HYBRYDOWE ENERGETYCZNE FILTRY AKTYWNE

Transkrypt

1 POLTECHNKA ŚLĄSKA WYDZAŁ ELEKTRYCZNY NSTYTUT ELEKTROTECHNK NFORMATYK MGR Nś. DAWD BUŁA HYBRYDOWE ENERGETYCZNE FLTRY AKTYWNE ROZPRAWA DOKTORSKA PROMOTOR: PROF. DR HAB. Nś. MARAN PASKO GLWCE

2 Sps reśc. Wprowazene Tema pracy Rys hsoryczny oraz akualny san leraury Cel, eza zakres pracy Srukura pracy...9. WyŜsze harmonczne..... Poęca posawowe..... Źróła efeky harmoncznych Sposoby reukc wyŝszych harmoncznych Meoy eekc harmoncznych Meoy w zezne częsolwośc Meoy w zezne czasu nne meoy Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Rezonansowe flry pasywne Energeyczne flry akywne Hybryowe energeyczne flry akywne Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych Przekszałcene q Deekca harmoncznych Moel w zezne częsolwośc Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne Koncepca serowana Realzaca serowana la ukłau rófazowego Regulaca napęca u c Wpływ okszałcena napęca Analza sablnośc Analza wraŝlwośc Baana symulacyne ukłau HEFA Paramery moel symulacynych...76

3 6.. Wynk baań symulacynych Wynk baań symulacynych sany usalone Wynk baań symulacynych sany prześcowe nne wynk baań symulacynych Baana laboraoryne ukłau HEFA Buowa sanowska laboraorynego z ukłaem HEFA Wynk baań laboraorynych Wynk baań la sanów usalonych Wynk baań la sanów prześcowych Posumowane...4 Sps leraury...6 Doak...5

4 Wykaz waŝneszych oznaczeń Oznaczena ogólne x x( warość chwlowa welkośc rzeczywse x skłaowa sała welkośc rzeczywse x~ skłaowa zmenna welkośc rzeczywse X warość skueczna welkośc x X m amplua przebegu snusoalnego X warość skueczna zespolona X ( welkość zespolona w funkc pulsac X ( zespolona funkca czasu * X X Oznaczena szczegółowe C L R warość sprzęŝona welkośc zespolone macerz poemność nukcyność rezysanca γ ( współczynnk łumena wyŝszych harmoncznych f T f gr Z K K P T częsolwość czas okres częsolwość granczna flru sygnałowego pulsaca mpeanca wzmocnene flru hybryowego wzmocnene regulaora P czas zwoena regulaora P e, E sła elekromooryczna φ ką przesunęca fazowego v, V napęce na wyścu ukłau HEFA T S x S ~ ~ T x ~ T T S x, x, S x, x wraŝlwość wzglęna perwszego rzęu wraŝlwość półwzglęna perwszego rzęu wraŝlwość półwzglęna rugego rzęu 3

5 neksy,,3 oznaczene faz w obwoze rófazowym (,(,( h harmonczne rzęu,, h-ego skłaowa zgona αβ α β q q (wh S L F c Skróy skłaowa przecwna welkość w ukłaze α-β skłaowa w os α skłaowa w os β welkość w ukłaze -q skłaowa w os skłaowa w os q wyŝsze harmonczne welkość zwązana z secą zaslaącą welkość zwązana z obornkem welkość zwązana z flrem pasywnym, ukłaem EFA lub HEFA welkość zwązana z obwoem c ukłau EFA lub HEFA THD HD (h EFA HEFA FP P FDP FGP R PWM PLL A/C całkowy współczynnk zawarośc harmoncznych współczynnk uzału h-e harmonczne energeyczny flr akywny hybryowy energeyczny flr akywny flr pasywny regulaor proporconalno-całkuący flr olnoprzepusowy flr górnoprzepusowy flr o neskończone opowez mpulsowe moulaca szerokośc mpulsów pęla synchronzac fazy przewornk analogowo-cyfrowy 4

6 . Wprowazene. Wprowazene Problemy zwązane z akoścą energ elekryczne w secach zaslaących są znane o welu la. W osanm czase naberaą one enak coraz wększego znaczena. Powoem ego es z ene srony uzaleŝnene współczesnego społeczeńswa o energ elekryczne, z ruge naomas wzros lczby obornków energ elekryczne, maących wpływ na e akość. Nasępswem cągłego posępu echnologcznego w zezne elekronk es zwększene lczby urzązeń energoelekroncznych pracuących w sec. Urzązena ake ak przekszałnk w ukłaach napęowych z slnkam prąu zmennego, zaslacze mpulsowe, serownk bezszczokowych slnków prąu sałego, łaowark akumulaorów czy śwelówk energooszczęne, mmo swych zale, powouą pogorszene akośc energ elekryczne. Ponao w gospoarswach omowych neusanne rośne lczba urzązeń małe mocy, wykorzysuących ukłay energoelekronczne. Powoue o wększą zmenność zaburzeń w secach zaslaących oraz ogranczene moŝlwośc reukc ych zaburzeń u źróła. W gospoarce coraz węce procesów echnologcznych wraŝlwych es na zmany paramerów energ elekryczne nawe ch newelke ochylena powoować mogą uŝe sray ekonomczne. Do posawowych czynnków efnuących akość energ elekryczne zalcza sę ochylena, wahana zapay napęca, wyŝsze harmonczne prąów napęć oraz przerwy w osawe energ elekryczne. Auorzy raporu za laa 5-6 [M3, T5] szacuą, Ŝe sray w Un Europeske zwązane z akoścą energ elekryczne wynosły w ym czase około 5 mlarów euro. Uzał negaywnego wpływu harmoncznych szacowany es na około,3 mlara euro. W sosunku o całkowe kwoy es o zalewe,9%, enak sneą zezny gałęze przemysłu, w kórych procenowe koszy zwązane z negaywnym wpływem harmoncznych w onesenu o całkowych sra zwązanych z akoścą energ są znaczne. Te sekory o baana rozwó (89%, elekomunkaca (46%, szpale (38,8% oraz przemysł papernczy (7%. nne źróła [B, G] poaą, Ŝe szacowane koszy zwązane z wpływem harmoncznych w kraach akch ak Nemcy czy Franca w okrese o 996 o roku wynosły o mlarów euro. W przypaku Hszpan kosz en oszacowano na 7 8 mlarów euro. Wymenone kwoy pokazuą, ak powaŝne są skuk ekonomczne wyŝszych harmoncznych w przebegach napęć prąów sec zaslaących. 5

7 . Wprowazene Obowązuące normy zalecena [Nn, Nn, Nn3] narzucaą na proucenów sprzęu elekrycznego ogranczene wyŝszych harmoncznych prąów poberanych przez proukowane urzązena. PonewaŜ ne sanow o rozwązana problemu, wcąŝ poszukue sę coraz o nowszych sposobów reukc wyŝszych harmoncznych. Rozwązane klasyczne, akm es uŝyce rezonansowych flrów pasywnych, es cągle rozwązanem naańszym. Jenak znaczne lepsze efeky moŝna uzyskać poprzez zasosowane energeycznych flrów akywnych lub flrów hybryowych. Dlaego eŝ uŝa lczba publkac z szeroko rozumane elekroechnk oyczy nowych konfgurac oraz meo serowana energeycznym flram akywnym oraz ukłaam hybryowym... Tema pracy Zaganena przesawone w nnesze rozprawe zwązane są z meoam poprawy akośc energ elekryczne, a w szczególnośc z ukłaam hybryowych flrów akywnych, sosowanym o flrac wyŝszych harmoncznych prąów sec zaslaących. Wybrany ema rozprawy Hybryowe energeyczne flry akywne wywoz sę bezpośreno z angelske nazwy Hybr Acve Power Fler [H3, L3, R, W, W3, X] określa urzązene łączące Energeyczny Flr Akywny (Acve Power Fler z flrem pasywnym. W welu publkacach ukła ak nazywany es akŝe Hybr Power Fler [A, F7, S, V], co w łumaczenu ae nazwę hybryowy flr energeyczny lub Hybr Acve Fler [B6,, S3], co z kole moŝna łumaczyć ako akywny flr hybryowy. Zanem auora uŝya w yule rozprawy nazwa es barze rafna ne buz wąplwośc co o pomou, kóry określa. NaleŜy zaznaczyć, Ŝ sosowane nazw energeyczny flr akywny hybryowy energeyczny flr akywny moŝe buzć nne wąplwośc, gyŝ ukłay e ne są flram a ukłaam generuącym, pełnącym rolę flrów (elmnuą wybrane skłank prąów lub napęć. Doakowo, borąc po uwagę elekroechnczną efncę ukłau akywnego, są one ukłaam pasywnym, a słowo akywny wskazue eyne na uŝyce w ch buowe elemenów elekroncznych... Rys hsoryczny oraz przeglą akualne leraury Perwsze prace oyczące hybryowych energeycznych flrów akywnych poawły sę na przełome la 8 9 ubegłego weku. Połączene flru pasywnego akywnego w ene aplkac zosało po raz perwszy opsane w pracy [T] (na posawe [G]. Zasosowane Defnca ukłau akywnego: całkowa energa elekryczna oprowazona o elemenu akywnego w czase o - o es uemna: w( u( τ ( τ τ <. 6

8 . Wprowazene oyczyło flrac harmoncznych w ukłaze -pulsowego cyklokonwerora, uŝyego w huce Ŝelaza. Flr pasywny opowaał ua za flracę 3 harmonczne prąu, naomas część akywna za flracę 5 7 harmonczne oraz za łumene rezonansu pomęzy secą zaslaącą flrem pasywnym. Kolene opsywane aplkace oyczyły połączena szeregowego energeycznego flru akywnego z równoległym flrem pasywnym [P4] oraz równoległego flru akywnego z równoległym flrem pasywnym [F6]. Hsoryczne rzecz borąc naleŝy wspomneć pracę [B4], w kóre pokazane zosało połączene wcześneszych rozwązań. O amego czasu poawaą sę publkace oyczące coraz o nowszych rozwązań ukłaowych oraz sposobów serowana flram hybryowym. MoŜna węc wyróŝnć wa główne kerunk baań. Perwszy, oyczący nowych rozwązań ukłaowych, polegaący na wskazanu nowe lub moyfkac sneące konfgurac hybryowego energeycznego flru akywnego w celu poprawy pewnych właścwośc ukłau. Moyfkace sprowazaą sę naczęśce o zmany konfgurac flru pasywnego [C3, T3], sposobu ego połączena z częścą akywną [H3, L3, S] lub zasosowana nowych srukur przekszałnka [L4,V3]. Drug z kerunków baań o poszukwane nowych algorymów serowana. Oprócz prób zasosowana ene z eor mocy [A, P, R, T6], auorzy sosuą ake echnk ak: szuczne sec neuronowe [J3, S, W3], logka rozmya [J5, L3], flry aapacyne [B, T3, T4] czy uogólnone negraory [A, J]. sonym zaganenam są ua akŝe meoy serowna napęca u c przekszałnka [L4, R, W] czy elmnaca wpływu okszałcena napęca zaslana na pracę ukłau hybryowego [H3, S4, V]. Perwone flry hybryowe znaowały zasosowane w przypaku sec z ukłaam uŝe mocy, gze uŝyce flrów pasywnych ne awało oczekwanych efeków, a sosowane flrów akywnych było nemoŝlwe (np. z powou uŝych napęć lub z powoów ekonomcznych neopłacalne. W osanch laach zwększył sę enak uzał obcąŝeń małych śrench mocy w ogóle obcąŝeń nelnowych, bęących źrółem wyŝszych harmoncznych w prąach napęcach sec. Dlaego eŝ wzrosło zaneresowane flram hybryowym pracuącym z obcąŝenam o mnesze mocy oraz ukłaam ze zreukowaną częścą pasywną [A6, A, B9, B6, J4, S7, T]. Ne lcząc prac z uzałem auora nnesze rozprawy [B9-B, B6-B, P4, P5], sosunkowo newele publkac oyczących hybryowych energeycznych flrów akywnych pochoz z polskch enosek naukowych. Nemne enak, klka zespołów zamue sę bezpośreno emayką energeycznych flrów akywnych [F4, M4, M5, S4], ch serowanem [S5, S6, S, W5] lub emaam pokrewnym [H, P9, S8, S9, S3, S5]. W nsyuce Elekroechnk nformayk Polechnk Śląske prowazone są o welu la baana oyczące ukłaów z przebegam okszałconym. Zapocząkował e profesor Sansław Fryze prowazł o 946 roku z weloma współpracownkam. W osanch laach prace oyczyły męzy nnym opsu właścwośc energeyczno-akoścowych obwoów z przebegam nesnusoalnym z wykorzysanem meo opymalzacynych subopymalzacynych [D4, D5, D6, P, P3, P, W]. Akualne prowazone są baana oyczące poprawy właścwośc ynamcznych energeycznych flrów akywnych oraz hybryowych energeycznych flrów akywnych za pomocą serowana z preykcą [B, P9, M]. Rozpoczęe zosały akŝe prace zwązane z proekem baawczym, 7

9 . Wprowazene oyczącym poprawy wybranych wskaźnków akośc energ elekryczne ako wynku opymalzac rozmeszczena energeycznych flrów akywnych w syseme elekroenergeycznym [M, L]. Prowazone na śwece baana (np. [C, H, L] powerzaą, Ŝ problemayka zwązana z opymalnym rozmeszczenem oborem paramerów ukłaów kompensac w syseme elekroenergeycznym es nezwykle sona..3. Cel, eza zakres pracy Posawowym celem rozprawy es opracowane analza hybryowego energeycznego flru akywnego, pracuącego w ukłaze z flrem pasywnym ene harmonczne. Opracowany ukła ma być przykłaem hybryowego flru akywnego, kórego posawowym zaleam są nska moc częśc akywne w porównanu o ukłau energeycznego flru akywnego oraz polepszene właścwośc flracynych w onesenu o ukłau pasywnego. Powsane pracy mało ścsły zwązek z realzowanym przez auora proekem baawczym promoorskm zayułowanym: Serowane hybryowym energeycznym flrem akywnym w ukłaze z flrem pasywnym la ene wybrane harmonczne. Zakres nnesze pracy es enak o wele szerszy nŝ cele załoŝone w proekce obemue: przeglą posawowych meo flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących, wybór analzę meoy eekc wyŝszych harmoncznych, opracowane meoy serowana hybryowym energeycznym w konfgurac z flrem pasywnym ene harmonczne, analzę właścwośc flracynych oraz wraŝlwośc baanego ukłau, analzę sablnośc baanego hybryowego energeycznego flru akywnego, przeprowazene baań symulacynych, proek oraz buowę sanowska laboraorynego z ukłaem hybryowym, baana laboraoryne hybryowego energeycznego flru akywnego w proponowane konfgurac z opracowanym algorymem serowana. Na posawe opsanego zakresu charaker pracy moŝna zefnować ako eoreycznoeksperymenalny z elemenam symulac. Moywacę o powsana nnesze rozprawy sanowły nasępuące czynnk: narasaący problem akośc energ elekryczne, kóry eermnue o poszukwań nowych rozwązań w celu e poprawy, brak prac baań na ukłaam hybryowych flrów akywnych w zakrese przesawonym w rozprawe, barzo mała lczba polskch publkac oyczących emayk hybryowych energeycznych flrów akywnych, 8

10 . Wprowazene aspek prakyczny, czyl moŝlwość wroŝena o proukc zaproponowanego ukłau HEFA ako ańsze alernaywy o ukłaów EFA, neryscyplnarny charaker emayk, kóra wymaga wykorzysana wezy z róŝnych zezn elekroechnk, weza oraz ośwaczene auora, wynkaące z uzału w proekach baawczych o poobne emayce, realzowanych o la w nsyuce Elekroechnk nformayk. Zosała sformułowana nasępuąca eza pracy: MoŜlwe es opracowane meoy serowana rófazowym hybryowym energeycznym flrem akywnym, pozwalaące na efekywną flracę wybranych harmoncznych prąów sec przy zasosowanu flru pasywnego la ene harmonczne. Jenocześne zasosowane flru pasywnego pozwol na znaczne obnŝene mocy pozorne uŝyego energeycznego flru akywnego..4. Srukura pracy Nnesza rozprawa okorska skłaa sę z 8 rozzałów, spsu oznaczeń, spsu leraury oraz oaków. Perwszy rozzał sanow wprowazene o pracy, w kórym okonano wsępnego przegląu leraury, przesawono moywacę oraz załoŝena zakres pracy. W rozzale zesawono z wykorzysanem osępne leraury, wymenone w reśc rozzału, waomośc oyczące wyŝszych harmoncznych. Oprócz posawowych efnc, opsano przyczyny powsawana harmoncznych w przebegach prąów napęć sec zaslaących oraz efeky ch wysępowana. Dokonano przegląu sposobów reukc oraz meo eekc wyŝszych harmoncznych. Przeprowazono pozał meo eekc na meoy w zezne częsolwośc, w zezne czasu oraz nne meoy. W rzecm rozzale omówone zosały wybrane sposoby flrac wyŝszych harmoncznych. Oprócz hybryowych energeycznych flrów akywnych opsano w nm akŝe posawowe ukłay flrów pasywnych ukłaów energeycznych flrów akywnych. Przesawone zosały schemay oraz ops posawowych właścwośc naczęśce sosowanych opsywanych w publkacach konfgurac. Doakowo pokazano przebeg prąów napęć uzyskane na roze symulac wybranych ukłaów w celu prezenac róŝnc w zasaze ch załana. Rozzał 4 oyczy meoy wyznaczana wyŝszych harmoncznych w secach rófazowych, wykorzysuące przekszałcene q. Meoa a zosała zasosowana w ukłaze serowana flru hybryowego w konfgurac z flrem pasywnym ene harmonczne, opsanym w alsze częśc pracy. Pokazano załoŝena opracowany przez auora owó maemayczny meoy. Ponao, wykorzysuąc nformace osępne w nelcznych publkacach [S, P3, P5], wyprowazono moel pozwalaący na nerpreacę meoy w zezne częsolwośc. Przesawono sposób uzyskwana wybranych harmoncznych 9

11 . Wprowazene (w ym posawowe z przebegów prąów napęć la ukłaów rófazowych symerycznych nesymerycznych. Wyprowazony moel w zezne częsolwośc zosał zasosowany w alsze częśc pracy w celu opsu analzowanego ukłau hybryowego. Sposób serowana oraz analza algorymu właścwośc ukłau hybryowego z flrem pasywnym ene harmonczne omówono w kolenym,. 5 rozzale rozprawy. W ramach pracy okonano moyfkac algorymu serowana sosowanego la ego ypu konfgurac, co pozwolło na flracę wybranych harmoncznych prąu oraz reukcę wpływu wyŝszych harmoncznych napęć sec na pracę ukłau. Dla przesawone w rozprawe koncepc serowana pokazano algorym wyznaczana napęć wzorcowych la ukłau rófazowego róprzewoowego. Zaprezenowano męzy nnym moel częsolwoścowy ukłau, co umoŝlwło określene charakerysyk flracynych energeycznego flru hybryowego. W oróŝnenu o moel opsanych w nnych pracach [S7, T], opracowano pełny moel z uwzglęnenem algorymu serowana w ukłaze rófazowym. Rozwązana e były akŝe częścowo prezenowanego w nekórych publkacach z uzałem auora nnesze rozprawy [B9, B7, B9, B]. W pracy pokazano akŝe wpływ paramerów flrów sygnałowych w algoryme serowana oraz wzmocnena flru hybryowego na właścwośc całego ukłau. Ponao przesawono sposób regulac napęca u c oraz okonano oboru paramerów regulaora P. Bazuąc na wyprowazonym moelu częsolwoścowym zaproponowano analzę sablnośc ukłau oraz przeprowazono yskusę wpływu paramerów algorymu serowana warośc elemenów flru pasywnego na sablność ukłau. Doakowo przeprowazono analzę wraŝlwośc właścwośc baanego ukłau na zmany warośc elemenów częśc pasywne. Zaganene wraŝlwośc ukłaów HEFA ne było o e pory przemoem baań, a zanem auora moŝe sę ono okazać sone przy ch proekowanu oborze paramerów. Dlaego eŝ w rozzale 5.6 wyprowazono zaleŝnośc analyczne, pozwalaące określć wpływ zman warośc elemenów pasywnych na charakerysyk flracyne oraz pokazano przykła oblczenowy. Rozzał 6 oyczy baań symulacynych proponowanego rozwązana. Dokonano symulac z wykorzysanem wcąŝ eszcze mało znanego nerfesu SLPS, pozwalaącego na enoczesną symulacę w śroowsku PSpce oraz Malab-Smulnk. Część zwązana ze serowanem ukłau zamoelowana zosała w śroowsku Smulnk, pozosała część w PSpce. Przesawono wynk symulac ukłau, uwzglęnaąc róŝne warunk pracy oraz róŝne paramery serowana ukłaem. Pozwolło o na ocenę paramerów saycznych oraz ynamcznych ukłau. W ramach pracy powsało sanowsko laboraoryne z zaproekowanym wykonanym przez auora energeycznym flrem hybryowym. Posawą o realzac ukłau HEFA były przesawone we wcześneszych rozzałach rozwaŝana eoreyczne oraz baana symulacyne. Sanowsko laboraoryne oraz wynk baań laboraorynych zaprezenowano w rozzale 7. Omówone zosały poszczególne elemeny zaproekowanego zbuowanego sanowska oraz ego ane echnczne. Zesawene wynków pomarów przy róŝnych warunkach pracy ukłau hybryowego pozwolło na ocenę ego właścwośc saycznych. Naomas umeszczene w rozzale wynków przeprowazonych pomarów w posac

12 . Wprowazene przebegów prąów napęć la sanów prześcowych. rozruchu zman obcąŝena mało z kole na celu ocenę właścwośc ynamcznych zbuowanego ukłau hybryowego. Osan rozzał sanow posumowane nnesze rozprawy, w kórym przesawono wnosk oraz kerunk alszych prac. Doak (D-D5 umeszczone na końcu pracy sanową opełnene reśc główne. Dowoy, wyprowazena uzupełnena zaware w oakach są zanem auora na yle sone, by uwzglęnć e w pracy. Umeszczene ch w reśc główne rozprawy mogłoby enak weług auora negaywne wpłynąć na e przerzysość.

