Ключові слова
ковзний режим
компенсаційний струм
низькочастотний фільтр
швидкодія
коефіцієнт спотворень
Як цитувати
Анотація
Об’єктом дослідження є силовий трифазний паралельний активний фільтр, який складається з напівпровідникового інвертора напруги на повністю керованих ключах, ємнісного накопичувача та притлумлюючої RL-ланки. Декомпозиція об’єкта дослідження, яку проведено за темпами рухів динамічної системи, дає змогу розділити цю динамічну систему на дві підсистеми, зв’язані між собою за керуванням. Розглядається роль та вплив підсистеми зв’язку між контуром стабілізації напруги на конденсаторі накопичувача трифазного паралельного активного фільтра та контурами формування компенсаційного струму, який інжектується цим фільтром до розподіленої мережі електропостачання. Наявність нелінійного навантаження в цій мережі є джерелом спотворень параметрів електроенергії. Формування компенсаційного струму здійснюється за допомогою примусового введення ковзних режимів першого порядку по деяких поверхнях ковзання. Двовимірна поверхня ковзання є лінійною комбінацією компонентів двовимірних векторів похибки компенсаційного струму та першої похідної похибки цього струму. Введена підсистема зв’язку надає можливість уникнення впливу збурення у вигляді гармонічних компонентів випрямленої напруги на параметри компенсуючого струму. Аналізується вплив динамічних характеристик підсистеми зв’язку, яка має фільтрувальні властивості, на показники швидкодії паралельного активного фільтра та коефіцієнт спотворень струму в мережі електропостачання, до якої цей фільтр приєднано. Для підтвердження теоретичних припущень побудовано імітаційну модель та проаналізовано результати цифрового моделювання. Виконано порівняння різних типів фільтрів як підсистеми зв’язку за критеріями тривалості перехідного процесу та коефіцієнтом гармонічних спотворень у струмі, який споживається з мережі. Бібл.26, рис.4, табл. 3.
Посилання
Hirofumi Akagi; Edson Hirokazu Watanabe; Mauricio Aredes. Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning. Second edition. Wiley-IEEE Press, 2017. 472 p.
Shapoval I.A., Mykhalskiy V.M., Artemenko M.Yu., Polishchuk S.Y., Chopyk V.V. Electricity generation complexes with reactive power compensation and active filtration functions based on a dual power supply machine. Kyiv, Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2020. 241 p. URL https://ied.org.ua/files/mon1_2020.pdf. (Ukr)
Singh B., Chandra A., Al-Haddad K. Power Quality Problems and Mitigation Techniques. 2015 582 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118922064 .
Jain S. Control Strategies of Shunt Active Power Filter. Modeling and Control of Power Electronics Converter System for Power Quality Improvements, 2018. Pp. 31–84. DOI: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-814568-5.00002
Green, Tim & Marks, J.H. Control techniques for active power filters. Electric Power Applications, IEE Proceedings. 2005. Pp. 369381. DOI: https://doi.org/10.1049/ip-epa:20040759.
Bor-Ren Lin, Zong-Liang Hung, Shuh-Chuan Tsay and Mu-Shan Liao. Shunt active filter with sliding mode control. Proceedings of IEEE Region 10 International Conference on Electrical and Electronic Technology. TENCON 2001 (Cat. No.01CH37239), Singapore, 2001. Pp. 884889. Vol. 2. DOI: https://doi.org/10.1109/TENCON.2001.949723
Mysak T.V., Mikhalsky V.M. Formation of the compensating current of a three-phase shunt active power filter using multiple-rate sliding modes. Tekhnichna elektrodynamika. 2020. No 4. Pp. 2934. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.04.029. (Ukr)
Denisenko K.I., Kutran I.S., Lesyk V.O., Mysak T.V. Increasing the speed of the tracking voltage circuit of a three-phase parallel active power filter storage capacitor. Pratsi Instytutu Elektrodynamiky Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. Kyiv, 2020. No 55. Pp. 2230. DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2020.55.022 (Ukr)
Mysak T. V. Three-Phase Shunt Active Filter Control in Sliding Modes. Microsystems, Electronics and Acoustics. 2020. No 25(2). Pp. 37–43. https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.207044
Yurkevich V.D. Sintez nelineynykh sistem s SHIM v kanale upravleniya na osnove metoda razdeleniya dvizheniy // Doklady TUSUR. 2012. №11 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sintez-nelineynyh-sistem-s-shim-v-kanale-upravleniya-na-osnove-metoda-razdeleniya-dvizheniy (accessed: 24.01.2020). (Rus)
Emel'yanov S. V., Korovin S. K., Levantovskii L. V. Novyy klass algoritmov skol'zheniya vtorogo poryadka [A family of new regulators based on second order sliding mode], Matem. Mod. 1990. Vol.2. No 3. Pp. 89–100. URL: http://mi.mathnet.ru/eng/mm2344. (Rus)
Boum A.T., Djidjio Keubeng G.. B., Bitjoka L. Sliding mode control of a three-phase parallel active filter based on a two-level voltage converter, Systems Science & Control Engineering, 2017. Vol. 5. Issue 1. Pp. 535543. DOI: https://doi.org/10.1080/21642583.2017.1405372
Mannen T. and Fujita H. A DC Capacitor Voltage Control Method for Active Power Filters Using Modified Reference Including the Theoretically Derived Voltage Ripple, in IEEE Transactions on Industry Applications. Sept.-Oct. 2016 . Vol. 52. No 5. Pp. 4179-4187. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2016.2574854.
