulse diode rectifier integrated with S-APF outperforms other configurations in grid current balancing and harmonic suppression, which is particularly advantageous at low loads and non-ideal supply voltage. The integrated system has additional features like dc voltage regulation, low susceptibility to supply asymmetry and load changes.
W artykule zaprezentowano współczesne kierunki rozwoju energoelektroniki, w tym w szczególności dotyczące obiektów morskich. Przedstawiono podstawowe parametry aktualnie stosowanych w energoelektronice przyrządów półprzewodnikowych, jak również wykazano interdyscyplinarny charakter rozwoju tej dziedziny. Na przykładzie wybranych urządzeń energoelektronicznych przedstawiono ich komercyjne zastosowania oraz podział i miejsce w łańcuchu od wytwórcy energii elektrycznej do odbiorcy. W dalszej części artykułu przedstawiono wybrane zastosowania urządzeń energoelektronicznych na obiektach morskich (statkach, platformach wiertniczych). W końcowej części szczegółowo omówiono przekształtniki energoelektroniczne dużej mocy, w które wyposażane są elektryczne napędy główne na statkach – przedstawiono ich zalety i wady.
EN
This paper presents current trends in the development of power electronics of offshore objects, basic parameters currently used in power semiconductor devices and the interdisciplinary nature of the development of this field of study. Some examples of power electronic devices are used in order to show their commercial application and their place in the chain from the power plant to the recipient. Selected applications of power electronic devices selected for offshore objects (e.g. ships, oil platform) are presented in addition to detailed elaboration about the high-power power converters, in which main electric motors on ships are equipped with – their advantages and disadvantages are presented in the final section of this paper.
The article describes the laboratory and simulation tests of 12- and 24- pulse power grid converter systems with DC voltage output that work together with shunt active power filter (APF). It presents both the operations' principles and the results of these tests. The systems under discussion make it possible to reduce the number of unwanted higher harmonics in the power network current. Moreover, they can also help eliminate the 23- and 25-order harmonics especially in the conditions of local power network supply. In order to obtain the multipulsed system's operation, a set of coupled three-phase power network reactors (CTR) has been used.
PL
Artykuł zawiera wyniki badań symulacyjnych i testów laboratoryjnych 12- i 24- pulsowego przekształtnika sieciowego z wyjściowym obwodem napięcia stałego, pracującego z równoległym filtrem aktywnym. Omówione rozwiązanie pozwala znacząco zredukować występowanie niepożądanych harmonicznych prądu sieci, tym całkowicie wyeliminować harmoniczne rzędu 23 i 25. Wielopulsowa praca układu została osiągnięta poprzez zastosowanie zespołu trójfazowych dławików sprzężonych.
The article presents the principle of operation and selected results of simulation and laboratory tests of the 18-pulse rectifier system with coupled reactors and small series active power filter. The presented system makes it possible to reduce, especially in distribution supply networks, undesired higher current harmonics. The 18-pulse nature of operation of the rectifier is reached using a set of coupled three-phase network reactors (CDT and CTR). The simultaneous use of the coupled reactors and the small active power filter provides opportunities for reduction of the supply current distortion, especially in case of voltage harmonic distortion and voltage unbalance.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zasadę działania oraz wyniki wybranych badań symulacyjnych i laboratoryjnych układu przekształtnika 18- pulsowego o wyjściu stałonapięciowym, współpracującego z szeregowym filtrem aktywnym małej mocy (APF). Prezentowany system pozwala znacznie zredukować, szczególnie w przypadku autonomicznej sieci zasilającej, niepożądane wyższe harmoniczne w przebiegu prądu sieciowego. Osiemnastopulsową pracę przekształtnika osiąga się dzięki zastosowaniu zestawu sieciowych trójfazowych dławików sprzężonych (WPP i TDS). Jednoczesne zastosowanie dławików magnetycznie sprzężonych i szeregowego filtra aktywnego małej mocy, pozwala na osiągnięcie niewielkim kosztem, zmniejszenia współczynnika THD prądu zasilającego, do wartości odpowiadającej warunkom CPC (Clean Power Converters).
EN
The article presents the principle of operation and selected results of simulation and laboratory tests of the 18-pulse converter system with direct voltage output, cooperating with a small series active power filter (APF). The presented system makes it possible to reduce, especially in autonomous supply networks, undesired higher harmonics in the network current. The 18-pulse nature of operation of the converter is reached using a set of coupled three-phase network reactors (WPP and TDS). Simultaneous use of the magnetically coupled reactors and the small active power filter provides opportunities for easy and cheap reduction of the supply current THD coefficient, down to the values acceptable by clean power converters (CPC) conditions.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę pracy w dziedzinie częstotliwościowej trójfazowego dławika sprzężonego CTR, zastosowanego w układzie dwunastopulsowego i osiemnastopulsowego przekształtnika diodowego. Dzięki zastosowaniu zestawów sieciowych trójfazowych dławików sprzężonych, prezentowane przekształtniki pozwalają, niewielkim kosztem, znacznie zredukować niepożądane wyższe harmoniczne w przebiegu prądu sieciowego. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych przekształtnika osiemnastopulsowego o mocy 20kVA.