13 . WyŜsze harmonczne. WyŜsze harmonczne W rozzale przesawone zosały posawowe zaganena oyczące wyŝszych harmoncznych w przebegach prąów napęć sec zaslaących. Poza zasanczym efncam, zesawono przeglą źróeł efeków wyŝszych harmoncznych oraz meo ch reukc. Dokonano akŝe przegląu meo eekc harmoncznych wykorzysywanych w ukłaach kompensac akywne... Poęca posawowe Poęce harmonczne w przebegach wysępuących w elekroechnce oznacza skłaową przebegu o częsolwośc bęące całkową welokronoścą częsolwośc posawowe. KaŜy przebeg okresowy opsany funkcą f( moŝe zosać przesawony w posac szeregu Fourera, czyl w posac sumy harmoncznych, eśl funkca f( spełna warunk Drchlea: funkca f( es przezałam monoonczna w przezale zamknęym <a,b>, funkca es w ym przezale cągła, z wyąkem co nawyŝe skończone lczby punków necągłośc perwszego rozau, przy czym w kaŝym punkce necągłośc snee granca lewosronna prawosronna, zn.: lm f ( f (, lm f ( f (. (. Warość funkc w ych punkach necągłośc es równa śrene arymeyczne obu granc: [ f ( f ( ] f (. (. Jenym z moŝlwych sposobów zapsu szeregu Fourera es posać rygonomeryczna: f ( h ( h B ( h A Am( h cos m( h sn, (.3 h

14 . WyŜsze harmonczne π gze:, T okres posawowe harmonczne. T Współczynnk szeregu Fourera oblcza sę na posawe nasępuących wzorów: A T T f (, (.4 A m( h T T f ( cos ( h, (.5 B m( h T T f ( sn ( h. (.6 Ampluy fazy poszczególnych harmoncznych moŝna polczyć na posawe zaleŝnośc: m( h Am( h Bm( h, (.7 C a szereg Fourera przymue posać: A m( h ϕ h arcg, (.8 Bm( h f ( h A Cm( h sn ( h ϕ. (.9 h W przypaku przebegów prąów napęć współczynnk C m(h są opoweno waroścam ampluy poszczególnych harmoncznych prąów napęć. Tworzą one wmo ampluowe przebegu f( (prąu/napęca. nną, częso wykorzysywaną posacą szeregu Fourera es posać symbolczna, kóra moŝe zosać zapsana ako: gze: f ( A Re F h h m( h e, (. F m( h T T h f ( e. (. Naomas zwązek pomęzy zaleŝnoścam (.7 (. es nasępuący: 3

15 . WyŜsze harmonczne F C. (. ( ϕ -9 m( h m( h e h Do oceny okszałcena przebegów prąu lub napęca wprowazono wskaźnk opsuące okszałcene. Dwa nawaŝnesze o: współczynnk uzału h-e harmonczne : HD U( U ( h h, U ( HD ( ( h h, (.3 ( całkowy współczynnk zawarośc harmoncznych : THD U N ( h h, U U ( THD N ( h h. ( (.4 Welkośc U ( oraz ( oznaczaą w ym przypaku warośc skueczne perwsze harmonczne opoweno la napęca prąu. sneą normy [Nn4, Nn5] określaące sposób pomaru harmoncznych oraz wymenonych współczynnków. MoŜlwe es zaem porównywane współczynnków uzyskanych w róŝnych warunkach oraz merzonych róŝnym przyrząam. NaleŜy akŝe wspomneć o nerharmoncznych, czyl skłankach prąów lub napęć o częsolwoścach ne bęących całkową częsolwoścą skłaowe posawowe. nerharmonczne mogą wysępować ako częsolwośc yskrene lub pasmo częsolwośc. Przyczyną powsawana nerharmoncznych są szybke zmany prąów obornków lub nesynchronczne załączane elemenów półprzewonkowych w przekszałnkach energoelekroncznych. Szczególnym przypakem nerharmoncznych są subharmonczne, czyl skłaowe o częsolwośc mnesze o częsolwośc posawowe harmonczne... Źróła efeky harmoncznych Jako źróła wyŝszych harmoncznych rozumane są elemeny sysemu elekroenergeycznego, kórych prąy są okszałcone o przebegu snusoalnego. Źrółem wyŝszych harmoncznych w przebegach prąów sysemu są obornk o nelnowe charakerysyce prąowo-napęcowe lub obornk o charakerysyce lnowe, załączane synchronczne z napęcem sec. Zaslany napęcem snusoalnym obornk nelnowy pobera prą o przebegu okszałconym o snusoy (zakłaaąc, Ŝe pracue na nelnowe Współczynnk uzału h-e harmonczne oznaczany es akŝe symbolem D (h. Za górną grancę N sumy w lcznku przymue sę naczęśce 4 lub 5. 4

16 . WyŜsze harmonczne częśc charakerysyk prąowo-napęcowe. Przepływ prąu przez mpeancę sec powoue z kole spaek napęca, co prowaz o okszałcena napęca zaslana, czyl harmoncznych w napęcu. W syseme elekroenergeycznym wysępuą akŝe bezpośrene źróła wyŝszych harmoncznych napęć. Źrółam ym mogą być maszyny synchronczne oraz nekóre przekszałnk energoelekronczne [K, F7]. Źróła wyŝszych harmoncznych prąu pozelone mogą być na rzy posawowe grupy: Transformaory maszyny elekryczne. Okszałcene prąu spowoowane es ua nelnowoścą charakerysyk magnesowana maerałów uŝyych o ch buowy. Pece łukowe oraz nne urzązena, w kórych wysępue łuk elekryczny. lampy wyłaowcze, spawark. Obornk energoelekronczne elekronczne z elemenam kluczuącym. Na rys.. pokazano przykłaowe przebeg prąów wraz z wmem harmoncznych la obornków bęących źrółem wyŝszych harmoncznych. a b c Rys... Przykłaowe przebeg oraz wmo harmoncznych la okszałconego prąu: a zaslacza kompuerowego, b Ŝarówk energooszczęne, c zaslacza sześcopulsowego z obcąŝenem rezysancynym (na przebegach ne zachowano skal prąu Okszałcene przebegów prąów napęć w secach zaslaących pocąga za sobą szereg nekorzysnych efeków, z kórych nawaŝnesze o [B, F7, G, K, M3, T5]: przecąŝena sec spowoowane wzrosem warośc skueczne prąu, a ym samym wzros sra w elemenach rezysancynych, przecąŝena przewoów neuralnych spowoowane sumowanem sę harmoncznych rzęu rzecego, wywołanych przez obornk enofazowe, przecąŝena, wbrace oraz przewczesne sarzene sę generaorów, ransformaorów oraz slnków, 5

17 . WyŜsze harmonczne przecąŝena oraz przewczesne sarzene sę baer konensaorów przeznaczonych o korekc współczynnka mocy, zakłócena w pracy wraŝlwych obornków, przewczesne sarzene sę zolac, groźne aware bęące nasępswem wysępowana zawsk rezonansowych, zakłócena w secach komunkacynych lnach elefoncznych, neuzasanone wyzwalane zabezpeczeń. Skuk wymenonych zawsk maą przee wszyskm charaker ekonomczny, zwązany główne z wększym sraam mocy czynne oraz krószą Ŝywonoścą urzązeń. Doyczy o główne slnków, generaorów ransformaorów. Poawene sę harmoncznych w przebegach prąów ych maszyn powoue oakowe sray mocy czynne, zwązane ze zwększenem warośc skueczne prąu, zawskem naskórkowośc oraz oakowym sraam wynkaącym z prąów wrowych. Zwększa sę akŝe pozom ems zakłóceń akusycznych. W przypaku ransformaorów sray mocy czynne mogą być nawe wukrone wększe przy obcąŝenu obornkam nelnowym w sosunku o sra przy obcąŝenu obornkam lnowym [B, F7, K]. Nezbęne es węc specalne proekowane ransformaorów pracuących w śroowsku z okszałconym prąam napęcam, co znaczne ponos ch koszy proukc. Trune o oceny mogą być pośrene skuk wysępowana harmoncznych w posac zakłóceń wraŝlwych urzązeń oraz neuzasanonego wyzwalana zabezpeczeń. WąŜe sę o z konecznoścą wymany urzązeń oraz przesoam w proukc. Doakowe koszy ponoszone są akŝe na nsalacę ukłaów chronących prze harmoncznym..3. Sposoby reukc wyŝszych harmoncznych Posawowe sposoby reukc wyŝszych harmoncznych oyczą zman w ukłaach urzązenach generuących harmonczne. Poprzez opowene moyfkace moŝlwe es ogranczene współczynnka THD, bez wększego wpływu na pracę ych ukłaów. Przykłaem moŝe być ua sosowane ławków weścowych w ukłaach przekszałnkowych. Powsaą akŝe ukłay przekszałnkowe w nowych konfguracach, pełnące ę samą rolę, kórych oakową zaleą es reukca generowanych harmoncznych. Ponao normy [Nn, Nn] narzucaą na proucenów urzązeń zapewnene współczynnka THD na opowenm pozome, zęk czemu harmonczne częścowo są reukowane bezpośreno u źróła. W przypaku braku moŝlwośc wpływu na źróło wyŝszych harmoncznych, koneczne o ch reukc es sosowane flrów wyŝszych harmoncznych 3. Klasyfkuąc flry wyŝszych harmoncznych moŝna okonać posawowego pozału na flry pasywne, flry akywne flry hybryowe. 3 NaleŜy pamęać, Ŝ flr w ym przypaku oznacza urzązene reukuące harmonczne. 6

18 . WyŜsze harmonczne Flry pasywne są ukłaam zaweraącym eyne elemeny pasywne. PrzewaŜne pełną one rolę bocznków, przez kóre płyną prąy wyŝszych harmoncznych. Naomas ukłay akywne zaweraą przekszałnk energoelekronczne, kórych zaanem es generowane opowench prąów lub napęć, powouących obnŝene pozomu harmoncznych. Flry akywne poza reukcą harmoncznych mogą akŝe pełnć nną rolę. Mogą one na przykła kompensować moc berną posawowe harmonczne, symeryzować uogólnony obornk rozparywany z zacsków zróła czy reukować zapay napęca. Flry hybryowe sanową połączene flru (flrów pasywnego z flrem (flram akywnym. Nekórzy auorzy [F7, S3] o flrów hybryowych zalczaą akŝe połączene wóch węce rozaów flrów pasywnych lub flrów akywnych. MoŜna okonać klasyfkac flrów weług róŝnych kryerów [F7, P]: pozał ze wzglęu na lczbę yp elemenów flru een, wa lub węce flrów pasywnych /lub flrów akywnych, pozał ze wzglęu na opologę flr szeregowy, równoległy oraz ch kombnace, pozał ze wzglęu na seć zaslaącą - enofazowa, rófazowa ró- czeroprzewoowa, pozał ze wzglęu na źróło harmoncznych harmonczne napęca, harmonczne prąu, pozał ze wzglęu na moc urzązena (obcąŝena małe, śrene uŝe mocy, pozał uwzglęnaący skłank kompensowane przez flr, pozał ze wzglęu na srukurę przekszałnka realzuącego flr akywny falownk napęca, falownk prąu, pozał ze wzglęu na realzacę serowana w ukłaze zamknęym, owarym meszanym, pozał ze wzglęu na sposób kalkulac sygnału referencynego (por..4. Uwzglęnaąc opologę seć zaslaącą oraz borąc po uwagę flry hybryowe złoŝone z rzech flrów skłaowych moŝlwe es wyszczególnene 56 róŝnych rozaów flrów wyŝszych harmoncznych [F7]. W rozzale nnesze rozprawy opsano wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych, w kórych uwzglęnono ukłay naczęśce spoykane w leraurze zasosowanach..4. Meoy eekc harmoncznych W przypaku wyboru ukłaów akywnych (w ym hybryowych o flrac wyŝszych harmoncznych koneczna es mplemenaca ene z meo pozwalaących na wyznaczene skłaowe posawowe, wszyskch wyŝszych harmoncznych lub konkrenych harmoncznych w przebegach prąów lub napęć. Spośró meo sosowanych w prakyce wyróŝnć moŝna we posawowe grupy,. meoy w zezne częsolwośc oraz meoy w zezne czasu. W rozzale opsano pokróce wybrane meoy z zachowanem ego pozału oraz zwrócono uwagę na nne meoy, ne meszczące sę bezpośreno w e 7

19 . WyŜsze harmonczne klasyfkac. Nekóre z opsanych meo pozwalaą akŝe na wyznaczene nnych nekorzysnych skłaowych w przebegach prąów napęć,. mocy berne posawowe harmonczne czy skłaowe przecwne w ukłaze rófazowym..4.. Meoy w zezne częsolwośc Posawową meoą wyznaczana harmoncznych w zezne częsolwośc es yskrena ransformaa Fourera DFT [D8]. Meoa a wywoz sę bezpośreno z przekszałcena Fourera, z ą róŝncą, Ŝe oyczy sygnału próbkowanego a ne cągłego: F N πhn N ( h f ( n e N n, (.5 gze: f(n n-a próbka sygnału (prąu lub napęca, N lczba próbek w okrese posawowe harmonczne, F (h warość skueczna zespolona h-e harmonczne sygnału. Przy opowenm oborze częsolwośc próbkowana moŝlwe es węc wyznaczene amplu faz poszczególnych harmoncznych. Rozwnęcem yskrene ransformay Fourera es meoa FFT, czyl szybka ransformaa Fourera. FFT w oróŝnenu o DFT wyróŝna sę mneszą lczbą operac maemaycznych konecznych o polczena wma. Jes ona częśce sosowana ze wzglęu na krószy czas oblczeń mnesze wymagana oyczące pamęc w ukłaach procesorowych. Oprócz wymenonych meo, sneą nne wykorzysuące przekszałcene Fourera, z kórych waro wspomneć meoę slng DFT [J, S6]. W meoze e zmnmalzowana es lczba operac maemaycznych poprzez uwzglęnane la kolenych oken czasowych, w kórych lczone es wmo, warośc uzyskanych poprzeno. NaleŜy zaznaczyć, Ŝ orzymywane w meoach częsolwoścowych warośc amplu faz poszczególnych harmoncznych naleŝy przekszałcć o posac czasowe poprzez synezę sygnałów snusoalnych. Dlaego eŝ w serowanu flram akywnym wyznacza sę zazwycza posawową harmonczną, a wyŝsze harmonczne uzyskue sę pośreno: f ( wh ( gze: f( (wh wyŝsze harmonczne przebegu f(, przebegu f(. f ( f (, (.6 f ( posawowa harmonczna Ponao w mplemenac sone es obrane opowene częsolwośc próbkowana (synchronzaca z posawową harmonczną oraz opowen obór funkc okna flru anyalasngowego. Nemne enak meoy częsolwoścowe maą szeroke zasosowane w pomarach analze harmoncznych..4.. Meoy w zezne czasu W oróŝnenu o meo częsolwoścowych, meoy w zezne czasu charakeryzuą sę przee wszyskm mneszą złoŝonoścą oblczenową. Częścą wspólną meo czasowych 8

20 . WyŜsze harmonczne es oprowazene sygnałów weścowych (zazwycza prąów lub napęć w ukłaze rófazowym o posac, gze poprzez prosą flracę olno- lub górnoprzepusową moŝlwe es uzyskane posawowe harmonczne lub wyŝszych harmoncznych. Jena z meo. meoa wykorzysuąca przekszałcene q zosała wybrana w serowanu hybryowym energeycznym flrem akywnym, opsanym w nnesze pracy. Meoa a zosała okłane przesawona w rozzale 3. nną popularną meoą es meoa wykorzysuąca eorę 4 mocy chwlowe pq [A4, A5, A8]. W poeścu ym korzysa sę z przekszałcena Clarke prąów napęć z ukłau rófazowego (w ym przypaku róprzewoowego o ukłau orogonalnego α-β: α β 3 / 3 / /, (.7 3 / 3 u u α β 3 / 3 / u / 3 / u u 3. (.8 Współczynnk w macerzy przekszałcena Clarke wynkaą bezpośreno z przekszałcena ukłau rófazowego o ukłau prosokąnego, naomas współczynnk / 3 zapewna nezmenność mocy chwlowe w obu ukłaach. W ukłaze α-β zefnowane są nasępuące welkośc: - chwlowa moc rzeczywsa p (nsananeous real power: p u u, (.9 kóra co o warośc równa es chwlowe mocy w ukłaze rófazowym: α α β β p u, (. u u33 - chwlowa moc uroona q (nsananeous magnary power: q u u, (. Dla obu welkośc moŝna okonać ekompozyc na skłaową sała zmenną: α β β α p p ~ p, (. q q q~. (.3 4 sne spór w śroowsku naukowym oyczący poprawnośc eor pq [C7, C8, D]. 9

21 . WyŜsze harmonczne Skłaowe zmenne moŝna z kole pozelć na skłaowe zwązane z wyŝszym harmoncznym oraz skłaowe o częsolwośc równe wukronośc częsolwośc posawowe harmonczne ( zwązane z nesymerą prąów obornka: ~ p ~ p ~ p, (.4 ( wh ( q ~ q~ q ~. (.5 ( wh ( MoŜlwe es zaem, poprzez opoweną flracę przebegów mocy p q, uzyskane wyŝszych harmoncznych prąów w ukłaze αβ: α(wh β(wh u α u β u u α β u u α β ~ p ~ q naomas po przekszałcenu owronym Clarke w ukłaze nauralnym: (wh (wh, (.6 (wh (wh 3(wh / 3 / 3 / 3 / α(wh β(wh. (.7 Moc chwlowa p oraz moc uroona q mogą być oblczone z neznacznym opóźnenem, wynkaącym z czasu próbkowana czasu rwana operac maemaycznych konecznych o ch oblczena. Uzyskane przebeg wyŝszych harmoncznych uzyskwane są węc prakyczne w czase rzeczywsym. Jeyne w sanach prześcowych (np. przy zmanach mocy czynne nasępue opóźnene, wynkaące ze sanów neusalonych przy wyznaczanu sygnałów ~ p (wh oraz ~q (wh. Meoa wykorzysuąca eorę pq ne moŝe być sosowana w ukłaach o nesymerycznym lub nesnusoalnym napęcu, w akm przypaku orzymywane wynk są neprawłowe [A8, C8]. Do meo czasowych naleŝy akŝe zalczyć meoy wykorzysuące uogólnone negraory (regulaory rezonansowe [A, J, N3]. Zasaa załana uogólnonych negraorów es zblŝona o regulaorów P zesroonych o konkrene częsolwośc. MoŜlwe es zaem uzyskane wybrane harmonczne z przebegu okszałconego w zamknęym ukłaze regulac. Waą ych ukłaów są runośc z opowenm oborem paramerów negraora, wynkaące ze sablnośc ukłau oraz zaleŝność o właścwośc sysemu [A] nne meoy Do nnych meo wyznaczana harmoncznych moŝna zalczyć [A]: meoy wykorzysuące flry aapacyne lub flry wekorowe, gze posawowa harmonczna uzyskwana es wskuek opowene flrac [B, T3, P8, T4],

22 . WyŜsze harmonczne meoy wykorzysuące róŝne eore mocy, w zaleŝnośc o warunków np. lczby faz, okszałcena napęca, zman częsolwośc posawowe harmonczne [D3, E, F5, K, K4, N, P6, P7, R4, W4], meoy wykorzysuące esymacę z zasosowanem analzy Prony ego lub flrów Kalmana [N, R3, Y], meoy wykorzysuące szuczne sec neuronowe [J3, S, V, W3], meoy z zasosowanem flrac falkowe [D8]. Meoy e mogą być zakwalfkowane o grupy meo czasowych, częsolwoścowych lub obu enocześne, enak ze wzglęu na swoą specyfkę, runośc w aplkac neczęse sosowane, zosały sklasyfkowane ako nne meoy.