Wang Yu, Xie Yun-Xiang. Adaptive DC-link Voltage Control for Shunt Active Power Filter. Journal of Power Electronics. 2014. Vol. 14. Issue 4. Pp. 764777. DOI: http://dx.doi.org/10.6113/JPE.2014.14.4.764
Sundaram R. N., Poornaselvan K. J., Devarajan N. Matlab Simulation of Sliding Mode Control of Shunt Active Filter for Power Quality Improvement. 2004. https://www.academia.edu/25938852/Matlab_Simulation_of_Sliding_Mode_Control_of_Shunt_Active_Filter_for_Power_Quality_Improvement.
Wang Yu, Xie Yun-Xiang, Liu Xiang. Analysis and Design of DC-link Voltage Controller in Shunt Active Power Filter. Journal of Power Electronics 3. May, 2015. No 3. DOI: http://dx.doi.org/10.6113/JPE.2015.15.3.763
Oswaldo Lopez Santos. Contribution to the DC-AC conversion in photovoltaic systems: Module oriented converters. Electric power. INSA de Toulouse, 2015. English. NNT:2015ISAT0001 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01146805
Biricik S., Redif S., Ozerdem O.C., Basu M. Control of the shunt Active Power Filter under non-ideal grid voltage and unbalanced load conditions, Power Engineering Conference (UPEC), 48th International Universities' Power Engineering Conference (UPEC), Dublin, Ireland, 2013 Sept. 2013. Pp. 1−5. DOI: https://doi.org/10.1109/UPEC.2013.6715008
Jain N., Gupta A. Comparison between two compensation current control methods of shunt active power filter. International Journal Engineering Research and General Science. 2014. Vol. 2. Iss.5. Pp. 603–615. URL: http://ijergs.org/files/documents/COMPARISION-75.pdf
Er. Sylvester A. Design and implementation of three phase shunt active power filter with advanced current control strategy. URL https://www.academia.edu/24346525/
Fei J., Li T., Zhang S. Indirect current control of active power filter using novel sliding mode controller, 2012 IEEE 13th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL), Kyoto, 2012. Pp. 16. DOI: https://doi.org/10.1109/COMPEL.2012.6251726
Teodorescu M., Ştefan D., Stanciu, Radoi C., Rosu S. G. Implementation of a three-phase active power filter with sliding mode control. Proc. of 2012 IEEE Int. Conf. on Automation, Quality and Testing, Robotics, 2012. Pp. 913. DOI: https://doi.org/10.1109/AQTR.2012.6237667
Kobernichenko V.G. Calculation and design of digital filters: Yekaterinburg: Publishing house Ural. university, 2013. 64 p. URL https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/46985/1/978-5-7996-0825-5_2013.pdf (Rus)
Solonina A.I., Klionsky D.M., Merkucheva T.V., Perov S.N.Digital signal processing and MATLAB: SPb.: BHV-Petersburg, 2013. 512 p. (Rus)
Eric Nwokolo, Ifeanyi Chinaeke-Ogbuka, Augustine Ajibo, Cosmas Ogbuka, Uche Ogbuefi, Emenike Ejiogu, Performance Comparison of Sliding Mode and Instantaneous Reactive Power Theory Control Techniques for Three-Phase Active Power Filter, International Journal of Electrical and Electronic Engineering & Telecommunications, March 2021. Vol. 10. No 2. Pp. 8390. DOI: https://doi.org/10.18178/ijeetc.10.2.83-90
Samyuktha Ch., Mounika G., Jarupula Somlal, Seshi Reddy D.. Hysteresis Current Controller Based Shunt Active Power Filter For Power Quality Improvement In Synchronous Generator . Journal of Critical Reviews. 2020. No 7(2). Pp. 356358. DOI: https://doi.org/10.31838/jcr.07.02.68 .
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2021 К.І. Денисенко, В.О. Лесик, Т.В. Мисак