EN
The article presents the frequency domain analysis of the work of three-phase coupled reactor (CTR) applicated in twelve-pulse and eighteen-pulse diode converters. In consideration of using sets of coupled three-phase power network reactors, the presented converters makes it possible, by low costs, to considerably reduce undesired higher harmonics in the power network current. The laboratory tests results of 20kVA eighteen-pulse diode converter are presented at the end of the article.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zasadę działania oraz wyniki wybranych badań symulacyjnych i laboratoryjnych układu przekształtnika 18-pulsowego o wyjściu stałonapięciowym, współpracu-jącego z szeregowym filtrem aktywnym małej mocy (APF). Prezentowany system pozwala znacznie zredukować, szczególnie w przypadku autonomicznej sieci zasilającej, niepożądane wyższe harmoniczne w przebiegu prądu sieciowego. Osiemnastopulsową pracę przekształtnika osiąga się dzięki zastosowaniu zestawu sieciowych trójfazowych dławików sprzężonych (WPP i TDS). Jednoczesne użycie dławików magnetycznie sprzężonych i szeregowego filtra aktywnego małej mocy pozwala na osiągnięcie -niewielkim kosztem - zmniejszenia współczynnika THD prądu zasilającego do wartości odpowiadającej warunkom CPC (Clean Power Converters).
EN
The article presents the principle of operation and selected results of simulation and laboratory tests of the 18--ulse converter system with direct voltage output, cooperating with a small series active power filter (APF). The presented system makes it possible to reduce, especially in autonomous supply networks, undesired higher harmonics in the network current. The 18-pulse nature of operation of the converter is reached using a set of coupled three-phase network reactors (WPP and TDS). Simultaneous use of the magnetically coupled reactors and the small active power filter provides opportunities for easy and cheap reduction of the supply current THD coefficient, down to the values acceptable by clean power converters (CPC) conditions.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę pracy trójfazowego dławika sprzężonego TDS, zastosowanego w układzie dwunastopulsowego przekształtnika diodowego. Dzięki zastosowaniu zestawu sieciowych trójfazowych dławików sprzężonych, prezentowany przekształtnik pozwala, niewielkim kosztem, znacznie zredukować niepożądane wyższe harmoniczne, głównie rzędu 5 i 7, w przebiegu prądu sieciowego.
EN
The article presents the analysis of the work of three-phase coupled reactor TDS applicated in twelve-pulse diode converter. In consideration of using three sets of coupled three-phase power network reactors, the presented converter makes it possible, by low costs, to considerably reduce undesired higher harmonics, mainly of an order of 5 and 7 in the power network current.
The article presents the principle of operation and results of simulation tests of a selected system of the 12-pulse converter with direct voltage output, cooperating with a small active power filter (APF). The presented system makes it possible to reduce, especially in autonomous supply networks, undesired higher harmonics in the network current. The 12-pulse nature of operation of the converter is reached using a set of coupled three-phase network reactors (CTR). Simultaneous use of the magnetically coupled reactors and the small active power filter provides opportunities for easy and cheap reduction of the THD coefficient, down to the values acceptable by clean power converters (CPC) conditions.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents the principle of operation and results of laboratory and simulation tests of multi-pulse power network converter systems with direct-current voltage output, mating with shunt active power filter (APF). The discussed systems allow for significant reduction of undesirable higher harmonics in the power network current, including the elimination of harmonics of an order of 23 and 25, especially in the local power network supply conditions. The multi-pulse nature of operation of the system is obtained using set of coupled three-phase power network reactors (CTR).
PL
W artykule przedstawiono zasadę działania oraz wyniki badań laboratoryjnych i symulacyjnych wybranych układów przekształtników wielopulsowych o wyjściu stałonapięciowym, współpracujących z filtrem aktywnym małej mocy (APF). Prezentowane systemy pozwalają znacznie zredukować, szczególnie w przypadku autonomicznej sieci zasilającej, niepożądane wyższe harmoniczne, głównie rzędu 23 i 25, w przebiegu prądu sieciowego. Wielopulsową pracę systemu osiąga się dzięki zastosowaniu zestawów sieciowych trójfazowych dławików sprzężonych (CTR).
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zasadę działania oraz metodę projektowania układu sieciowego przekształtnika dwudziestoczteropulsowego o wyjściu stałonapięciowym, którego koncepcję oraz realizację praktyczną opracowano w ramach projektu badawczego, finansowanego przez Komitet Badań Naukowych. Prezentowany przekształtnik pozwala znacznie zredukować w przebiegu prądu sieciowego niepożądane wyższe harmoniczne, włącznie z eliminacją harmonicznych rzędu 23. i 25. Dwudziestoczteropulsowy charakter pracy układu osiąga się dzięki zastosowaniu trzech zestawów sieciowych trójfazowych dławików sprzężonych (TDS).
EN
The article presents the principle of operation and design method of a 24-pulse power network converter system with direct-voltage output, the concept and practical realisation of which was worked out within the framework of a research project f reduction of undesirable higher harmonics in the power network current, including the elimin inanced by the State Committee for Scientific Research. The presented converter allows significant ation of harmonics of an order of 23 and 25. The 24-pulse nature of operation of the system is obtained using three sets of coupled three-phase power network reactors (TDS).
The article presents the principle of operation, design method, and results of laboratory and simulation tests of a 24-pulse power network converter system with direct-voltage output, the concept and practical realisation of which was worked out within the framework of a research project financed by the State Committee for Scientific Research. The presented converter allows significant reduction of undesirable higher harmonics in the power network current, including the elimination of harmonics of an order 23 and 25. The 24-pulse nature of operation of the system is obtained using three sets of coupled three-phase power network reactors (CTR).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.