23 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Dobór opowene meoy flrac harmoncznych zaleŝy o welu czynnków. sone es źróło harmoncznych, paramery sec zaslaące oraz czynnk ekonomczne. W rozzale zesawono wybrane meoy reukc wyŝszych harmoncznych w secach rófazowych. Opsane zosały naczęśce sosowane konfgurace flrów pasywnych, energeycznych flrów akywnych oraz ukłaów hybryowych. Dla przesawonych rozwązań pokazano posawowe właścwośc oraz wynk flrac przy ych samych warunkach obcąŝena. Wybrane meoy sanową eyne skró waomośc oyczących echnk flrac wyŝszych harmoncznych, kóre worzą orębną zeznę echnk nauk, a przesawene opsane wszyskch moŝlwych rozwązań wykracza poza zakres nnesze pracy. 3.. Rezonansowe flry pasywne Nabarze popularnym sposobem reukc wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących es uŝyce równoległych rezonansowych flrów pasywnych [A9, D7, F, H, P6, S]. Posawowym zaleam ych ukłaów są sosunkowo nska cena prosa konsrukca. Doakową zaleą flrów pasywnych es moŝlwość ch sosowana w secach śrenego wysokego napęca. Nesey ukłay e charakeryzuą sę weloma waam, z kórych nawaŝnesze o: zaleŝność właścwośc flruących o paramerów sec, ogranczone moŝlwośc flrac ze wzglęu na skończoną obroć ławków, moŝlwość wysępowana rezonansu pomęzy secą a flrem, zaleŝność właścwośc flruących o zman warośc elemenów skłaowych flru (np. wskuek sarzena, uŝe rozmary masa. Flry równoległe są zazwycza zbuowane z gałęz połączonych szeregowo cewk (ławka konensaora (rys. 3.b. Paramery elemenów oberane są na posawe warunku rezonansu napęć la wybrane pulsac h :

24 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących, (3. C Lh h gze: L h, C h warośc elemenów la poszczególnych harmoncznych. h Gałęze zesroone la poszczególnych harmoncznych łączone są równolegle o sec zaslaące. Mała mpeanca flru la wybrane częsolwośc powoue, Ŝe część prąu o e częsolwośc płyne przez flr (worzy sę zelnk prąu z mpeanc źróła mpeanc flru, przez co zmnesza sę uzał e harmonczne w prąze źróła. Doakowo la posawowe harmonczne ukła ak ma charaker poemnoścowy, węc moŝe pełnć funkcę kompensaora mocy berne posawowe harmonczne. Są eŝ ruge z moŝlwych równań pozwalaących określć warośc elemenów: m { Z ( } F U, (3. Q gze: Z F mpeanca flru, U - warość skueczna napęca na flrze la perwsze harmonczne, Q moc berna posawowe harmonczne. Rys. 3.. Posawowe gałęze flrów pasywnych a flr perwszego rzęu, b flr rugego rzęu, c łumony (ampe flr rugego rzęu, połączene flru la 5, 7 wyŝszych harmoncznych Dla ukłaów rófazowych snee akŝe moŝlwość symeryzac uogólnonego obornka rozparywanego z zacsków sec za pomocą flrów pasywnych [D4, D5]. Nemne enak w przypaku gy ne ma porzeby kompensac mocy berne czy symeryzac, przepływ prąu poemnoścowego la posawowe harmonczne rakowany es ako waa ych ukłaów. Na rys. 3. pokazano posawowe gałęze flrów pasywnych oraz częso sosowany przykła połączena flru la 5, 7 oraz la wyŝszych harmoncznych (rys. 3.. W przypaku sec rófazowych moŝlwe es łączene gałęz flrów w sposób zaemonsrowany na rys. 3. [S]. Perwszy z przesawonych schemaów (rys. 3.a es naczęśce sosowaną konfguracą połączena. Połączene pokazane na rys. 3.b pozwala na uzyskane wększych poemnośc zasępczych, ale wykorzysane konensaory muszą być przysosowane o pracy przy napęcu męzyprzewoowym. Konfguraca z rys. 3.c es naomas przykłaem flru la 3, 5 7 harmonczne przy zasosowanu elemenów o ych samych waroścach. 3

25 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Na wszyskch schemaach la uproszczena pomnęa zosała rezysanca ławków, kóra w rzeczywsośc ma sone znaczene powoue ogranczene efekywnośc flrów. W leraurze (np. [A9, B, F7] spokać moŝna okłane opsy przesawonych konfgurac oraz szczegółowe zalecena proekowe oyczące flrów pasywnych. Rys. 3.. Przykłaowe połączena flrów pasywnych w ukłaach rófazowych [S] Jako przykłaowa przesawona zosane analza ukłau rófazowego, kórego schema pokazano na rys. 3.3a. Zasosowano ua flr pasywny la 5, 7 oraz wyŝszych harmoncznych (HF. Rys Seć rófazowa róprzewoowa z rezonansowym równoległym flrem pasywnym: a schema ukłau, b enofazowy ukła zasępczy la wyŝszych harmoncznych 4

26 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Korzysaąc z enofazowego ukłau zasępczego (rys. 3.3b la wyŝszych harmoncznych, moŝlwe es określene w zezne częsolwośc współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych prąu obornka: S ( Z F ( γ (, (3.3 ( Z ( Z ( gze: Z ( mpeanca flru, Z ( mpeanca sec. F L F F W przypaku, gy mouł współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych osąga warość mneszą o enośc, nasępue łumene la ane częsolwośc. DąŜy sę węc o ego, aby la wybranych harmoncznych współczynnk łumena był ak namneszy. Na posawe analzy zaleŝnośc (3.3 moŝna enak wycągnąć nasępuące wnosk, emonsruące way flrów pasywnych: łumene harmoncznych slne zaleŝy o mpeanc sec, moŝlwe es wysąpene rezonansu, a ym samym wysąpene wzmocnena la pewnych częsolwośc w przypaku gy manownk wyraŝena (3.3 bęze spełnał zaleŝność: { ( Z (} S m Z. (3.4 F Dobór elemenów flru pownen być zaem poprzezony analzą paramerów sec, w kóre flr bęze sosowany. Ze wzglęu na moŝlwość wysąpena rezonansu z mpeancą sec ne naleŝy sosować flrów zesroonych eyne o harmoncznych wyŝszych rzęów w przypaku gy wysępuą harmonczne o nŝszych częsolwoścach. Na rys. 3.4a pokazano charakerysykę częsolwoścową moułu mpeanc flru la analzowanego przykłau. Naomas na rys. 3.4b charakerysykę moułu współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych przy róŝnych waroścach nukcynośc sec L S. Woczny es ua wspomnany wpływ paramerów sec na właścwośc flruące oraz wzmocnene la pewnych częsolwośc, wynkaące z rezonansu pomęzy mpeancą sec a mpeancą flru. W analze przyęo nasępuące paramery flru pasywnego: L 5 4,9 mh, C 5 8 µf, R 5, Ω, L 7 4, mh, C 7 5 µf, R 7, Ω, L HF,9 mh, C 5HF µf, R HF 5 Ω. Na rys. 3.5 zesawono przebeg uzyskane w wynku symulac la analzowanego ukłau. W symulac, ako obornk zasosowano prosownk oowy sześcopulsowy, la kórego współczynnk zawarośc wyŝszych harmoncznych prąu THD wynosł 5%. Po zasosowanu flru pasywnego uzyskano THD la prąu sec na pozome 8%. Dalsza poprawa współczynnka THD w ym przypaku moŝlwa es eyne po obnŝenu rezysanc ławków (zwększenu obroc. S 5

27 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Rys Charakerysyk częsolwoścowe la analzowanego przykłau: a mouł mpeanc flru, b mouł współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych prąu Rys Przebeg napęca źróła e oraz przebeg prąów: obornka L, flru F źróła S po zasosowanu flru pasywnego. Wynk symulac 6

28 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących NaleŜy wspomneć, Ŝ oprócz wymenonych flrów pasywnych równoległych, kórych posawowym zaanem es bocznkowane wyŝszych harmoncznych prąu obornka, moŝlwe es sosowane flrów szeregowych. W ym przypaku są o zazwycza ukłay połączonych równolegle cewek konensaorów, włączone szeregowo w seć zaslaącą. Wysoka mpeanca flru powoue ua mnmalzacę wybrane harmonczne prąu sec. Ukłay e są rzaze sosowane ze wzglęu na ogranczena, wynkaące z maksymalnego prąu posawowe harmonczne, płynącego przez ławk flru. Przykłaowy ukła z szeregowym flrem pasywnym pokazano na rys Rys Seć rófazowa róprzewoowa z przykłaowym szeregowym flrem pasywnym 3.. Energeyczne flry akywne Po raz perwszy ea energeycznych flrów akywnych zosała przesawona w 97 roku w pracy [S]. Auorzy pokazal nową meoę reukc harmoncznych prąu poprzez zasosowane źróła prąu oawczego. Naomas nazwa energeyczny flr akywny (Acve Power Fler po raz perwszy uŝya zosała w pracy [G3] w 976 roku, gze pokazana zosała akŝe perwsza realzaca prakyczna. Dalszy rozwó energeycznych flrów akywnych nasąpł w laach 8 ubegłego suleca wraz z rozwoem echnolog oraz opracowanem nowych meo serowana zwązanych główne z eorą mocy pq [A4, A5, A7, P3, T]. Rys Schemay lusruące zasaę załana energeycznych flrów akywnych: a ukła równoległy, b ukła szeregowy 7

29 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Posawową cechą charakerysyczną energeycznych flrów akywnych (EFA es o, Ŝe realzuą one funkcę serowanego źróła prąu lub napęca. MoŜna węc wyróŝnć wa posawowe rozae ukłaów EFA: ukła równoległy pełnący funkcę oawczego źróła prąu, oraz ukła szeregowy, pełnący funkcę źróła napęca. W obu przypakach przebeg generowanych prąów lub napęć powouą reukcę nekorzysnych skłanków (np. wyŝszych harmoncznych w prąach napęcach sec. Równoległy energeyczny flr akywny, kórego zasaę załana przesawono na rys. 3.7a, generue prą F o akm przebegu, aby w ego efekce w przebegu prąu sec S ne było nepoŝąanych skłanków. Ukła ak, w zaleŝnośc o konfgurac sposobu serowana, moŝe pełnć nasępuące funkce: reukować wyŝsze harmonczne, kompensować moc berną posawowe harmonczne, symeryzować obornk wzany z zacsków sec. Zasaa załana ukłau szeregowego (rys. 3.7b polega naomas na wygenerowanu napęca u LS o akm kszałce aby napęce obornka v L było opymalne. MoŜlwa es zaem realzaca nasępuących funkc: kompensaca spaku napęca na mpeanc sec (w ym wyŝszych harmoncznych, reukca wyŝszych harmoncznych generowanych przez źróło e S, symeryzaca oraz reukca wahań napęca źróła. Rys Przykłaowy równoległy rófazowy energeyczny flr akywny Posawowe zaley energeycznych flrów akywnych o: moŝlwość realzac przez poeynczy flr klku funkc równocześne (np. flrac harmoncznych kompensac mocy berne posawowe harmonczne, newelk wpływ paramerów sec na właścwośc ukłau, Pokazane na schemace ranzysory MOSFET symbolzuą eyne uŝyce ranzysorów w prezenowanych ukłaach. W przypaku aplkac ukłaów EFA częśce sosowane są ranzysory GBT, pozwalaące na pracę przy wyŝszych napęcach. 8

30 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących moŝlwość opasowana serowana o akualnych warunków, sosunkowo newelke rozmary, brak poanośc na zawsko rezonansu. Do wa naomas zalczyć moŝna: wększy kosz nsalac w sosunku o flrów pasywnych, ogranczena maksymalnych prąów napęć, złoŝone serowane. Na rys. 3.8 pokazano przykłaową konfguracę równoległego energeycznego flru akywnego w sec rófazowe róprzewoowe. Przekszałnk energoelekronczny wraz z ławkam L F realzue funkcę serowanego źróła prąu. Przy ealnym oworzenu prąów wzorcowych, wyworzonych w ukłaze serowana, moŝlwe uzyskane es snusoalnych prąów źróła. Na rys. 3.9 przesawono wynk symulac przy załoŝenu ealnych źróeł prąów F oraz zasosowanu meoy wyznaczana wyŝszych harmoncznych z wykorzysanem przekszałcena q. W ukłaach rzeczywsych okłaność oworzena prąów wzorcowych zaleŝy o realzac przekszałnka meoy ego serowana. Doakowo koneczna es regulaca napęca na konensaorze C c przekszałnka. Rys Przebeg napęca źróła e oraz przebeg prąów: obornka L, flru F źróła S po zasosowanu równoległego energeycznego flru akywnego. Wynk symulac Na rys. 3. pokazano przykłaową konfguracę rófazowego szeregowego ukłau EFA. NaleŜy zaznaczyć, Ŝ w przypaku ukłau szeregowego, oprócz wymenonych funkc, moŝlwa es akŝe ak zwana zolaca harmoncznych poprzez generowane napęć proporconalnych o wyŝszych harmoncznych prąów sec. Symulowana es w en sposób rezysanca zoluąca źróło o obornka [A3, S]. 9

31 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Rys. 3.. Przykłaowy szeregowy rófazowy energeyczny flr akywny Rys. 3.. Przebeg napęca źróła e, napęć u S, u L oraz generowanego napęca v po zasosowanu szeregowego energeycznego flru akywnego. Wynk symulac Na rys. 3. przesawono wynk symulac la przykłaowego szeregowego energeycznego flru akywnego (rys. 3.. Poobne ak w przypaku symulac ukłau równoległego zasosowano meoę wyznaczana wyŝszych harmoncznych, ym razem w napęcach sec (u S,,3, wykorzysuącą przekszałcene q. Dla uproszena zasosowano ealne serowane źróła napęca v,,3. W celu pokazana właścwośc ukłau szeregowego oakowo wprowazono okszałcene w napęcach źróeł e,,3. Efekem załana szeregowego ukłau EFA es snusoalne napęce na zacskach obornka u L,,3. 3

32 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących 3.3. Hybryowe energeyczne flry akywne We wsępe nnesze pracy wspomnano, Ŝe ukłay HEFA sanową połączene klasycznych flrów pasywnych z ukłaam energeycznych flrów akywnych. Ze wzglęu na moŝlwość zasosowana równoległych szeregowych flrów pasywnych ukłaów EFA oraz róŝnego ch połączena, wyróŝna sę osem posawowych konfgurac ukłau HEFA, kóre przesawono na rys. 3. [F7, S3]. Rys. 3.. Posawowe konfgurace hybryowych energeycznych flrów akywnych, a : z równoległym EFA, e h: z szeregowym EFA. Z F mpeanca flru pasywnego, Z S mpeanca sec 3

33 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Posawowym załoŝenem zaleą ukłaów hybryowych es obnŝene wymagań oyczących maksymalnych napęć lub prąów ukłau akywnego oraz poprawene właścwośc flracynych w sosunku o zasosowana ukłaów pasywnych. Ukła akywny w nekórych konfguracach moŝe pełnć akŝe funkcę oakową np. flrować harmonczne napęca, kompensować zapay napęca lub zolować obornk o źróła la wyŝszych harmoncznych. Spośró pokazanych konfgurac ukłau HEFA naczęśce sosowane opsywane są: szeregowe połączene równoległego flru pasywnego z równoległym flrem akywnym [A8, B4, F6, P4, S] (rys. 3.a, połączene ukłau szeregowego EFA z równoległym flrem pasywnym [A8, B5, P4, P5, S] (rys. 3.f. Jako przykłaowa zosane opsana konfguraca z rys. 3.a, zaprezenowana po raz perwszy w pracy [F6]. Ukła EFA pracue w ym przypaku (rys. 3.3a ako źróło napęca połączony es poprzez ransformaor maący na celu opasowane pozomu prąów lub napęć. W uzasanonych przypakach ransformaor en es pomany [A6,, T] ukła EFA es łączony bezpośreno z flrem pasywnym. Rys Ukła HEFA w konfgurac z szeregowym połączenem równoległego flru pasywnego ukłau EFA: a schema, b enofazowy ukła zasępczy la wyŝszych harmoncznych 3

34 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Poobne ak w przypaku flru pasywnego (p. 3., zasaa załana przesawonego ukłau zosane omówona z wykorzysanem enofazowego ukłau zasępczego la wyŝszych harmoncznych (rys. 3.3b. ea serowana polega w ym przypaku na wygenerowanu napęca v F, proporconalnego o wyŝszych harmoncznych prąu źróła: v F K S(wh, (3.5 gze: K wzmocnene flru hybryowego. Uwzglęnaąc sposób serowana oraz przy załoŝenu, Ŝe wyŝsze harmonczne wyznaczone są w sposób ealny 3, moŝlwe es zapsane współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych w posac: S( ZF( γ (. (3.6 ( Z ( Z ( K L Charakerysyka flrac zaleŝy węc o wzmocnena K, co powoue: poprawę właścwośc flracynych w sosunku o flrów pasywnych, newelk wpływ mpeanc sec na kszał charakerysyk, F reukcę zawska rezonansu pomęzy flrem pasywnym a mpeancą sec. Ponao wymagana moc pozorna ukłau EFA es sosunkowo newelka, co wynka z obnŝena napęca na ego zacskach wyścowych. Przykłaowe charakerysyk częsolwoścowe moułu współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych la róŝnych warośc wzmocnena K pokazano na rys Przyęo ua ake same paramery flru pasywnego ak w punkce 3.. S Rys Charakerysyk częsolwoścowe moułu współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych przy róŝnych waroścach wzmocnena K Jak wynka z równana (3.5 enoską wzmocnena K es om (Ω. PonewaŜ ne es o welkość fzyczna enoska a zosane pomnęa w alsze częśc rozprawy aby wzmocnene flru hybryowego ne było uoŝsamane z mpeancą czy rezysancą. 3 W rzeczywsośc wyznaczene wyŝszych harmoncznych obarczone es pewnym błęem zaleŝy o przybrane meoy. W akm przypaku wzmocnene K w równanu (3.6 mnoŝone es przez ransmancę wynkaącą z wybrane meoy. 33

35 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Na rys. 3.5 przesawono przebeg prąów napęć la analzowanego ukłau, bęące wynkem symulac. Dla uproszczena, w ym przypaku zasąpono przekszałnk wraz z ransformaoram opasowuącym ealnym serowanym źrółam napęca. Po połączenu ukłau HEFA uzyskano THD la prąu sec na pozome %, przy współczynnku THD prąu obornka wynoszącym 5%. W ukłaze rzeczywsym sony wpływ na uzyskwane wynk ma realzaca przekszałnka okłaność oworzena oblczonych wzorców napęca. Nemne enak orzymywane wynk THD są porównywalne o uzyskwanych przez ukłay EFA. Waą przesawonego rozwązana moŝe być brak moŝlwośc reukc nnych nekorzysnych skłanków. mocy berne posawowe harmonczne czy nesymer obornka bez znacznego ponoszena mocy pozorne ukłau EFA oraz moŝlwość uray sablnośc, wynkaąca ze serowana w ukłaze zamknęym [S, X]. Rys Przebeg napęca źróła e, przebeg prąów: obornka L, flru F źróła S oraz przebeg napęca v F po zasosowanu ukłau HEFA (K. Wynk symulac Druga z naczęśce sosowanych konfgurac, czyl połączene szeregowego ukłau EFA równoległego flru pasywnego, przesawona zosała na rys Meoa serowana w ym przypaku sprowaza sę zazwycza o wygenerowana napęć v,,3 proporconalnych o wyŝszych harmoncznych prąu źróła. Skuek ego es zblŝony o włączena rezysanc szeregowo z mpeancą źróła, co z kole powoue poprawę właścwośc flruących ukłau pasywnego. Zakłaaąc współczynnk proporconalnośc K oraz ealne wyznaczene 34

36 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących wyŝszych harmoncznych, charakerysykę flracyną moŝna opsać ym samym równanem (3.6, co w przypaku ukłau z szeregowym połączenem EFA flru pasywnego (rys. 3.3a. Obe konfgurace róŝną sę naomas w wymaganych mocach pozornych la ukłau EFA oraz w napęcu na zacskach obornka [S]. W przypaku ukłau, kórego schema pokazano na rys. 3.3a, moŝlwe es uzyskane ych samych efeków kompensac wyŝszych harmoncznych przy mnesze mocy pozorne częśc akywne. Drug z omawanych ukłaów pozwala naomas na elmnacę wyŝszych harmoncznych napęca na zacskach obornka w przypaku okszałcena źróeł napęca, co ne es moŝlwe przy zasosowanu perwsze konfgurac. Rys Hybryowy energeyczny flr akywny połączene szeregowego ukłau EFA z równoległym flrem pasywnym Do flrów hybryowych zalczane są akŝe ukłay, w skła kórych wchozą wa energeyczne flry akywne. szeregowy równoległy. Konfguraca aka nazywana es znegrowanym serownkem przesyłu mocy UPFC (Unfe Power Flow Conroller. Na rys. 3.7 pokazano przykłaową konfguracę ukłau UPFC przysosowanego o pracy w ukłaze rófazowym róprzewoowym. Dzęk wspólnemu la obu konfgurac EFA zasobnkow energ w posac konensaora C c moŝlwa es realzaca poprzez ukła UPFC oakowych funkc nemoŝlwych o zrealzowana poprzez ukłay EFA. W zaleŝnośc o serowana ukła UPFC pozwala węc na [A8, S]: sablzacę napęca obornka, poprzez opowene serowane napęcam v,v,v 3 naąŝną kompensacę mocy berne posawowe harmonczne szybkozmennych wahań mocy czynne, symeryzacę obornków wzanych z zacsków sec symeryzacę napęca na obornkach, kompensacę znekszałceń (wyŝszych harmoncznych prąów napęć, elmnacę oscylac subharmoncznych napęca w sysemach zaslaących. 35

37 3. Wybrane meoy flrac wyŝszych harmoncznych w secach zaslaących Rys Przykłaowa konfguraca ukłau UPFC, połączene szeregowego równoległego energeycznego flru akywnego 36

38 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych Przeglą meo słuŝących o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych zosał przesawony w rozzale.4. W realzac fzyczne flru hybryowego zbuowanego w ramach nnesze pracy okorske zasosowano naomas meoę korzysaącą z przekszałcena q [A, D]. Zwana ona es akŝe meoą Synchronous Reference Frame [B5, B7, C4, P9] pozwala na uzyskane posawowe harmonczne, wyŝszych harmoncznych lub owolne harmonczne w poszczególnych prąach lub napęcach ukłau rófazowego. Co sone, ne es koneczne ua przekszałcene o zezny częsolwośc, a złoŝoność oblczenowa es sosunkowo newelka. Pozwala o na mplemenacę algorymu serowana w ukłaze rzeczywsym bez konecznośc sosowana ukłaów o uŝe mocy oblczenowe. W przypaku wyznaczana harmoncznych prąów ne ma konecznośc pomaru napęć fazowych. Nezbęne es enak generowane sygnałów referencynych cos( sn(, gze pulsaca równa es pulsac posawowe harmonczne napęca lub es e welokronoścą. W rozzale 4 przesawone zosaną załoŝena meoy wraz z owoem maemaycznym oraz nerpreacą w zezne częsolwośc. Elemeny przeprowazonego owou oraz wyprowazony moel częsolwoścowy wykorzysane zosały w alsze częśc pracy, oyczące analzy zaproponowanego algorymu serowana. Wszyske zaleŝnośc wyprowazena w rozzale oyczą prąów fazowych. MoŜna e akŝe sosować analogczne o napęć fazowych. 4.. Przekszałcene q Przekszałcene z rófazowego ukłau nauralnego --3 o ukłau -q-, nazywane eŝ przekszałcenem lub ransformacą Park a, przesawone zosało po raz perwszy przez R. H. Park a w 99 r. [P]. Przekszałcene o wykorzysywane es barzo częso w eor maszyn elekrycznych pozwala na rakowane welkośc zwązanych z wrnkem ako welkośc sałych w czase [B8]. Polega na ransformac ukłau nauralnego --3 o ukłau orogonalnego -q-, wruącego z prękoścą kąową : 37

39 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 38 ( ( ( ( ( ( 3 q / / / π /3 sn π /3 sn sn π /3 cos π /3 cos cos 3, (4. gze: T ] [ q wekor prąów w ukłaze -q-, T ] [ q wekor prąów w ukłaze nauralnym. ZaleŜność (4. moŝe być przekszałcona o posac: ( ( ( ( 3 q / / / 3 / 3 / / / cos sn sn cos 3, (4. lub: ( ( ( ( β α q cos sn sn cos. (4.3 Prąy α, β oraz są wynkem przekszałcena o ukłau α-β-, czyl ransformac Clarke : 3 β α / / / 3 / 3 / / / 3. (4.4 W alsze analze moŝna pomnąć skłaową zerową, kóra w ukłaach róprzewoowych równa es zeru. Orzymuemy wey nasępuące zaleŝnośc: 3 β α 3 / 3 / / / 3, (4.5 ( ( ( ( β q cos sn sn cos α. (4.6 NaleŜy zwrócć uwagę, Ŝe przekszałcene Clarke es oŝsame z przekszałcenem q przy załoŝenu prękośc kąowe. W obu przypakach ochoz o ransformac ukłau nauralnego --3 o ukłau orogonalnego, saconarnego w przypaku ransformay Clarke wruącego z prękoścą kąową w przypaku ransformay Park a. W nekórych publkacach, [B, B8, F, F3] auorzy posługuą sę poęcem ransformay Parka przy załoŝenu.

40 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych MoŜlwe es oczywśce okonane ransformac owronych o zaleŝnośc (4.5 oraz (4.6. Prąy w ukłaze nauralnym przymuą nasępuącą posać: 3 / 3 / 3 / 3 / α β. (4.7 Naomas w ukłaze α-β: α β cos sn ( sn( ( cos( q. (4.8 Zarówno przekszałcene Park a przekszałcene Clarke moŝe być zapsane w posac zespolone funkc czasu. Przekszałcene Clarke: 3 gze: a, 3 a. Przekszałcene Park a: [ a a ] αβ( α β 3, ( q( ( q αβ ( e. (4. Na rys. 4. pokazano nerpreacę grafczną przekszałcena Park a. Rys. 4.. nerpreaca grafczna przekszałcena q 39

41 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 4.. Deekca harmoncznych Przekszałcene z ukłau nauralnego --3 o ukłau -q wruącego z prękoścą kąową powoue, Ŝe welkośc synchronczne z pulsacą przymuą warość sałą w czase. Pozwala o na eekcę wybranych harmoncznych. Dowó la eekc wyŝszych harmoncznych (wszyskch poza posawową moŝna przeprowazć, zakłaaąc prąy w posac szeregu Fourera: h Re ( h e h N h Re ( h e h N h 3 Re 3( h e h N, (4., (4., (4.3 gze: (h, (h, 3(h warośc skueczne zespolone prąów fazowych w ukłaze nauralnym la h e harmonczne. ZałoŜono ua akŝe brak skłaowe sałe w przebegach,, 3. Sosuąc zaleŝność: prąy moŝna zapsać w posac: Re{ z } ( z z, (4.4 h * - ( h e h ( h e h N h N, (4.5 h ( h e h N h N h * - ( h e, (4.6 h 3( h e h N h N h * - 3 3( h e. (4.7 Dla alsze analzy koneczne es wprowazene efnc przekszałcena la skłaowych symerycznych. Dla poszczególnych harmoncznych moŝe być ono zapsane w posac: [ a a ] ( h ( h ( h 3 3( h, (4.8 4

42 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych gze: [ a a ] ( h ( h ( h 3 3( h (h skłaowa zgona h-e harmonczne prąu, harmonczne prąu. Sosuąc o zaleŝnośc (4.5 - (4.7 przekszałcene Clarke w posac : orzymuemy: αβ h N ( 3 a ( h Pamęaąc, Ŝe ( a a e h N skłaowych symerycznych: [ a a ], (4.9 (h skłaowa przecwna h-e αβ ( α β 3, (4. 3 h 3( h e h N h * ( h e h N -h * 3( h e a -h h N ( h e h h N * ( h e -h. (4. a a, prąy w ukłaze α-β moŝna wyrazć za pomocą sumy - ( ( h h -h αβ( ( h e e h N h N. (4. Przekszałcene o współrzęnych wruących q (ransformaca Park a moŝna zapsać w posac: - q( ( q αβ ( e. (4.3 Jeśl ako prękość wrowana przymemy pulsacę posawowe harmonczne, o orzymamy: -h - ( h ( ( h e e ( h e ( ( h h - -( h q( h ( ( e e e h N h N h N h N. (4.4 Przykłaowo borąc po uwagę eyne posawową harmonczną równane (4.4 przymue posać: Współczynnk w równanach (4.5 (4.9 moŝe być obrany owolne naczęśce wynos / 3 w przypakach gy przekszałcene wykorzysywane es o lczena mocy czynne chwlowe. Jenak w ym przypaku warość / 3 pozwala na polczene skłaowych symerycznych (wynka o z równośc norm w ukłaze fazowym we współrzęnych -q. Przykłaowo, w orygnalne pracy H. Park a [P] wynosł on / 3. 4

43 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych - ( e (, (4.5 q( ( naomas uwzglęnaąc wszyske harmonczne moŝna e zapsać ako: ( ( ( ( h ( h - ( h q( h ( ( ( e e h N, h> h N. (4.6 Jeynym skłankem sałym w czase w równanu (4.6 es skłaowa zgona posawowe harmonczne (. Zaem po oflrowanu skłaowych sałych z prąów ( q ( pozosaną wszyske skłank poza skłankem zwązanym ze skłaową zgoną posawowe harmonczne prąów: ( ( h ( h -( h ' q( h ( ( e e h N, h> h N co po zasosowanu owrone ransformay Park a ae:, (4.7 ( ( h h -h ' αβ ( ( h e e h N, h> h N. (4.8 W przypaku ukłau nesymerycznego koneczne es usunęce skłaowe przecwne posawowe harmonczne z sumy skłaowych przecwnych w zaleŝnośc (4.8. Zakłaaąc pulsacę - oraz ponowne sosuąc ransformacę Park a la funkc opsane równanem (4., orzymuemy: ( h ( ( ( h e ( ( h -( h q(- ( e h N h N, h>. (4.9 Nasępnym krokem es oflrowane skłanków zmennych w czase zasosowane owrone ransformay Park a: ( ' ', (4.3 q(- ( ( - ( e Posawaąc zaleŝnośc (4.8 (4.3 o równana: '' (. (4.3 αβ ( -h - ( e ( e, (4.3 h h αβ(wh ( ' αβ ( '' αβ ( ( e ( h ( h N, h> h N orzymuemy oczekwany rezula w posac sumy wyŝszych harmoncznych: 4

44 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych αβ(wh ( ( h h N, h> e ( ( h h -h e h N, h>, (4.33 gze: αβ(wh ( oznacza w ym przypaku skłaowe wyŝszych harmoncznych w ukłaze α β. Aby orzymać zaleŝnośc opsuące prąy fazowe, naleŝy posawć równana (4.8, (4.9 o zaleŝnośc (4.33: αβ(wh αβ(wh ( 3 ( 3 h ( ( h a( h a 3( h e ( ( h a ( h a3( h h N, h> -h e 3 h N, h> [ ] h ( ( h a( h a 3( h e ( ( h a( ( h a ( 3( h h N, h> - h e 3 h N, h>, (4.34, (4.35 αβ(wh h h ( Re ( h e a Re ( h e a Re 3 h N, h> h N, h> h N, h> e h 3( h. (4.36 Osaeczny wynk orzymuemy porównuąc zaleŝność (4.36 z zaleŝnoścą (4.: (wh Re ( h h N, h> e h, (4.37 (wh Re ( h h N, h> e h, (4.38 3(wh Re 3( h h N, h> e h. (4.39 Na rys. 4. pokazano przykłaowe przebeg prąów fazowych w ukłaze rófazowym --3, opowaaące m prąy w ukłaach α β -q oraz wynk przeprowazone proceury w posac wyŝszych harmoncznych prąów fazowych. W przykłaze wykorzysano przebeg prąów fazowych la prosownka oowego sześcopulsowego. W przebegu ( woczna es skłaowa sała, kóra zosała w nasępnych eapach oflrowana. Wynkem ego es brak posawowe harmonczne w oczekwanych przebegach prąów w ukłaze α β ( ' α, ' β ukłaze fazowym ( ( wh, ( wh, 3( wh. Na rys. 4.3 pokazano analogczne przebeg la ukłau nesymerycznego (oakowo połączony obornk lnowy pomęzy fazę. W ym przypaku koneczne było wyznaczene skłaowych 43

45 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych przecwnych w ukłaze α β, kóre oznaczone zosały ako '' α, '' β. Oczekwany rezula w posac wyŝszych harmoncznych uzyskue sę po zasosowanu zaleŝnośc (4.3. Rys. 4.. Przebeg prąów fazowych oraz ch ransformay o ukłaów α-β -q. Analza la wyznaczena wyŝszych harmoncznych ukła symeryczny W poobny sposób, ak wyŝsze harmonczne moŝna uzyskać poszczególne harmonczne (łączne z posawową la analzowanych przebegów prąów. Przykłaowa analza, przy załoŝenu ukłau symerycznego la n-e harmonczne wygląa nasępuąco: - skłaowe w ukłaze -q: h - n ( hn ( hn q( h h n n ( e ( e e ( e ( ( h, h N h N h N, h n (4.4 - po oflrowanu skłaowe zmenne: ' q( ( n ( n, (4.4 44

46 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych - po zasosowanu owrone ransformay Park a: n ' αβ ( ( n e. (4.4 Przykłaowe przebeg la eekc 5 harmonczne zosały pokazane na rys Z przesawonych przebegów ( 5, q ( 5 oflrowana zosała skłaowa zmenna, wskuek czego uzyskano oczekwany rezula w posac 5 harmonczne prąów ( ( 5, ( 5, 3( 5. Rys Przebeg prąów fazowych oraz ch ransformay o ukłaów α-β -q. Analza la wyznaczena wyŝszych harmoncznych ukła nesymeryczny W oaku D nnesze pracy zameszczono rysunk przesawaące wmo harmoncznych w poszczególnych eapach omawane meoy. Zaprezenowano wynk la eekc wyŝszych harmoncznych w przypaku ukłau symerycznego nesymerycznego oraz eekc 5 harmonczne la ukłau symerycznego. 45

47 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 46 Rys Przebeg prąów fazowych oraz ch ransformay o ukłaów α-β -q. Analza la eekc 5 harmonczne ukła symeryczny W przesawone analze ne zakłaano Ŝanych warunków onośne sygnałów cos( oraz sn(. PonewaŜ wyznaczane są harmonczne, a ne ch skłaowe zgone przecwne, ne ma porzeby aby sygnał cos( zsynchronzowany był o posawowe harmonczne napęca perwsze fazy. soną zaleą pokazanego sposobu eekc harmoncznych es węc fak, Ŝ fazy sygnałów cos( sn( ne wpływaą na e wynk. Pokazane zosane o na przykłaze analzy la eekc wyŝszych harmoncznych. Zakłaaąc przesunęce fazy φ w sygnale referencynym, przekszałcene Park a moŝna zapsać w posac: -( αβ q q( e ( ( ϕ, (4.43 z czego orzymuemy: ( ( N h h h N h h h N h h h N h h h -( ( ( ( - - ( - ( q( e e e e e e e e e e ( ϕ ϕ ϕ ϕ. (4.44

48 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych Nasępne po oflrowanu skłaowe sałe: ( ( h ϕ ( h ϕ -( h ' q( h ( e ( e e e h N, h> h N, (4.45 zasosowanu owrone ransformay Park a uzyskuemy: ( ( h ( ϕ ϕ ϕ h ϕ ϕ -h ' αβ ( ' q( h ( e e ( e e e h N, h> h N. (4.46 Wynk ne zaleŝy węc o wprowazonego przesunęca fazy φ: ( ( h ( ϕ h -h ' αβ ( ' q( h ( e ( e e h N, h> h N, (4.47 co ma sone znaczene szczególne w przypaku wyznaczana harmoncznych wyŝszych rzęów gze błą synchronzac fazy mógłby być sony. W zasosowanu opsywane meoy o serowana ukłaam flrac akywne koneczna moŝe być synchronzaca sygnałów referencynych o posawowe harmonczne napęca perwsze fazy w nnych celach nŝ wyznaczane wyŝszych harmoncznych. wyznaczana skłaowe zgone przecwne prąów, wyznaczena mocy berne posawowe harmonczne czy regulac napęca u c (rozz Moel w zezne częsolwośc W analze przesawone w poprzenm rozzale załoŝono zasosowane flrów ealnych o oflrowana skłanka sałego w czase w zaleŝnośc (4.6 (. ( oraz oflrowana skłaowe przemenne w czase w zaleŝnośc (4.9. W przypaku rzeczywsym naleŝy uwzglęnć w analze ransmance uŝyych flrów. Fragmeny poobne analzy moŝna znaleźć w pracach [S, P3, P5], enak ze wzglęu na wykorzysane e w alsze częśc rozprawy zosane ona przesawona w całośc. Rozparzmy przypaek schemau przesawonego na rys. 4.5 prezenuącego przekszałcene q, flracę skłaowych q oraz przekszałcene owrone o współrzęnych α-β. Rys Schema blokowy analzowanego przekszałcena Park a z flracą skłaowych 47

49 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 48 Blok opsany funkcą k( reprezenue flry sygnałowe, przy czym k( es opowezą mpulsową uŝyych flrów (zakłaaąc ake same flry la obu skłaowych. Posługuąc sę posacą macerzową ransformay Park a, moŝemy zapsać: ( ( ( ( β q cos sn sn cos α (4.48 oraz: ( ( ( ( ' ' cos sn sn cos ' ' q β α, (4.49 Z równana (4.49 wynka, Ŝe: ( ( ( ( ' ' cos sn sn cos ' ' β q α, (4.5 naomas zaleŝność pomęzy welkoścam w równanu (4.48 a (4.5 es nasępuąca: τ τ ( ' ' q q k. (4.5 Sosuąc ransformaę Fourera la obu sron równana (4.5, oraz korzysaąc z werzena o sploce w zezne czasu 3 orzymuemy: τ τ k q q ( ' ', (4.5 q q ( ' ' K, (4.53 gze: K( L(/M( ransmanca częsolwoścowa zasosowanych flrów sygnałowych (o ych samych paramerach. Welkośc L( M( są w ym przypaku welomanam, przy czym sopeń lcznka es mneszy lub równy sopnow manownka. 3 Twerzene o sploce w zezne czasu: { } { } ( ( ( ( ( ( τ τ τ G F g f g f, gze: { } ( ( f F, { } ( ( g G.

50 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 49 Równane (4.53 moŝna zapsać w posac: ( ( ( ( ( ( ( ( β β cos sn sn cos ( ' ' cos sn sn cos ( L M α α. (4.54 Równane (4.54 wąŝe welkośc weścowe z wyścowym analzowanego ukłau. Zaanem w ym przypaku es określene macerzy ransmanc G(: ( ( ( '( '( β β α α G. (4.55 W perwsze kolenośc naleŝy pokazać, Ŝe prawzwa es nasępuąca zaleŝność (o. D.: ( ( ( ( ( ( ( ( ' ' cos sn sn cos ' ' cos sn sn cos β β α n α n n. (4.56 Nasępne sosuąc werzene o ransformace pochone 4 oraz pamęaąc, Ŝe L( M( są welomanam, równane (4.54 moŝna przekszałcć o posac: ( ( ( ( ( ( ( ( β β ( cos sn sn cos ' ' ( cos sn sn cos α α λ λ λ L λ M, (4.57 co ae: β β ( ' ' ( α α λ λ λ L λ M. (4.58 gze: macerze M(λ oraz L(λ powsaą wskuek posawena o welomanów M( L( macerzy λ za zmenną. Sosuąc ponowne werzene o ransformace pochone, orzymuemy: 4 Twerzene o ransformace Fourera pochone funkc: ( ( ( F f n n n, gze: { } ( ( f F.

51 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych 5 β β ( ' ' ( α α λ λ λ L λ M, (4.59 co osaeczne pozwala określć szukaną ransmancę G( (por. (4.55: ( ( ( λ L λ M G, (4.6 gze: λ. (4.6 W przypaku flrów opsanych ransmancą w posac funkc wymerne, ransmanca G( moŝe być wyraŝona ako: ( ( - ( ( ( a b b a G. (4.6 Wynka z ego, Ŝe ne es moŝlwe wyznaczene nezaleŝnych ransmanc la skłaowych α β. MoŜna enak zauwaŝyć, Ŝe po przekszałcenu o skłaowych symerycznych weług zaleŝnośc: β α C, (4.63 gze: - C, (4.64 zasosowanym w analzowanym przypaku: ( ( ( ( ' ( ' C G C, (4.65 ( ( ( ( ' ( ' C CG, (4.66 wyraŝene (4.6 orzymue posać:

52 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych ' ' ( a( b( ( a( b( (. (4.67 ( Uzyskuemy węc nezaleŝne ransmance la skłaowe zgone G ( przecwne G ( : G, - - G ( ( CG( C G( G (. (4.68 Przykłaowo, sosuąc flry sygnałowe górnoprzepusowe 5 rzęu o pulsac granczne gr, opsane ransmancą: ( orzymuemy nasępuące ransmance wypakowe: K FDP, (4.69 gr ( K ( G FDP, (4.7 gr ( K ( G FDP. (4.7 gr Naomas w przypaku flrów górnoprzepusowych rzęu, opsanych ransmancą: ( ( K FDP, gr ( ( Q gr (4.7 orzymuemy nasępuące ransmance la skłaowe zgone przecwne: ( ( gr ( ( KFDP gr ( G, Q ( W ukłaach rzeczywsych sosue sę flry olnoprzepusowe a efek flrac olnoprzepusowe orzymue sę poprzez róŝncę sygnału na weścu wyścu flru. 5

53 4. Zasosowane przekszałcena q o wyznaczana harmoncznych w ukłaach rófazowych ( ( gr ( ( KFDP gr ( G. Q (4.74 Na posawe przesawonych zaleŝnośc (4.69 (4.74 moŝna powezeć, Ŝe wskuek flrac skłaowych, bęących wynkem przekszałcena Park a oraz ransformay owrone, orzymuemy przesunęce w zezne częsolwośc charakerysyk uŝyych flrów sygnałowych. W przypaku skłaowych zgonych, przesunęce nasępue w kerunku oanm o warość pulsac. Dla skłaowych przecwnych, przesunęce nasępue w kerunku uemnym. Przykłaowe charakerysyk wypakowe ransmanc G ( la flrów olnoprzepusowych oraz rzęu opsanych opoweno zaleŝnoścą (4.69 oraz (4.7, pokazano na rys Rys Charakerysyk wypakowe ransmanc G ( la flrów: a rzęu, b rzęu o aproksymac Buerworha Z przeprowazone analzy oakowo wynka, Ŝe o eekc lub flrac wybranych harmoncznych moŝlwe es sosowane prosych flrów nskego rzęu. Aby uzyskać en sam efek poprzez flracę sygnałów bez ransformay Park a, naleŝałoby sosować flry selekywne (śrokowoprzepusowe lub śrokowozaporowe o sromych charakerysykach. Mogłoby o spowoować problemy zwązane z ynamką sablnoścą ukłau. Doakowym problemem byłoby przesunęce fazy w sygnale wyścowym. Przy zasosowanu przekszałcena q o eekc konkrenych harmoncznych problem en ne wysępue. 5

54 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne W rozzale przesawona zosała koncepca serowana ukłaem hybryowym z flrem pasywnym la ene harmonczne oraz e realzaca la ukłau rófazowego, zaproponowana przez auora nnesze rozprawy. Wykorzysano opsaną w rozzale 4 meoę wyznaczana harmoncznych z zasosowanem przekszałcena q. Dla zaproponowanego algorymu okonano analzy w zezne częsolwośc oraz pokazano charakerysyk flracyne ukłau. W rozzale uęo ops sposobu regulac napęca u c meoę oboru paramerów regulaora P. Zaprezenowano w nm równeŝ meoę reukc wpływu wyŝszych harmoncznych napęca sec na pracę flru hybryowego oraz przeprowazono analzę sablnośc ukłau. Ponao okonana zosała analza wraŝlwośc charakerysyk flracynych flru hybryowego na zmanę warośc elemenów flru pasywnego. Przykłay realzac ukłau hybryowego energeycznego flru akywnego w ukłaze z flrem pasywnym la ene harmonczne moŝna znaleźć w klku oychczasowych publkacach, spośró kórych nasonesze o [, S7, T]. Owołana o nch moŝna znaleźć w kolenych arykułach [A6, A8, B9, B6, A, J4]. W wymenonych publkacach zwrócono uwagę, Ŝ ukła moŝe pracować ak flr hybryowy bez ransformaora opasowuącego w secach nskego śrenego napęca. Przesawona w pracach [S7, T] konsrukca serowane ukłau hybryowego pozwala na efekywną flracę 5 7 harmonczne oraz eykowana es o pracy z konkrenym obcąŝenem, akm es w ym przypaku prosownk oowy. W onesenu o sneących ukłaów, proponowane w nnesze pracy rozwązane pozwala na flracę wybranych harmoncznych nezaleŝne o obcąŝena,. la obornków symerycznych nesymerycznych. Doakowo wprowazona zosała moyfkaca meoy serowana, kóra uwzglęna okszałcene napęć sec. Przeprowazona analza w zezne częsolwośc, analza sablnośc wraŝlwośc pozwolły na obór paramerów ukłau serowana oraz warośc elemenów częśc pasywne w realzac prakyczne hybryowego energeycznego flru akywnego wchozącego w skła sanowska laboraorynego opsanego w rozzale 7. Zarówno w analze ak w wyprowazenach załoŝono ako elemen wykonawczy (ukła EFA ealne serowane źróło napęca. W rzeczywsośc es o ukła falownka napęca, kóry owzorowue napęca wzorcowe z pewnym błęem. Dokłaność 53

55 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne owzorowana zaleŝy o welu czynnków, np. meoy serowana falownkem, częsolwośc pracy czy spaków napęć na elemenach skłaowych. Aspeky e ne były analzowane w ramach nnesze rozprawy. 5.. Koncepca serowana ZałoŜena oyczące serowana ukłaem hybryowym z flrem pasywnym ene harmonczne przesawone zosały z wykorzysanem enofazowego schemau zasępczego (rys. 5. la wyŝszych częsolwośc,. z pomnęcem posawowe harmonczne. Na porzebę analzy, obornk nelnowy zamoelowano w posac źróła prąu o wyanośc L(wh (. Moel ak w wększośc przypaków w wysarczaący sposób opsue zachowane obornka [B8, G, K3], a ukła moŝna rakować ako ukła lnowy. Rys. 5.. Jenofazowy schema zasępczy rozparywanego ukłau Właścwośc flruące ukłau moŝna opsać współczynnkem łumena wyŝszych harmoncznych [F7, P4], zefnowanym ako sosunek prąu źróła o prąu obornka : gze: γ ( L(wh ( ( S(wh, (5. S(wh ( - ( e, (5. S S( L(wh ( - ( e, (5.3 naomas: sn( ϕ, sn( ϕ. S( S( S( L L( L( L( L( Mouł wyraŝena (5. nazywany es eŝ srbuon facor [F7, Nn3]. 54

56 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne W przypaku ukłau hybryowego, serowanego w sposób przesawony w rozzale 3.3 (w ukłaze zamknęym, napęce flru akywnego es proporconalne o wyŝszych harmoncznych prąu źróła: ( K ( V, (5.4 S(wh gze: K wzmocnene flru hybryowego. Przy załoŝenu, Ŝe wyŝsze harmonczne prąu sec ( S(wh zosaną wyznaczone w sposób ealny, współczynnk łumena wyŝszych harmoncznych wyraŝa sę nasępuącą zaleŝnoścą: γ ( Z F Z ( ( Z ( K F. S (5.5 Charakerysykę flrac przykłaowego ukłau z flrem 7 harmonczne przy róŝnym wzmocnenu K pokazano na rys. 5.. Zasosowane flru hybryowego powoue poprawę właścwośc flruących w sosunku o ukłau pasywnego. Mouł współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych przymue mnesze warośc oraz brak es częsolwośc, la kórych nasępue wzmocnene. Jenak uŝywaąc flru pasywnego ene harmonczne, przy serowanu opsanym zaleŝnoścą (5.4, poprawa moŝe być newysarczaąca, co szczególne woczne es la małych wzmocneń flru hybryowego częsolwośc róŝnych o częsolwośc 7 harmonczne. Rys. 5.. Charakerysyka flrac la róŝnych warośc wzmocnena K W prezenowanym przypaku zasosowano węc oakowe serowane w ukłaze owarym [A8, S7]. Napęce energeycznego flru akywnego es oakowo zaleŝne o wybranych harmoncznych prąu obornka weług zaleŝnośc: V ( K ( K ( ( S(wh Z, ( h h 5,,3,... L(wh F( h (5.6 55

57 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne gze: K (h ( ransmanca częsolwoścowa flru słuŝącego o wyznaczena h-e harmonczne prąu obornka, kóra w przypaku ealnym wynos: la h K ( h (, (5.7 la h Z F(h Z F ( h mpeanca flru pasywnego la h-e harmonczne. W efekce moŝlwe es uzyskane współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych w posac: γ ( S(wh L(wh ( ( Z F ( K ( Z F ( h h 5,,3,... Z ( Z ( K S F( h. (5.8 Bazuąc na zaleŝnośc (5.8, wykreślono charakerysyk flrac la przykłaowego ukłau z flrem pasywnym ene harmonczne (rys ZałoŜono ua oakową flracę la 5 harmonczne. NaleŜy zaznaczyć, Ŝ w rzeczywsośc ne es moŝlwa mplemenaca flru sygnałowego, opsanego zaleŝnoścą (5.7, a kszał charakerysyk flrac slne zaleŝy o zasosowanych flrów sygnałowych, co zosane pokazane w alsze częśc pracy. Rys Porównane charakerysyk flracynych la flru pasywnego (FP, ukłau hybryowego serowanego w ukłaze zamknęym (HEFA oraz ukłau hybryowego serowanego w ukłaze zamknęym owarym (HEFA Teoreyczne moŝlwe es serowane weług zaleŝnośc (5.6 przy owolne mpeanc Z F (, enak naleŝy meć na uwaze aspeky prakyczne oraz posawowe załoŝena, kóre pownen spełnać flr hybryowy. Aby obnŝyć wymagana oyczące mocy pozorne częśc akywne, amplua prąu F la posawowe harmonczne pownna być sosunkowo nska. W przypaku analzowanego ukłau, gze z załoŝena ne es generowane napęce posawowe harmonczne, naleŝy zabać, aby mpeanca flru pasywnego la e częsolwośc była opoweno wysoka. Doakowo, la proponowanego sposobu serowana, napęce wyścowe EFA es zaleŝne o warośc mpeanc flru pasywnego la wybranych harmoncznych (np. 5. mpeanca flru pasywnego la ych harmoncznych 56

58 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne pownna być węc sosunkowo nska z uwag na ogranczone napęce wyścowe ukłau EFA. Poczas realzac fzyczne, aby spełnć powyŝsze warunk oraz oakowo obnŝyć gabaryy masę całego urzązena, wybrano flr pasywny la 7 harmonczne o waroścach elemenów: C 7 5 µf, L 7 4, mh. 5.. Realzaca serowana la ukłau rófazowego Aby koncepcę serowana opsaną zaleŝnoścą (5.6 zrealzować la ukłau rófazowego (rys. 5.4 koneczne es wyznaczene wyŝszych harmoncznych prąów źróła S,,3(wh oraz wybranych harmoncznych prąów obornka L,,3(h. Jeną z moŝlwośc es zasosowane przekszałcena Park a, opsanego w rozzale 4. Rys Trófazowy energeyczny flr hybryowy z flrem pasywnym ene harmonczne Na rys. 5.5 przesawony zosał schema blokowy fragmenu algorymu opowezalnego za uzyskane wyŝszych harmoncznych prąów źróła w ukłaze rófazowym. Rys Schema blokowy fragmenu algorymu słuŝącego o uzyskana wyŝszych harmoncznych prąów źróła 57

59 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne Zgone z wyprowazenem opsanym w rozzale 4., moŝna zapsać: S(wh Re S( h h N, h> e h, (5.9 S(wh ( Re S( h h N, h> e h, (5. S3(wh ( Re S3( h h N, h> e h, (5. gze: S(wh, S(wh, S3(wh wyŝsze harmonczne prąów źróła poszczególnych faz. W poobny sposób moŝlwe es wyznaczene poszczególnych harmoncznych la prąów obornka zrealzowane częśc serowana w ukłaze owarym. Na rys. 5.6 przesawono schema blokowy fragmenu algorymu opowezalnego za serowane w ukłaze owarym la h-e harmonczne. Rys Schema blokowy fragmenu algorymu realzuącego serowane w ukłaze owarym la h-e harmonczne Zaanem fragmenu algorymu przesawonego na rys. 5.6 es wyznaczene przebegów napęć na gałęzach flru pasywnego w poszczególnych fazach, kóre wysąpłyby przy przepływe h-e harmonczne prąów obornka przez e gałęze. Pozwala o na realzacę serowana opsanego zaleŝnoścą (5.6 la ukłau rófazowego. Wprowazony na rys. 5.6 blok, opsany Z Fh, zwązany es z mpeancą flru pasywnego la h-e harmonczne realzue zaleŝność: v v L( h Lq( h Re m { Z F( h } m{ ZF( h } { Z ( } Re{ Z ( } F h F h L( h Lq( h, (5. gze welkośc: v L(h, v Lq(h, L(h, Lq(h są sałe w czase w ukłaze -q przez co opowaaą welkoścom w ukłaze nauralnym o częsolwośc uŝye przy ransformace Park a ( h. ZałoŜono ua symerę obcąŝena la wyŝszych harmoncznych. W przypaku ukłau nesymerycznego naleŝałoby oakowo la harmoncznych rzęu h3k uwzglęnć skłaową przecwną (- h zamas h na schemace z rys Naomas la harmoncznych 58

60 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne rzęu h3k- skłaową zgoną, gyŝ symeryczny ukła la ane harmonczne worzy ukła kolenośc przecwne. W równanu (5. równeŝ naleŝy uwzglęnć znak pulsac h. Na rysunku rys. 5.7 pokazany zosał schema blokowy całego algorymu realzuącego serowane w ukłaze owarym oraz ukłaze zamknęym. Uwzglęnane kolenych harmoncznych w ukłaze owarym polega na ołączanu nasępnych gałęz w sposób analogczny, ak gałęze la 5 harmonczne. Rys Schema blokowy fragmenu algorymu realzuącego serowane w ukłaze owarym la h-e harmonczne Na posawe schemau przesawonego na rys. 5.4 oraz algorymu, kórego schema pokazano na rys. 5.7, moŝlwe es opracowane moelu częsolwoścowego analzowanego ukłau. Schema moelu częsolwoścowego (la współrzęnych α β pokazano na rys Dla przesawonego moelu moŝna zapsać nasępuącą zaleŝność, wąŝącą prąy źróła z prąam obornka : Sα Sβ ( ( [ Z ( Z ( KG ( ] Z ( ( F gze: macerz enoskowa o wymarze x, Z F ( mpeanca flru pasywnego, Z S ( mpeanca źróła (sec, K wzmocnene flru hybryowego. S F h 5,,3 G h Z Fh Lα Lβ ( (, (5.3 59

61 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne Rys Moel częsolwoścowy analzowanego ukłau Pozosałe welkośc w równanu (5.3 zwązane są z przekszałcenem Park a oraz zasosowanym flram sygnałowym (rozz. 4.3: G ( G'( G''(, (5.4 G '( macerz zwązana z przekszałcenem Park a flrem górnoprzepusowym FGP la skłaowe zgone posawowe harmonczne: - G '( M ( λ' L ( λ', (5.5 FGP FGP λ ', (5.6 LFGP ( K FGP (, (5.7 M ( FGP G ''( macerz zwązana z przekszałcenem Park a flrem olnoprzepusowym FDP la skłaowe przecwne posawowe harmonczne: - G ''( M ( λ'' L ( λ'', (5.8 FDP FDP λ '', (5.9 6

62 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne LFDP ( K FDP (, (5. M ( FDP G ( h macerz zwązana z przekszałcenem Park a flrem górnoprzepusowym FGP la h-e harmonczne: - G M ( λ L ( λ, (5. h ( FDP h FDP h h h h λ h, (5. h K FDPh ( LFDP ( h, (5.3 M ( FDPh h (-5, -, 3,, (5.4 Z Fh macerz zwązana z mpeancą flru pasywnego la h-e harmonczne: { ZF( h } m{ ZF( h } { ( } { ( } ZF h Re ZF h Re Z Fh. (5.5 m Macerze L (λ M (λ w zaleŝnoścach (5.5, (5.8 (5. powsaą wskuek posawena za zamenną w welomanach opsuących flry sygnałowe opowene la anego przekszałcena macerzy λ. PonewaŜ prąy Sα ( Sβ ( zaleŝne są zarówno o prąu Lα (, ak Lβ (, ne es moŝlwe orzymane nezaleŝnych charakerysyk flracynych la współrzęnych α β. MoŜna enak zauwaŝyć, Ŝe równane (5.3 es w posac [P5, S]: Sα Sβ ( a( ( -b( b( a( Lα Lβ ( (, (5.6 co po przekszałcenu o skłaowych symerycznych weług zaleŝnośc: - α β, (5.7 ae nasępuącą posać: 6

63 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne S S ( a( b( ( a( b( L L (. (5.8 ( Pozwala o na określene charakerysyk częsolwoścowych w ukłaze skłaowych symerycznych, nezaleŝne la skłaowych zgonych przecwnych S (/ L (, S (/ L (. Przykłaowe charakerysyk, przy załoŝenu serowana w ukłaze owarym uwzglęnaącym 5, 3 harmonczną, pokazano na rys ZałoŜono wszyske flry sygnałowe rzęu o częsolwośc granczne 5 Hz. a b Rys Charakerysyk flracyne przy róŝnych waroścach wzmocnena K la: a skłaowe zgone, b skłaowe przecwne 6

64 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne a b Rys. 5.. Charakerysyk flracyne przy róŝnych waroścach częsolwośc granczne flrów sygnałowych (K la a skłaowe zgone, b skłaowe przecwne Na rys. 5. pokazano wpływ częsolwośc granczne zasosowanych flrów sygnałowych na kszał charakerysyk częsolwoścowych moułu współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych. ZałoŜono ua flry rzęu. Przy mneszych częsolwoścach grancznych flrów sygnałowych, kszał charakerysyk es barze sromy la flrowanych harmoncznych, co pozwala na uzyskane lepszych właścwośc flruących ukłau hybryowego. Nesey, zmneszane częsolwośc granczne la flrów sygnałowych powoue pogorszene właścwośc ynamcznych ukłau poprzez wyłuŝene czasów sanów neusalonych [B, P7, P8]. Koneczny es węc komproms w zasosowanach prakycznych wyberane są flry o częsolwośc granczne z przezału ( - Hz [A8, S, T] Regulaca napęca u c W ukłaze rzeczywsym hybryowego energeycznego flru akywnego eynym źrółem energ la ukłau wykonawczego. przekszałnka es konensaor nałaowany o opowenego napęca (w konfgurac w falownkem napęca. sonym zaganenem 63

65 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne sae sę zaem urzymywane zaanego pozomu napęca na okłakach konensaora C c. W przypaku równoległego ukłau hybryowego o połączenu szeregowym ukłau EFA z flrem pasywnym, przez przekszałnk przepływaą prąy posawowe harmonczne przesunęe o 9º w sosunku o napęć fazowych. Wynka o z faku, Ŝe la częsolwośc posawowe harmonczne flr pasywny ma charaker poemnoścowy (moŝna pomnąć wpływ rezysanc. Regulaca napęca na konensaorze C c zwązana es z przepływem energ pomęzy secą a konensaorem. W zaleŝnośc o kerunku przepływu energ, napęce na konensaorze rośne lub malee. Przepływ energ zwązany es z kole z mocą czynną na wyścu przekszałnka. NaleŜy węc wygenerować na wyścu falownka napęca o częsolwośc posawowe harmonczne przesunęcu fazowym zgonym (lub przecwnym, gy snee porzeba obnŝena napęca u c z przesunęcem prąów płynących przez przekszałnk. Na rys. 5. pokazano fragmen schemau blokowego algorymu serowana (część ze serowanem w ukłaze zamknęym zaweraący regulaor napęca u c. Zasosowano ua regulaor proporconalno-całkuący (P, kórego sygnał wyścowy ~ sumowany es ze skłaową zmenną prąu obornka w os q ukłau -q. Lq(. Zakłaaąc sosunkowo wolne zmany w onesenu o częsolwośc posawowe na wyścu regulaora, skłank en, po owronym przekszałcenu Park a, spowoue wygenerowane na wyścu skłaowych o częsolwośc posawowe harmonczne, przesunęych o 9º w sosunku o napęć fazowych. W syuac, gy sygnał wyścowy z regulaora bęze mał znak uemny, przesunęce fazowe napęć wyścowych w sosunku o napęć fazowych wynese 7º, czyl 8º w onesenu posawowe harmonczne prąów falownka. Rys. 5.. Fragmen schemau blokowego algorymu serowana z ukłaem regulac napęca u c W rozzale 4. pokazano, Ŝe wynk eekc wyŝszych harmoncznych ne zaleŝy o przesunęć fazowych sygnałów referencynych cos( sn( w przekszałcenu q. nacze es w przypaku regulac napęca u c. PonewaŜ sygnałem opowezalnym za regulacę napęca na konensaorze es skłank sały (wolnozmenny w os q współrzęnych wruących, koneczne es zapewnene synchronzac sygnałów referencynych z napęcam fazowym. W ym przypaku załoŝono, Ŝe sygnał cos( bęze synchronczny z napęcem perwsze fazy u S. W syuac, gy powsane przesunęce 64

66 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne fazowe pomęzy sygnałem cos( napęcem u S, generowane skłank napęć v,,3(ref o częsolwośc posawowe harmonczne ne bęą przesunęe o załoŝone 9º lub 7º w sosunku o napęć fazowych. Spowoue o neporzebne obcąŝane przekszałnka mocą berną posawowe harmonczne, a w skranym wypaku, nepoprawne załane ukłau regulac napęca u c. Rys. 5.. Moel ukłau regulac napęca u c Dobór paramerów regulaora P przeprowazć moŝna w oparcu o moel przesawony na rys. 5. [T, X], kórego wyprowazene przesawono w oaku D3 nnesze rozprawy. Transmanca operaorowa przesawonego ukłau wynos: gze: U U c c(ref ( s Ts, (5.9 ( s Gs T s CcTU c(ref G, (5.3 3KPK F K P wzmocnene regulaora P, T czas zwoena regulaora P, F warość skueczna prąu flru pasywnego la posawowe harmonczne, C c poemność konensaora, U c(ref warość zaana napęca na konensaorze. Przy załoŝonym czase zwoena regulaora P moŝlwe es polczene ego wzmocnena kryycznego, czyl maksymalnego wzmocnena, la kórego ne wysąpą oscylace na wyścu regulaora napęca u c. W przypaku ukłau opsanego zaleŝnoścą (5.9, warość kryyczną wzmocnena K P moŝna określć na posawe zaleŝnośc: gze: ξ współczynnk łumena. T 3KPK F T ξ, (5.3 G C U c c(ref W realzacach prakycznych zakłaa sę czas zwoena rzęu okresu posawowe harmonczne [A8, T]. Na rys. 5.3 pokazano przykłaowe opowez na skok enoskowy 65

67 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne la moelu regulaora napęca u c przy róŝnych waroścach czasu zwoena maksymalnym la ych czasów wzmocnenem. Rys Opowez na skok regulaora napęca u c przy róŝnych paramerach regulaora P 5.4. Wpływ okszałcena napęca Doychczas przeprowazona analza zakłaała snusoalne napęca zaslana. W ukłaze rzeczywsym kompensowany obornk połączony es zazwycza o sec, w kóre znauą sę nne obornk nelnowe, powouące okszałcene napęć zaslana. Wpływ wyŝszych harmoncznych na analzowany ukła zosane przesawony za pomocą enofazowego ukłau zasępczego la wyŝszych harmoncznych, przesawonym na rys. 5.4 [B8, P5]. Rys Jenofazowy schema zasępczy rozparywanego ukłau W sosunku o schemau przesawonego na rys. 5., poawło sę ua źróło wyŝszych harmoncznych E S(wh (. Wskuek ego prą źróła S(wh ( wynos: ( K ( Z F ( h Z F( h h 5,,3,... S(wh ( L(wh (. (5.3 Z K Z F ( Z ( S F ES(wh ( ( Z ( K S 66

68 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne Woczny es zaem wpływ wyŝszych harmoncznych w napęcu źróła na właścwośc flruące ukłau. Skłank prąu źróła, zwązany z wyŝszym harmoncznym źróła es owrone proporconalny o sumy mpeanc sec flru pasywnego oraz wzmocnena flru hybryowego. W przypaku sosowana eyne flru pasywnego (K moŝe sę okazać, Ŝe skuk załana flru bęą owrone o zamerzonych, zn. nasąp wzros wyŝszych harmoncznych w prąze sec. Dlaego eŝ, w przecweńswe o flrów hybryowych, koneczna es osroŝność w przypaku sosowana flrów pasywnych w sec o okszałconym napęcu zaslana. Na rys. 5.5 pokazano wykres współczynnka łumena la 7 harmonczne w zaleŝnośc o wzmocnena flru hybryowego K, przy róŝnych zawaroścach 7 harmonczne w napęcu sec. Dla przykłau załoŝono obcąŝene o mocy 5 kw zawarość 7 harmonczne w prąze obornka równą %. Jak wać, wzmocnene flru hybryowego K powoue zmnmalzowane wpływu wyŝszych harmoncznych napęć źróła, co w wększośc przypaków es wysarczaące [B8]. W prezenowanym przypaku (rys. 5.5 przy zawarośc 7 harmonczne w napęcu sec na pozome 3%, opero wzmocnene flru hybryowego wększe o powoue flracę 7 harmonczne prąu. W przypaku sosowana flrów pasywnych (K, uŝ newelke okszałcene napęca moŝe powoować neprawłowe załane flru, co z kole moŝe prowazć o ego uszkozena [F]. Rys Przykłaowa zaleŝność moułu współczynnka łumena γ( la 7 harmonczne o warośc wzmocnena K przy róŝnych zawaroścach 7 harmonczne w napęcu sec snee eŝ moŝlwość całkowego wyelmnowana wpływu wyŝszych harmoncznych napęć źróła na prą źróła poprzez moyfkacę serowana. W ym celu koneczne es wygenerowane napęć na wyścu ukłau EFA o kszałce zgonym z wyŝszym harmoncznym w napęcach źróła. Moyfkaca równana (5.6 wygląa nasępuąco: V ( KS(wh ( K ( L(wh ( Z F( h ES(wh. ( h h 5,,3,... (5.33 Dla ukłau rófazowego moŝna ponowne zasosować przekszałcene q, ym razem o eekc wyŝszych harmoncznych w napęcach sec. Na rys. 5.6 pokazano schema 67

69 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne blokowy fragmenu algorymu serowana mplemenuącego sposób reukc wpływu okszałcena napęć sec na pracę ukłau. Rys Schema blokowy fragmenu algorymu serowana uwzglęnaącego skłank wyŝszych harmoncznych napęć źróła 5.5. Analza sablnośc Praca w ukłaze zamknęym powoue, Ŝe sonym sae sę problem sablnośc ukłau. SprzęŜene zwrone oraz opóźnena wysępuące w ukłaze rzeczywsym mogą powoować, Ŝe la zby uŝych warośc wzmocnena K ukła moŝe być nesablny [X]. Koneczna es zaem analza sablnośc. Na rys. 5.7 przesawono fragmen moelu częsolwoścowego, zwązany ze serowanem w ukłaze zamknęym. Wprowazono ua opóźnene w sprzęŝenu zwronym, reprezenuące opóźnena w ukłaze rzeczywsym [B3, P9]. Przesawony moel obowązue nezaleŝne la skłaowych zgonych ( przecwnych (. Rys Moel zasosowany o analzy sablnośc 68

70 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne Transmance częsolwoścowe G ( oraz G ( moŝna uzyskać na posawe macerzy G ( (5.4 poprzez przekszałcene (Doaek D4: G ( G ( G( - -. (5.34 Transmance sprzęŝena zwronego wynoszą węc: H,, -τ KG (e (. (5.35 Z ( Z ( F Na e posawe moŝlwe es sprawzene sablnośc weług kryerum Nyqus a. Przykłaowe charakerysyk Nyqus a la ransmanc H ( oraz H ( S przesawono na rys ZałoŜono ua wzmocnene flru hybryowego K 5, flry sygnałowe rzęu o aproksymac Buerworha częsolwośc granczne 5 Hz oraz opóźnene τ µs. Rys Charakerysyk Nyqus a la ransmanc H ( oraz H ( W przypaku zasosowana flrów sygnałowych perwszego rzęu braku opóźnena w orze przewarzana, ukła es zawsze sablny. Wraz ze wzrosem czasu opóźnena, wzmocnene kryyczne akego ukłau malee. W przypaku zasosowana flrów sygnałowych wyŝszych rzęów, ukła moŝe być nesablny nawe przy braku opóźnena. Przykłaowy wykres 69

71 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne zaleŝnośc wzmocnena kryycznego K kry o czasu opóźnena τ la flru rzęu o częsolwośc granczne 6 Hz oraz flru Buerworha rzęu częsolwośc granczne 5 Hz pokazano na rys Rys Wykres zaleŝnośc K kry f(τ Wzmocnene kryyczne w slnym sopnu zaleŝy o paramerów flru pasywnego. Przykłaowo, na rys. 5. pokazano wykres funkc wzmocnena kryycznego K kry o poemnośc konensaora w flrze pasywnym. Wyraźne woczna es ua zaleŝność owrone proporconalna. Z punku wzena sablnośc ukłau naleŝy węc sosować flry pasywne z konensaoram o mnesze poemnośc. Rys. 5.. Wykres zaleŝnośc K kry f(c 7, τ µs, Q 7 8, C 7 L 7 cons Analza wraŝlwośc W ukłaze, kórego właścwośc zaleŝą o warośc rzeczywsych elemenów analogowych, sona es analza wpływu zman warośc ych elemenów na załane całego ukłau. Warośc akch elemenów ak cewk, konensaory czy rezysory z załoŝena maą swoą olerancę. Doakowo, wskuek zman warunków zewnęrznych (śroowskowych 7

72 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne oraz efeku sarzena, warośc elemenów ulegaą zmane. Narzęzem pozwalaącym określć wpływ zman warośc elemenów na właścwośc ukłau es analza wraŝlwośc [B-B, B9, C]. Posawowa efnca wraŝlwośc określa wzglęną zmanę warośc funkc ukłaowe T o wzglęne zmany enego z paramerów x. Nazwana es ona wraŝlwoścą klasyczną wzglęną weług Boego moŝe być zapsana w posac: S T x ( lnt T x ( ln x x T. (5.36 W przypaku, gy funkca ukłaowa przymue warość równą lub blską zeru, ławe posługwać sę eną z efnc wraŝlwośc półwzglęne, mówące o bezwzglęne zmane funkc ukłaowe w onesenu o wzglęne zmany parameru: ~ T Sx ( lnt T x ( ln x x. (5.37 Zarówno efnca wraŝlwośc wzglęne (5.36 ak bezwzglęne (5.37 pozwala na porównywane wraŝlwośc funkc ukłaowe na zmany warośc elemenów róŝnego ypu (np. cewek, rezysorów, co es sone przy poszukwanu elemenów ukłau maących nawększy wpływ na ego właścwośc. W przypakach, gy oblczona warość wraŝlwośc osąga warość równą zeru, koneczne es lczene wraŝlwośc wyŝszego rzęu [C]. W prakyce wysarcza polczene wraŝlwośc rugego rzęu weług efnc: - wraŝlwość półwzglęna wraŝlwośc wzglęne 3 : T ( S ( S, (5.38 T ~ T ~ S x T x x T T Sx, x Sx S x x ( ln x x T ~ S T x, x ~ S S x T x T ( Sx ( ln x T x x x x T S T x S T x, ( wraŝlwość półwzglęna wraŝlwośc półwzglęne: ~ T ( S T ~ S, (5.4 ~ T ~ T ~ S x x Sx, x S x x ( ln x x T x Druga z efnc wraŝlwośc półwzglęne mów o wzglęne zmane funkc ukłaowe T w sosunku o bezwzglęne zmany parameru x. 3 Lczene wraŝlwośc wzglęne wyŝszego rzęu w przypaku, gy wraŝlwość wzglęna perwszego rzęu ma warość równą zeru, es bezzasane. 7

73 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne ~ S T x, x ~ S ~ S x T x ~ T ( S x T xx ( ln x x x. (5.4 Dla uproszczena, analza wraŝlwośc przeprowazona zosane z wykorzysanem moelu enofazowego, przesawonego na rys. 5., la kórego współczynnk łumena wynos: γ ( S(wh L(wh ( ( Z F ( K ( Z F h h 5,,3... Z ( Z ( K S F( h. (5.4 Doakowo załoŝono flry la wybranych harmoncznych (ransmance K (h ( o charakerysykach ealnych. Analzę moŝna przeprowazć la konkrenych harmoncznych, węc w przypaku częsolwośc, la kóre obrany zosał flr pasywny,. la 7 harmonczne, zaleŝność (5.4 przymue posać: ZF( 7 ( Z ( K γ (7. (5.43 Z F 7 WraŜlwośc półwzglęne perwszego rzęu la moułu współczynnka łumena w ym przypaku wynoszą [B9]: S 7 ~ γ ( ~ 7 γ ( 7 S S, (5.44 X 7L 7 X 7C7 gze: X 7 - reakanca nukcynośc flru pasywnego la 7 harmonczne L X 7 7 L 7 7L, 7 X 7 C7 - reakanca poemnośc flru pasywnego la 7 harmonczne X 7 C7 / 7C7. PonewaŜ w ym przypaku wraŝlwośc perwszego rzęu wynoszą zero, koneczne es polczene wraŝlwośc rugego rzęu: ( X 7 ~ γ ( 7 7 L7 7 X S X X Q L, 7 7 L 7 7 C, 7 7 C7 K ~ γ S X X 7 K C7 Q, (5.45 ( X 7 ~ γ ( 7 7 L7 7 X S X X Q L, 7 7 C 7 7 C, 7 7 L7 K ~ γ S X X 7 K C7 Q. (5.46 Oblczone współczynnk wraŝlwośc są proporconalne o loczynu reakanc elemenu flru pasywnego obroc Q oraz owrone proporconalne o wzmocnena K. Dalsza część analzy oyczy wybranych harmoncznych w częśc serowana w ukłaze owarym (h 5,, 3,. W ym przypaku współczynnk łumena wynos: 7

74 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne γ ( h Z F ZF( h ZF( h ( Z ( K h S h, (5.47 z czego wynkaą wraŝlwośc perwszego rzęu: ~ S γ ( h XhL 7 K Xh ( Xh L7 C7 Xh L7, (5.48 ~ S γ ( n XhC7 K Xh ( Xh C7 C7 Xh L7, (5.49 gze: XnL - reakanca nukcynośc flru pasywnego la h-e harmonczne Xh 7 L L 7 h 7, Xh - reakanca poemnośc flru pasywnego la h-e harmonczne XhC / h. 7 C 7 7 C W przypaku gy znane są współczynnk wraŝlwośc la poszczególnych harmoncznych, moŝlwe es polczene maksymalnych bezwzglęnych zman analzowane funkc (5.4. Zakłaaąc newelke zmany paramerów x, wzglęna zmana funkc ukłaowe moŝe być zapsana z wykorzysanem współczynnków wraŝlwośc: T n ~ T ~ T ~ T ( Sx x Sx δx Sx x δx,, δx n T Sx, ~. (5.5 Na e posawe polczone zosały maksymalne zmany (nagorszy przypaek współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych przy % zmane nukcynośc poemnośc flru pasywnego. Wynk la załoŝonych warośc elemenów przesawono w abel 5.. Tabela 5.. Maksymalne zmany moułu współczynnka łumena la % zman warośc elemenów L 7 C 7 (L 7 4 mh, C 7 5 µf, R 7,4 Ω, K h γ,7,77,8,8 ( h max Dla powerzena uzyskanych wynków, na rys. 5. przesawono charakerysyk flracyne la skłaowych zgonych przecwnych, przy zmanach warośc elemenów L 7 C 7 w zakrese ± %. 73

75 5. Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym z flrem pasywnym ene harmonczne a b Rys. 5.. Charakerysyk flracyne la: a skłaowe zgone, b skłaowe przecwne, przy zmanach warośc elemenów L 7 C 7 w zakrese ± % 74

76 6. Baana symulacyne ukłau HEFA 6. Baana symulacyne ukłau HEFA Do moelowana symulac hybryowego energeycznego flru akywnego zasosowano w nnesze pracy śroowsko Malab-Smulnk (wersa 7.4 wraz z nerfesem Smulnk-PSpce (SLPS - SmuLnkPSpce [A, A, B5]. nerfes SLPS es elemenem pakeu OrCAD (o wers.3 pozwala na enoczesną symulacę ukłaów w obu śroowskach. Część ukłau zwązana ze serowanem zosała zamoelowana w śroowsku Smulnk. Pozosałe elemeny oraz seć zaslaąca obornk zosały zamoelowane w śroowsku PSpce (wersa 6.. Na rys. 6. pokazano uproszczony schema moelu sysemu z ukłaem HEFA. Rys. 6.. Uproszczony schema moelu sysemu z ukłaem HEFA Sygnałam weścowym o częśc moelowane w Smulnk są sygnały pomarowe prąów napęć, naomas sygnałam wyścowym są sygnały bramkowe, seruące ranzysoram przekszałnka. Ops moel w PSpce Smulnk przesawono w oaku D5. Symulace 75

77 6. Baana symulacyne ukłau HEFA przeprowazono la opsywanego w pracy ukłau z flrem pasywnym la ene harmonczne. Paramery moelu symulacynego wynkaą z przeprowazone analzy ukłau (rozz. 5, z paramerów zbuowanego moelu laboraorynego oraz warunków, w akch okonane zosały baana laboraoryne, opsane w rozzale Paramery moel symulacynych Przesawony na rys. 6. moel sysemu z ukłaem HEFA moŝna pozelć na rzy posawowe elemeny skłaowe: Moel sec elekroenergeyczne Trófazowa, róprzewoowa seć elekroenergeyczna zosała zamoelowana w posac źróeł napęca e,,3 oraz mpeanc Z S o charakerze rezysancyno-nukcynym. Na porzebę symulac załoŝono symerę źróeł. W przypakach, w kórych analzowano wpływ wyŝszych harmoncznych w napęcu sec, ołączono szeregowo o źróeł e,,3 źróła pąe sóme harmonczne. Paramery sec uŝye w symulacach były nasępuące: E,,3 3 V, R S, Ω, L S, mh. Moel obornka W symulac zasosowano, ako obornk nelnowy ukła rófazowego, sześcopulsowego prosownka oowego. Prosownk obcąŝony był (mpeanca Z O, w zaleŝnośc o symulowanego przypaku, mpeancą o charakerze rezysancynym oraz mpeancą o charakerze rezysancyno-poemnoścowym (równoległe połączene rezysora konensaora. Na weścu prosownka zasosowano ławk weścowe (w moelu cewk lnowe o nukcynośc L P 4 mh. W przypakach, w kórych analzowane było obcąŝene nesymeryczne, ukła oakowo był obcąŝany rezysancą R N, włączoną pomęzy fazy. Hybryowy energeyczny flr akywny Równoległy ukła hybryowy skłaa sę z przekszałnka energoelekroncznego rezonansowego flru pasywnego, połączonych ak na rys Część pasywna la kaŝe fazy sanow flr 7 harmonczne w posac ukłau szeregowego o nasępuących paramerach: L 7 4, mh, C 7 5 µf, R 7,4 Ω. Przekszałnk energoelekronczny, w ym przypaku falownk napęca, zosał zamoelowany z wykorzysanem ranzysorów MOSFET RFB49PbF, kórych moele o PSpce osarcza proucen. Weług kary kaalogowe [Nn6], posawowe maksymalne paramery uŝyych ranzysorów wynoszą: U DSS 5 V, D 33 A, R DS(on 38 mω, U GS ± V, Q G 3 nc. 76

78 6. Baana symulacyne ukłau HEFA Ukła falownka pracował ze sałą częsolwoścą przełączana ranzysorów f SW 5 khz, a poemność konensaora C c w obwoze prąu sałego wynosła 47 µf. Jak uŝ wspomnano ukła serowana zamoelowany zosał w śroowsku Smulnk, a ego paramery załoŝone zosały na posawe analzy przeprowazone w rozzale 5. Na rys. 6. pokazano schema symulowanego algorymu serowana (wyznaczana napęć wzorcowych v,,3(ref. W ramach symulac załoŝono nasępuące częsolwośc granczne flrów sygnałowych: f gr 6 Hz la flrów FDP, FDP, FGP, f gr 5 Hz la flrów FGP, FDP 5, FDP, FDP 3. Rys. 6.. Schema zamplemenowanego algorymu serowana: a część zwązana ze serowanem w ukłaze zamknęym, b cześć opowezalna za kompensacę wpływu wyŝszych harmoncznych w napęcu sec, c część zwązana ze serowanem w ukłaze owarym 77

79 6. Baana symulacyne ukłau HEFA We wszyskch przypakach zamplemenowano flry R rzęu o aproksymac Buerworha. Generowane sygnały wzorcowe poawane były na weśca moułów generuących sygnały bramkowe PWM. Wypełnena sygnałów PWM zaleŝne były o ampluy sygnałów wzorcowych. W symulac wprowazono zasępcze opóźnene τ o warośc 4 µs, opowaaące opóźnenom zwązanym z oblczenam pomaram w ukłaze rzeczywsym. Sposób wprowazena opóźnena zlusrowano na rys Rys Schema pokazuący sposób uwzglęnena opóźnena w ukłaze serowana 6.. Wynk baań symulacynych Przesawone w rozzale wynk baań symulacynych maą na celu powerzene przyęych załoŝeń oyczących serowana ukłaem HEFA. Zaprezenowane zosały wynk w róŝnych sanach pracy przy róŝnych paramerach ukłau serowana. Ponao pokazano przebeg sygnałów skłaowych algorymu serowana, o kórych osęp w rzeczywsym ukłaze byłby nemoŝlwy lub urunony. W osane częśc rozzału zaprezenowano akŝe wynk baań symulacynych w syuacach, kórych ne baano fzyczne,. w sane, gy ukła es nesablny oraz przy obcąŝenu obornkem nelnowym o mocy czynne równe kw. W przesawonych wynkach ogranczono sę o prezenac przebegów prąów napęć oraz zawarośc harmoncznych (wma częsolwoścowego. Pełna analza z pomaram warośc skuecznych prąów, mocy czynnych, bernych pozornych zawara zosała w rozzale 7 nnesze pracy, opsuącym baana laboraoryne ukłau HEFA. Wynk baań symulacynych pozelno na rzy grupy. W perwsze przesawono wynk symulac la sanów usalonych, w kórych zwrócono uwagę na właścwośc flruące ukłau hybryowego przy konkrenych przypakach obcąŝenach. Druga grupa wynków zawera przykłay symulac ze skokową zmaną obcąŝena, co mało na celu ocenę właścwośc ynamcznych ukłau. W osane grupe przesawono nne wynk baań symulacynych, pokazuące wybrane właścwośc baanego ukłau. 78

80 6. Baana symulacyne ukłau HEFA 6... Wynk baań symulacynych sany usalone W rozzale przesawono wynk baań symulacynych la sanów usalonych. Przez san usalony rozumany es ua san pracy ukłau przy określonym nezmennym w czase obcąŝenu, w kórym san neusalony zwązany z załączanem ukłau lub uruchomenem symulac es nezauwaŝalny. Symulaca S ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym, poberaącym moc czynną równą 5 kw. Przeprowazona symulaca mała na celu zaprezenowane posawowych właścwośc ukłau hybryowego przy ypowym obcąŝenu prosownkem oowym. Na rys. 6.4 pokazano przebeg prąów źróła S,,3 prąów obcąŝena L,,3 wraz z zawaroścą harmoncznych, przy załoŝenu wzmocnena K 5. Poczas symulac uwzglęnono w algoryme serowana flracę 5 harmonczne. Uzyskano ua współczynnk THD la prąów źróła na pozome 3,5%, poczas gy la prąów obcąŝena wynosł on około 6%. Na rys. 6.5 przesawono wykres z porównanem współczynnka THD oraz zawarośc poszczególnych harmoncznych prąu źróła przy róŝnych waroścach wzmocnena K. Przy załoŝonym obcąŝenu uŝ sosunkowo newelke warośc wzmocnena (K > pozwalaą na efekywną flracę wyŝszych harmoncznych prąów źróła. Pomnęce gałęz uwzglęnaących harmonczne powyŝe w ukłaze serowana ne wpływało znacząco na uzyskwane wynk. Rys Wynk symulac S, K 5. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3. Zawarość harmoncznych w prąze L prąze S W ukłaze rzeczywsym na poprawność załana ukłau HEFA sony wpływ ma okłaność owzorowana przebegów wzorcowych przez falownk napęca. Na wyścu falownka uzyskwane są napęca o kszałce prosokąnym, kórych chwlowe wypełnene 79

81 6. Baana symulacyne ukłau HEFA warość śrena zaleŝą o sygnału wzorcowego. W przypaku szybkch zman sygnału wzorcowego, sona sae sę częsolwość, z aką pracue ukła falownka. Przy przyęe częsolwośc równe 5 khz moŝlwe es sosunkowo okłane owzorowane sygnałów wzorcowych. Na rys. 6.6 pokazano przebeg generowanego napęca v oraz porównane przebegu sygnału wzorcowego z przebegem napęca v, powsałego po oflrowanu wyŝszych częsolwośc z generowanego napęca. Woczne są newelke róŝnce porównywanych sygnałów, co oakowo powerzone zosało poprzez porównane harmoncznych (wma częsolwoścowego obu sygnałów. Rys Porównane zawarośc harmoncznych prąu źróła S la róŝnych warośc wzmocnena K, wynk la symulac S Rys Przebeg generowanego napęca v, porównane sygnału wzorcowego v (ref z generowanym sygnałem po oflrowanu wyŝszych częsolwośc v. Porównane wma częsolwoścowego sygnałów v (ref oraz v. Wynk la symulac S Symulaca S ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancyno-poemnoścowym o mocy czynne 5 kw. Przeprowazona symulaca mała na celu pokazane właścwośc ukłau w przypaku wysokego współczynnka THD la prąów obornka. Na rys. 6.7 zaprezenowano przebeg prąów źróła S,,3 prąów obcąŝena L,,3 wraz z zawaroścą harmoncznych, przy 8

82 6. Baana symulacyne ukłau HEFA załoŝenu wzmocnena K 5. PonewaŜ uzyskano współczynnk THD la prąów źróła na pozome 4% (rys. 6.7a, uwzglęnono w algoryme serowana oakowo 3 harmonczną. Pozwolło o na obnŝene współczynnka THD o pozomu 3,75%. Rys Wynk symulac S, K 5. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3. Zawarość harmoncznych w prąze L prąze S : a bez -, b z uwzglęnenem 3 harmonczne w algoryme serowana Rys Wynk symulac S3, K 5. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3. Zawarość harmoncznych w poszczególnych prąach 8

83 6. Baana symulacyne ukłau HEFA Symulaca S3 ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 3,3 kw oraz obornk lnowy o charakerze rezysancynym o mocy kw połączony o napęca u S. Celem przeprowazone symulac było sprawzene zachowana algorymu serowana w przypaku pracy z obornkem nesymerycznym. Pokazane na rys. 6.8 wynk powerzaą poprawność załana ukłau HEFA w załoŝonych warunkach pracy Wynk baań symulacynych sany prześcowe Przesawone w rozzale wynk symulac oyczą sanów prześcowych,. sanów, w kórych nasąpła skokowa zmana obcąŝena. Symulaca S4 ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 3,3 kw 5 kw. Rys Wynk symulac S4, K 5, przypaek wzrosu mocy obornka. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3 Na rys. 6.9 pokazano wynk symulac la skokowego wzrosu mocy czynne obcąŝena. Naomas na rys. 6. przesawono wynk la analogczne syuac przy spaku mocy czynne obcąŝena. Na ch posawe moŝna ocenć czas usalana opowez ukłau HEFA po zmane warunków obcąŝena. Zarówno w przypaku wzrosu, ak spaku mocy czynne obcąŝena, san prześcowy la ukłau HEFA rwa około ms. Powerzene ego swerzena moŝna uzyskać na posawe przebegów sygnałów wysępuących w ukłaze serowana. Na rys. 6., oprócz przebegów prąów źróła, pokazano przebeg sygnałów ~ ~ S( oraz Sq(, a akŝe sygnałów na wyścu flru FGP,. oraz. Poczas S( Sq( 8

84 6. Baana symulacyne ukłau HEFA zmany obcąŝena woczny es san neusalony na wyścu flrów, o czase rwana ne łuŝszym nŝ ms. San prześcowy woczny es akŝe w przebegu napęca u c. Napęce o spaa w sosunku o załoŝone warośc 6 V w przypaku wzrosu mocy czynne obornka. Wynka o ze sanów neusalonych na wyścu flrów sygnałowych chwlowe zmane mocy czynne falownka. Rys. 6.. Wynk symulac S4, K 5, przypaek spaku mocy obornka. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3 Rys. 6.. Wynk symulac S4, K 5, przypaek wzrosu mocy obornka. Przebeg prąów źróła S,,3 sygnałów w ukłaze serowana ~ ~ S(,, oraz napęca u c Sq( S( Sq( 83

85 6. Baana symulacyne ukłau HEFA Symulaca S5 ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 3,3 kw oraz obornk lnowy o charakerze rezysancynym mocy kw, połączony po napęce u. Celem symulac było pokazane pracy ukłau przy zmane obcąŝena z symerycznego na nesymeryczne. Wynk symulac la akego przypaku oraz przypaku owronego,. przy zmane obcąŝena z nesymerycznego na symeryczne, pokazano na rys. 6. rys Wnosk onośne czasu rwana sanu prześcowego moŝna wycągnąć poobne, ak w symulac S4. Na uwagę zasługue naomas fak, Ŝ san prześcowy zauwaŝalny es akŝe w prąze S3, mmo braku zmany prąu obcąŝena L3. Powoem ego es zasosowana meoa w algoryme serowana, wykorzysuąca przekszałcene o ukłau -q, w kórym skłaowe q zaleŝą o wszyskch prąów ukłau nauralnego --3. Rys. 6.. Wynk symulac S5, K 5, przypaek zmany obornka z symerycznego na nesymeryczny. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3 Rys Wynk symulac S5, K 5, przypaek zmany obornka z nesymerycznego na symeryczny. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3 84

86 6. Baana symulacyne ukłau HEFA nne wynk baań symulacynych W rozzale pokazano wynk baań symulacynych, w kórych zwrócono uwagę na wpływ wyŝszych harmoncznych w napęcach sec na pracę ukłau. Pokazano przypaek nesablnośc ukłau serowana oraz zaprezenowano wynk pracy flru hybryowego przy obcąŝenu sec obornkem nelnowym o mocy czynne kw. Symulaca S6 ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 5 kw. Przesawone na rys. 6.4 przebeg pokazuą wynk pracy ukłau w syuac wysępowana 5 7 harmonczne w napęcu sec. W przypaku, gy ne uwzglęnano wpływu wyŝszych harmoncznych w napęcu sec w algoryme serowana, uzyskano współczynnk THD la prąów źróła na pozome 4,6% (rys. 6.4a. Po uwzglęnenu w ukłaze serowana gałęz opowezalne za kompensacę wpływu wyŝszych harmoncznych napęca (rys. 6.b, współczynnk THD wynósł około 3,%. Rys Wynk symulac S6, K 5. Przebeg napęć fazowych u S,,3 oraz przebeg prąów źróła S,,3 w przypaku: a braku kompensac wpływu wyŝszych harmoncznych w napęcu sec, b kompensac wpływu wyŝszych harmoncznych w napęcu sec 85

87 6. Baana symulacyne ukłau HEFA Symulaca S7 ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 5 kw. Przesawone na rys. 6.5 przebeg pokazuą przypaek, w kórym zwększono warość opóźnena τ o 4 µs. Zgone z analzą przeprowazoną w p. 5.5 la ake warośc opóźnena wzmocnena K 5, ukła moŝe sracć sablność. Przebeg prąów źróła wskazuą na o, Ŝ ukła w akch warunkach pracue neprawłowo. Rys Wynk symulac S7, K 5, τ 4 µs. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3. Zawarość harmoncznych w prąze L prąze S Symulaca S8 ObcąŜene: prosownk oowy sześcopulsowy z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne kw. Wynk osane z przesawonych symulac pokazuą przypaek, w kórym zwększono moc czynną obcąŝena o kw. W e syuac koneczne było akŝe zwększene napęca u c na konensaorze o warośc V. Na rys. 6.6 pokazano przebeg prąów obcąŝena prąów źróła oraz zawarość harmoncznych la poszczególnych prąów. Uzyskano współczynnk THD la prąu źróła na pozome,5% w sosunku o współczynnka THD prąu obcąŝena, wynoszącym około %. 86

88 6. Baana symulacyne ukłau HEFA Rys Wynk symulac S8, K 5. Przebeg prąów obornka L,,3 oraz prąów źróła S,,3. Zawarość harmoncznych w prąze L prąze S 87

89 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA W rozzale opsano sanowsko laboraoryne z hybryowym energeycznym flrem akywnym w konfgurac z flrem pasywnym ene harmonczne (zaprezenowanym w rozzałach 5 6. Buowa sanowska była moŝlwa zęk fnansowanu ze śroków na naukę w ramach realzowanego przez auora proeku baawczego promoorskego zayułowanego: Serowane hybryowym energeycznym flrem akywnym w ukłaze z flrem pasywnym la ene wybrane harmonczne. Rys. 7.. Schema sanowska laboraorynego z ukłaem HEFA Zaproekowane zbuowane w ramach nnesze pracy sanowsko laboraoryne pozwala na baana ukłau hybryowego, pracuącego w sec rófazowe róprzewoowe o napęcu męzyfazowym 4 V. Znamonowa moc pozorna falownka napęca załoŝona zosała na 88

90 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA pozome,6 kv A, a częsolwość przełączana ranzysorów usalono na 5 khz. Przy akch paramerach pracy ukłau hybryowego moŝlwa es kompensaca wyŝszych harmoncznych prąów sec, przy obcąŝenu obornkam nelnowym o maksymalne mocy pozorne rzęu (5- kv A. Maksymalna moc obornka, przy kóre moŝlwa es kompensaca harmoncznych na załoŝonym pozome, zaleŝy o rozau obornka ogranczana es przyęym napęcem u c falownka, wynoszącym 6 V. 7.. Buowa sanowska laboraorynego z ukłaem HEFA Schema sanowska laboraorynego z hybryowym energeycznym flrem akywnym pokazano na rys. 7.. Sanowsko przysosowane zosało o pracy w sec o napęcu męzyprzewoowym męzyfazowym 4 V. Zmerzone paramery sec la poszczególnych faz były zblŝone wynosły: R S 3 mω, L S 5 µh. Pomaru okonano mernkem paramerów nsalac elekryczne MP-5 frmy Sonel. PonewaŜ baana ne były przeprowazone w sec szywne, warośc skueczne napęć oraz współczynnk THD u zaleŝne były o gozny na ygona. Przykłaowe pomary warośc skuecznych oraz współczynnków THD u la sec, w kóre był baany ukła HEFA, pokazano na rys. 7.. Rys. 7.. Warośc skueczne napęć fazowych oraz współczynnka THD w funkc czasu la sec, w kóre okonano baań ukłau HEFA. Wynk la warośc śrench z okresów mn, merzonych mernkem akośc energ elekryczne PowerVsa Posawowym elemenem powsałego sanowska laboraorynego es hybryowy energeyczny flr akywny, w kórym moŝna wyróŝnć nasępuące częśc skłaowe: Ukła serowana zbuowany w oparcu o zesaw uruchomenowy ezsp F8335 z konrolerem sygnałowym (Dgal Sgnal Conroller TMS3F8335 frmy Texas nsrumens. 89

91 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Konroler sygnałowy sanow połączene mkrokonrolera oraz procesora sygnałowego, co pozwala na pracę bez ołączana o ukłau oakowych elemenów zewnęrznych, akch ak przewornk A/C czy generaory PWM. Posawowe właścwośc ukłau TMS3F8335 są nasępuące [Nn7]: częsolwość zegara 5 MHz, 3-bowa enoska cenralna (CPU z moułem zmennoprzecnkowym, 56k x 6b pamęc Flash, 34k x 6b pamęc SARAM, 8 wyść PWM, 6 kanałów PWM wysoke rozzelczośc (HRPWM, 6 kanałowy przewornk A/C o rozzelczośc b. Srukura ukłau TMS3F8335 pokazana zosała w posac schemau blokowego przesawonego na rys Rys Srukura ukłau TMS3F8335 [Nn] Wraz z zesawem uruchomenowym, osarczane es śroowsko programsyczne Coe Composer Suo, pozwalaące na uŝyce ęzyka C o programowana konrolera. W przypaku serowana ukłaem HEFA, koneczna es opowena sekwenca w programe seruącym, mnmalzuąca opóźnena. sone es zmnmalzowane czasu pomęzy pomarem prąów sec a wysawenem nowych warośc sygnałów PWM. Jak pokazano w rozzale 5.5, opóźnene o moŝe meć wpływ na sablność całego ukłau. Na rys. 7.4 przesawono schema blokowy zamplemenowanego algorymu serowana. Serowane obywa sę w cyklu przerwań moułu generaora sygnałów PWM. Przerwana 9

92 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA z moułu PWM generowane są w ym przypaku co 4 µs, naomas poprogram obsług przerwana wykonywany es w czase µs. Wprowazono węc szuczne opóźnene, pozwalaące na zblŝene w czase oblczeń (pomarów z momenem wysawena nowe warośc wypełnena sygnałów PWM. Ponao oblczena pomary zwązane z prąam sec wykonywane są na końcu cyklu, co pozwala na alsze zmnmalzowane opóźnena [B3, B4, P9]. Rys Schema zamplemenowanego algorymu serowana ukłaem HEFA Przebeg snus cosnus porzebne o oblczeń zwązanych z ransformaą Park a uzyskwane są na posawe neksowana zapsane w pamęc ablcy z próbkam przebegu snusoalnego. Warośc neksów la poszczególnych przebegów są zerowane poprzez zewnęrzny sygnał (Ex_NT rys. 7.4 ukłau pęl synchronzac fazy (PLL, na kórego weśce poany zosał sygnał pomarowy napęca sec u S. Powoue o synchronzacę z napęcem u S. Ukła PLL zbuowany zosał z wykorzysanem ukłau scalonego 74HC446. Poobne ak w przypaku symulac przesawonych w poprzenm rozzale, usalono nasępuące częsolwośc granczne flrów sygnałowych: f gr 6 Hz la flru FDP, f gr 5 Hz la flrów FGP, FDP 5, FDP, FDP 3. We wszyskch przypakach zamplemenowano flry R rzęu o aproksymac Buerworha. Flr górnoprzepusowy FGP zrealzowano w posac flru olnoprzepusowego, gze Ŝąany sygnał flru górnoprzepuswego uzyskwano poprzez róŝnce sygnału weścowego wyścowego flru olnoprzepusowego. Zgone z analzą 9

93 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA przeprowazoną w p. 5.3 paramery regulaora P w ukłaze regulac napęca u c wynosły: K P,4, T 3 ms. Sygnał wyścowy regulaora oraz skłank zwązany z całkowanem zosały oakowo organczone w celu unknęca zby uŝych warośc na wyścu regulaora. Ukła pomarowy pozwalaący na pomar prąów napęć nezbęnych o serowana ukłau HEFA. W skła zaproekowanego wykonanego przez auora nnesze rozprawy ukłau pomarowego wchoz 6 moułów pomaru prąu (prąy S,,3, L,,3 oraz wa mouły pomaru napęć (napęca u S, u c. W przypaku moułów pomaru prąów, wykorzysano przewornk prąowe LA 55-P/SP frmy LEM o nasępuących paramerach [Nn8]: zakres pomarowy P (- A, przekłana K N :, lnowość ε L <,5%, pasmo przenoszena (BW o o khz (-B, maksymalna sromość prąu / > A/µs. W moułach pomaru napęca wykorzysano przewornk LV 5-P przysosowane o pomaru napęć. Zakres pomarowy usalany es ua poprzez ołączene zewnęrzne rezysanc szeregowo z uzwoenem perwonym przewornka. Posawowe paramery przewornka poane przez proucena są nasępuące [Nn9]: zakres pomarowy P (-4 4 ma, przekłana K N 5 :, lnowość ε L <,%. Rys Mouł zbuowanego ukłau pomarowego przysosowany o pomaru 3 prąów Mouły pomaru prąu napęca zapewnaą zolacę galwanczną, opasowane napęć pomarowych o pozomu weścowego przewornka A/C ukłau TMS3F8335,. o zakresu o V o 3 V oraz ochronę przecwprzepęcową. Doakowo mouły wyposaŝone zosały w flr olnoprzepusowy, pełnący rolę flru anyalasngowego. 9

94 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Lczbę moułów pomaru prąu w ukłaze róprzewoowym moŝna ogranczyć o czerech. ObnŜa o enak okłaność pomaru pozosałych wóch prąów uzyskanych pośreno z oblczeń. Na rys. 7.5 pokazano zęce zrealzowanego moułu wchozącego w skła ukłau pomarowego. Mouł en zosał przysosowany o pomaru 3 prąów z moŝlwoścą oboru zakresu pomarowego. Falownk napęca sanowący wraz z konensaorem Cc ukła generuący zaane napęca v,,3. Zaproekowany falownk napęca zbuowany zosał z wykorzysanem ranzysorów MOSFET RFB49PbF o posawowych paramerach [Nn6]: mnmalne napęce przebca złącza ren-źróło UDSS 5 V, maksymalny cągły prą renu D 33 A (przy TC ºC, rezysanca sayczna w sane przewozena RDS(on 38 mω, napęce maksymalne bramka-źróło UGS ± V, łaunek całkowy bramk QG 3 nc. Sygnały seruące ranzysoram wywarzane są przy uŝyca serownka R3 frmy nernaonal Recfer. Ukła en pozwala na serowane ranzysoram w ukłaze pełnego moska rófazowego z uŝycem enego napęca zaslana. Doakowo ma zabezpeczene przecwprzeęŝenowe przecwprzepęcowe. Ukła generue sygnały seruące ranzysoram z zachowanem czasu marwego o warośc,8 µs. Po srone napęca sałego falownka połączony zosał konensaor elekrolyczny frmy SAMXON z ser WL o poemnośc 47 µf napęcu znamonowym V. Sygnały PWM poawane są z ukłau serowana poprzez ransopory, zęk czemu zapewnona es zolaca galwanczna pomęzy ukłaem serowana, a falownkem napęca. Na rys. 7.6 przesawono zęce zbuowanego falownka napęca prze połączenem z pozosałym elemenam ukłau. Rys Zrealzowany falownk napęca 93

95 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Flr pasywny złoŝony z rzech gałęz połączonych szeregowo cewek konensaorów, zesroonych o częsolwośc rezonansowe równe 7 harmonczne. Do buowy flru pasywnego wykorzysano konensaory przysosowane o kompensac mocy berne posawowe harmonczne o paramerach znamonowych: napęce znamonowe U N 4 V, moc berna posawowe harmonczne Q N,5 kvar, poemność C N 5 µf, oleranca (-5 %. W ramach buowy flru pasywnego wykonano cewk powerzne z ruu DNE55 o śrency, mm. nukcyność wykonanych cewek usalono na 4, mh. Dobroć cewek przy częsolwośc pomaru Hz wynosła 7,5. Pomaru warośc nukcynośc obroc okonano moskem ELC - 33D frmy ESKORT. Rys Zęca zbuowanego hybryowego energeycznego flru akywnego 94

96 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Na rys. 7.7 pokazano zęca zbuowanego flru hybryowego z zaznaczonym częścam skłaowym. Całość umeszczono w wocznym na zęcach soaku 9. Dzęk emu moŝlwy es ławy osęp o poszczególnych elemenów skłaowych np. w celu okonana pomarów. Poczas pomarów wykorzysano nasępuące przyrząy pomarowe: Mernk akośc energ elekryczne PowerVsa frmy Dranez-BM, pozwalaący na pomary w ukłaach eno oraz rófazowych (ró- czeroprzewoowych. Zasosowany mernk okonue pomaru paramerów sec oraz wskaźnków akoścowych zgone z nasępuącym normam: EEE 59, EC (Klasa A oraz EN56. Przesawone pomary warośc skuecznych, mocy oraz zawarośc harmoncznych są waroścam chwlowym (z przezału s, zgone z opowenm normam. Dokłaność pomaru warośc skueczne napęca wynosła ±,% warośc oczyane ±,5% pełne skal (6 V przy paśme częsolwośc ogranczonym o 7 khz. Dokłaność pomaru warośc skueczne prąu wynosła ±,% warośc oczyane ±,5% pełne skal ( A przy paśme 3 khz. Pomar prąu eermnowała akŝe okłaność uŝyych son prąowych,. TR5A frmy Dranez-BM. ch paramery były nasępuące: zakres pomarowy N ( A, okłaność ampluy: % przy zakrese ( 5 A oraz,% przy zakrese (5 A, okłaność fazy:,5º przy zakrese ( 5 A oraz º przy zakrese (5 A, pasmo przenoszena: 4 Hz 5 khz. W enym z przesawonych przypaków baań laboraorynych neznaczne (o % zosał przekroczony zakres pomarowy uŝyych son prąowych. Ne mało o enak wpływu na wynk, gyŝ weług anych proucena, zakres weścowy la kanałów prąowych sęga % zakresu połączonych son. Oscyloskop 4-kanałowy TPS4 frmy Tekronx, uŝywany główne o obserwac reesrac wybranych przebegów prąów napęć. Zasosowany oscyloskop ma 4 zolowane kanały, co powala na enoczesny pomar sygnałów wglęem róŝnych poencałów onesena. Posawowe paramery oscyloskopu wynoszą: pasmo MHz, próbkowane GS/s la kaŝego kanału, rozzelczość ponowa 8-bów, zakres posawy czasu o,5 ns/v o 5 s/v. 95

97 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Przesawone w rozzale przebeg prąów napęć są bezpośrenm zrzuam z ekranu oscyloskopu, poanym eyne obróbce grafczne. Na kaŝym zrzuce woczna es skala la poszczególnych kanałów oraz posawa czasu. Na rys. 7. pokazane są wszyske moŝlwe sygnały połączane o oscyloskopu. Jenak poczas pomarów reesrowane były maksymalne 4 wybrane sygnały w enym czase. Wykorzysany o baań obornk nelnowy skłaał sę z prosownka oowego sześcopulsowego 6MT6KB frmy nernaonal Recfer, obcąŝanego, w zaleŝnośc o analzowanego przypaku, obornkem o charakerze rezysancynym lub rezysancynopoemnoścowym. Na weścach prosownka połączono szeregowo ławk o nukcynośc 3,9 mh. Powoue o ogranczene sromośc prąów obornka przez co moŝlwa es częścowa reukca harmoncznych wysokch rzęów. ObcąŜene nesymeryczne zrealzowano poprzez ołączane lnowego obornka rezysancynego pomęzy we wybrane fazy. Paramery poszczególnych przypaków obcąŝena opsane zosały w rozzale Wynk baań laboraorynych Wynk baań laboraorynych pozelono na we grupy. W perwsze przesawono wynk w sane usalonym, zn. przy usalonym obcąŝenu oraz prze po uruchomenu ukłau HEFA. Zesawono warośc skueczne prąów, warośc mocy oraz współczynnków THD. Pokazano opowene przebeg prąów oraz porównano zawarość poszczególnych harmoncznych. Baań okonano przy roŝnych rozaach obornków oraz przy róŝnych paramerach ukłau HEFA. Druga grupa wynków baań oyczy sanów prześcowych, zn. uruchomena ukłau HEFA oraz zman obcąŝena. W ym przypaku przesawono opowene przebeg prąów napęć, pozwalaące ocenć właścwośc ynamczne ukłau. Perwone ne zakłaano kompensac wpływu wyŝszych harmoncznych napęć zaslaących (por. rozz. 6..3, enak okazało sę, Ŝe przy załoŝone mocy obcąŝena, wpływ szczególne 5 harmonczne napęca es zauwaŝalny. Oczywśce przy obcąŝenu o wyŝsze mocy, wpływ skłanka prąu wywołanego okszałcenem napęca na procenową zawarość harmoncznych byłby mneszy (rozz Nemne enak posanowono uwzglęnć w algoryme serowana 5 harmonczną napęca poprzez moyfkacę gałęz opowezalne za flracę 5 harmonczne prąu, pokazaną na rys. 7.8 (por. z rys Sygnały u S(5 oraz u Sq(5 zosały oblczone na posawe wykonanych pomarów mernkem akośc elekryczne, co pozwolło unknąć rozbuowy ukłau pomarowego flru hybryowego. 96

98 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Rys Schema fragmenu algorymu serowana z moyfkacą pozwalaąca na reukcę wpływu 5 harmonczne napęca na załane ukłau HEFA 7... Wynk baań la sanów usalonych UŜyce flru pasywnego o kompensac wyŝszych harmoncznych prąu sec moŝe okazać sę newysarczaące, co zosało zasygnalzowane w rozzale 3 nnesze rozprawy. W przypaku ogólnym, rzako spoykane są nsalace flrów pasywnych eyne la 7 harmonczne. Doakowo sony sae sę wypływ wyŝszych harmoncznych w napęcu sec. Na rys. 7.9 woczne są przebeg prąów la sec obcąŝane prosownkem z obornkem rezysancynym o mocy czynne 5 kw (O. Przesawony przypaek pokazue wynk połączena ukłau HEFA z wyłączoną częścą akywną,. eyne z flrem pasywnym 7 harmonczne. Jak wać na zesawenu harmoncznych, ukła w newelkm sopnu zmnesza całkową zawarość harmoncznych w prąze sec. Tłumone są harmonczne 5, oraz 3, naomas 7 harmonczna prąu es wększa po włączenu flru pasywnego. Jes o skukem wysępowana 7 harmonczne w napęcu sec (na pozome,6%. Rys Przebeg prąów obornka L,,3, prąów źróła S,,3 oraz porównane zawarośc harmoncznych. Przypaek obcąŝena O, załączony eyne flr pasywny Na rys. 7. przesawono wynk pracy zbuowanego ukłau HEFA przy akm samym obcąŝenu (O oraz przy załączone częśc akywne. Wzmocnene flru hybryowego wynosło w ym przypaku K 5. Algorym serowana uwzglęnał flracę 5,, oraz 3 harmonczne. W abel 7. zesawono zmerzone warośc prąów, mocy oraz współczynnka THD prze po włączenu urzązena. Oprócz oczywse poprawy współczynnka THD la prąów źróła (z pozomu 6% na 3,6% zauwaŝyć moŝna 97

99 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA neznaczny wzros mocy czynne po włączenu ukłau HEFA. Wzros en, na pozome klkuzesęcu waów, zwązany był ze sraam mocy w ukłaze HEFA, zarówno w częśc pasywne, ak w falownku napęca. Doakowo woczna es zmana mocy berne posawowe harmonczne, wynkaąca z poemnoścowego charakeru częśc pasywne ukłau. Znamonowa całkowa moc berna la posawowe harmonczne flru pasywnego wynos około -,5 kvar. Rys. 7.. Przebeg prąów obornka L,,3, prąów źróła S,,3 oraz porównane zawarośc harmoncznych. Przypaek obcąŝena O, załączony flr hybryowy K 5 Tabela 7. Porównane wynków pomarów prze po włączenu flru hybryowego. Przypaek obcąŝena O, K 5 (Q oznacza moc berną posawowe harmonczne S S S3 THD L THD L THD L3 S L S L S L3 P L P L P L3 Q L Q L Q L3 A A A % % % kv A kv A kv A kw kw kw kvar kvar kvar Prze 7,6 7,5 7,6 6, 6, 6,,74,74,74,66,66,66,3,8,7 Po 7,8 7,8 7,8 3,57 3,6 3,68,78,78,77,69,69,68 -,56 -,58 -,6 Rys. 7.. Porównane zawarośc harmoncznych prąu źróła przy róŝnych waroścach wzmocnena K. P przypaek la ukłau hybryowego serowanego eyne w ukłaze zamknęym. ObcąŜene O Na rys. 7. wać wpływ wzmocnena K na zawarość harmoncznych prąu sec (faza po włączenu flru hybryowego. Osan z prezenowanych przypaków (oznaczony P 98

100 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA pokazue zawarość harmoncznych przy sanarowym serowanu ukłau HEFA, zn. bez serowana w ukłaze owarym. Współczynnk THD wynósł w ym przypaku 5,9%, co moŝe okazać sę newysarczaące. Kolenym prezenowanym przypakem es praca ukłau HEFA w ukłaze z prosownkem oowym, obcąŝonym obornkem o charakerze rezysancynopoemnoścowy (O. Warość współczynnka THD la prąu L w ym przypaku es na pozome 4%. Na rys. 7. pokazano przebeg prąów oraz porównane zawarośc harmoncznych. W abel 7. zesawono wynk pomarów prze po włączenu ukłau HEFA. Na komenarz zasługue zmana warośc skueczne prąu po kompensac. Po włączenu flru hybryowego warość skueczna prąu sec spała o około 7% przy newelkm wzrośce mocy czynne. Wynkało o z uŝego uzału wyŝszych harmoncznych w warośc skueczne prąów prze kompensacą. Po załączenu ukłau HEFA uzyskano w ym przypaku współczynnk THD równy opoweno 4,7%, 3,99% oraz 4,% la kolenych prąów źróła. Rys. 7.. Przebeg prąów obornka L,,3, prąów źróła S,,3 oraz porównane zawarośc harmoncznych. Przypaek obcąŝena O, załączony flr hybryowy K 5 Tabela 7. Porównane wynków pomarów prze po włączenu flru hybryowego. Przypaek obcąŝena O, K 5 S S S3 THD L THD L THD L3 S L S L S L3 P L P L P L3 Q L Q L Q L3 A A A % % % kv A kv A kv A kw kw kw kvar kvar kvar Prze 8, 8, 8, 4,9 4,7 4,4,8,83,86,6,65,69,4,33,39 Po 7,5 7,6 7,7 4,7 3,99 4,,7,76,77,64,68,7 -,45 -,53 -,46 Osanm z prezenowanych przypaków obcąŝena es ukła z obornkem nesymerycznym. Seć zosała obcąŝona prosownkem oowym z obornkem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 3,3 kw oraz lnowym obornkem o mocy czynne kw, włączonym pomęzy fazę. Wynk pomarów zaprezenowano na rys. 7.3 oraz w abel 7.3. W przypaku fazy (O3, gze współczynnk THD prąu prze włączenem ukłau HEFA wynosł 5,% oraz 3,8%, uzyskano opoweno,33%,8%. Prze kompensacą współczynnk THD prąu źróła fazy 3 prze kompensacą wynosł 7,%, a po kompensac uzyskano warość 4,4%. Uzyskane ake warośc spowoowane było prawopoobne neokłanym owzorowanem napęca wzorcowego 99

101 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA przez falownk oraz błęam pomarowym. Błęy owzorowana napęca wzorcowego uwacznaą sę przy nŝszych (w sosunku o napęca u c generowanych napęcach wynkaą ze: spaków napęć na elemenach falownka, skończone rozzelczośc sygnału PWM, chwlowych zman napęca na konensaorze C c, wprowazonych czasów marwych w sygnałach seruących. sneą meoy kompensac wpływu wymenonych zawsk [C6], enak wykraczaą one poza zakres nnesze pracy. Rys Przebeg prąów obornka L,,3, prąów źróła S,,3 oraz porównane zawarośc harmoncznych. Przypaek obcąŝena O3, załączony flr hybryowy K 5 Tabela 7.3 Porównane wynków pomarów prze po włączenu flru hybryowego. Przypaek obcąŝena O3, K 5 S S S3 THD L THD L THD L3 S L S L S L3 P L P L P L3 Q L Q L Q L3 A A A % % % kv A kv A kv A kw kw kw kvar kvar kvar Prze 9,4 9,7 5, 5, 3,8 7,,5,,4,9,7,9 -,4,7,3 Po,9 9, 5,8,33,8 4,4,49,9,34,5,9, -,5 -,4 -,75 Doakowo na rys. 7.4 pokazano porównane przebegów prąów obornka L, prąów źróła S, oraz generowanego napęca v la prezenowanych przypaków. Napęce v es sygnałem powsałym w wynku flrac olnoprzepusowe rzeczywsego przebegu napęca v. NaleŜy zwrócć uwagę na róŝnce w kszałce generowanych napęć, wynkaące z róŝnych zawarośc harmoncznych w prąach uŝyych obornków. W przypaku obcąŝena obornkem nesymerycznym, woczna es akŝe wyŝsza amplua posawowe harmonczne w generowanym napęcu. V,8 V w sosunku o V 7, V w pozosałych przypakach. Na warość perwsze harmonczne generowanego napęca ma wpływ przee wszyskm regulaor napęca u c, co zosało opsane w rozzale 4.3. W ym przypaku oakowy wzros ampluy posawowe harmonczne es wynkem oboru paramerów flrów sygnałowych (FDP FGP na rys. 4.. W ukłaze z obcąŝenem nesymerycznym nanŝsza częsolwość sygnału S( oraz Sq( równa es Hz zwązana es ze skłaową przecwną posawowe harmonczne. Przy załoŝonych

102 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA częsolwoścach grancznych flrów sygnałowych równych 6 Hz oraz 5 Hz część skłaowe o częsolwośc Hz przeosae sę na ch wyśce, co powoue poawene sę posawowe harmonczne w sygnałach generowanych przez ukła serowana. Aby zapobec opsywane syuac, koneczne byłoby obnŝene częsolwośc granczne zasosowanych flrów sygnałowych, co z kole prowazłoby o pogorszena właścwośc ynamcznych ukłau. Rys Porównane przebegów prąów obornka L, prąów źróła S, oraz generowanego napęca v la poszczególnych przypaków obcąŝena a O, b O, c O3 Rys Wybrane przebeg prąów napęć uwzglęnaące momen uruchomena ukłau HEFA przypak, obcąŝene O

103 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA 7... Wynk baań la sanów prześcowych W ramach baań sanów prześcowych zaprezenowano przebeg zareesrowane w momenach rozruchu ukłau HEFA oraz poczas skokowych zman obcąŝena. Na rys. 7.5 pokazano wa przypak przebegów uwzglęnaących momen załączena flru hybryowego. Przesawono koleno przebeg prąu obornka L, prąu źróła S, generowanego napęca v oraz napęca na konensaorze u c. Na posawe przesawonych przebegów czas rozruchu moŝna oszacować na około 75 ms. Przy czym poprawa kszału przebegu prąu woczna es uŝ po perwszych ms. Po usalenu napęca u c, czyl po około 5 ms przebeg prąu źróła S przymue ocelowy kszał (prakyczne snusoalny. W perwszym przezale,. w perwszych ms, w prąze sec woczny es przebeg z wysoką zawaroścą 7 harmonczne, poobne ak w przypaku uŝyca eyne flru pasywnego (rys Ukła generue wey newelke napęce (blske zeru, węc pracue eyne flr pasywny. Rys Przykłaowe przebeg prąów źróła S,,3 poczas skokowe zmany obcąŝena z O4 na O oraz przebeg prąu źróła S, prąu obcąŝena L, generowanego napęca v oraz napęca u c przy ake same zmane obcąŝena Rys Przykłaowe przebeg prąów źróła S,,3 poczas skokowe zmany obcąŝena z O4 na O3 oraz przebeg prąu obcąŝena L, prąu źróła S, generowanego napęca v oraz napęca u c przy ake same zmane obcąŝena

104 7. Baana laboraoryne ukłau HEFA Kolene wynk, zaprezenowane na rys. 7.6, oyczą przypaku skokowe zmany obcąŝena. Obornkem był w ym przypaku prosownk oowy z obcąŝenem o charakerze rezysancynym o mocy czynne 3,3 kw (O4, kórą zwększono o 5 kw (O. Na przesawonych przebegach prąów źróła moŝna zauwaŝyć san prześcowy, w kórym ukła HEFA pracue neprawłowo. San en rwa około ms. Węce nformac osarczaą przebeg generowanego napęca oraz napęca na konensaorze. Wskuek skokowe zmany obcąŝena nasępue san prześcowy w flrach sygnałowych, co powoue spaek napęca na konensaorze C c (około 4 V. Na zmanę napęca reague regulaor P, kóry powoue poawene sę skłaowe posawowe harmonczne w generowanym napęcu. Osane z prezenowanych wynków oyczą skokowe zmany obcąŝena, orzymane wskuek połączena lnowego obornka rezysancynego pomęzy fazy o obornka nelnowego. Obornkem nelnowym był prosownk oowy z obcąŝenem o charakerze rezysancynym mocy czynne 3,3 kw (O4. Dołączony obornk lnowy poberał moc czynną równą kw. Poobne ak w przypaku poprzenm, woczny es san neusalony w przebegach prąów źróła, rwaący ne łuŝe nŝ ms (rys Reakca ukłau, woczna w przebegach generowanego napęca oraz napęca u c, es nna nŝ w przypaku poprzenm. Wynka o z nnego charakeru zmany oraz nnych opowez flrów sygnałowych na ę zmanę. W przebegu prąu S3 woczne es akŝe okszałcene po zmane obcąŝena, mmo Ŝ ne nasąpła zmana la e fazy. Wynka o z faku, Ŝ algorym serowana rakue ukła rófazowy całoścowo sany neusalone na wyścu flrów sygnałowych wpływaą na wszyske oblczone napęca wzorcowe. 3

105 8. Posumowane 8. Posumowane Posawowym celem rozprawy było opracowane analza hybryowego energeycznego flru akywnego, pracuącego w ukłaze z flrem pasywnym ene harmonczne. W ramach pracy powsało sanowsko laboraoryne z rófazowym ukłaem HEFA, w kórego skła wszeł energeyczny flr akywny o znamonowe mocy pozorne 6 V A flr pasywny zesroony la 7 harmonczne. Zasosowane konfgurac hybryowe, mmo nske mocy ukłau EFA, pozwolło na efekywną flracę wyŝszych harmoncznych prąów sec przy obcąŝenu obornkam nelnowym o maksymalne mocy pozorne rzęu (5 kv A. Dzęk opowenemu serowanu częśc akywne moŝlwa była flraca nnych harmoncznych poza sómą. Przeprowazone baana symulacyne (rozz. 6 laboraoryne (rozz. 7 powerzły przesawoną analzę eoreyczną ukłau szczegółowo opsaną w rozzale 5. Przy załoŝone mocy pozorne ukłau EFA oraz napęcu u c równym 6 V uzyskano współczynnk THD prąów sec na pozome (3,5 4% przy THD prąów obornka ochozącym o 4%. W przypaku energeycznego flru akywnego, pracuącego bez flru pasywnego, uzyskane ych samych wynków wązałoby sę z zasosowanem ukłau o znaczne wększe mocy pozorne (około 3 kv A. sone, bo o warośc 65 V, wzrosłoby akŝe wymagane napęce u c ukłau EFA, co oakowo ponosłoby koszy konsrukc ukłau. Teza sformułowana na wsępe nnesze rozprawy zosała węc powerzona, a posawone cele pracy zrealzowane. Uzyskane wynków w posac symulac baań laboraorynych moŝlwe było zęk przesawone w rozzałach 4 5 częśc eoreyczne. sonym elemenem rozwaŝań eoreycznych es analza zaproponowanego algorymu serowana la ukłau hybryowego z flrem pasywnym ene harmonczne. W ramach analzy wyprowazony zosał moel częsolwoścowy ukłau zęk czemu moŝlwe było wykreślene ego charakerysyk flracynych w zaleŝnośc o obranych paramerów algorymu serowana flru pasywnego. Wyprowazene moelu częsolwoścowego poprzezone było analzą eoreyczną uŝye meoy eekc wyŝszych harmoncznych, kóra wykorzysue przekszałcene q. Na uwagę zasługue akŝe przeprowazona analza sablnośc ukłau oraz przesawony sposób wyznaczana kryycznego wzmocnena flru hybryowego. Pokazana w rozzale 5.6 analza wraŝlwośc pozwolła naomas na ocenę wpływu zman warośc elemenów flru pasywnego na właścwośc flracyne ukłau HEFA. Zosały wyprowazone zaleŝnośc analyczne, pozwalaące oblczyć maksymalne zmany 4

106 8. Posumowane współczynnka łumena wyŝszych harmoncznych przy załoŝonych paramerach oraz waroścach oleranc uŝyych elemenów pasywnych. Symulacę proponowanego rozwązana przeprowazono przy zasosowanu cągle eszcze mało znanego nerfesu SLPS, pozwalaącego na enoczesną symulacę w śroowsku PSpce Malab/Smulnk. Dzęk emu część opowezalną za serowane ukłau zamoelowano w Smulnk, naomas pozosałą część w śroowsku PSpce. MoŜlwe było zaem wykorzysane moel PSpce uŝyych w realzac fzyczne elemenów półprzewonkowych przy sosunkowo okłanym owzorowanu ukłau serowana. W przesawonych baanach laboraorynych, oprócz analzy właścwośc flracynych hybryowego energeycznego flru akywnego, zwrócono uwagę na właścwośc ynamczne ukłau. Zaprezenowano wynk baań przy skokowych zmanach mocy obcąŝena oraz pokazano przebeg prąów napęć poczas rozruchu urzązena. Czas rwana sanu prześcowego, wynkaącego ze zmany obcąŝena, oszacowano na ne węce nŝ ms. Czas rozruchu ukłau wynosł naomas mne nŝ 5 ms. Uzyskane akch wynków było moŝlwe zęk opowenemu oborow paramerów flrów sygnałowych w algoryme serowana oraz paramerów regulaora napęca u c. Wszyske orzymane wynk baań laboraorynych były zgone z wynkam orzymanym na roze analyczne symulacyne, co powerzło poprawność zasosowanego moelu kompuerowego hybryowego energeycznego flru akywnego. Dalsze prace oyczące przesawonych w rozprawe zaganeń mogą być prowazone w nasępuących kerunkach: zasosowane nnych meo eekc wyŝszych harmoncznych w ukłaze serowana ukłau HEFA, np. sec neuronowych czy flrów aapacynych, porównane właścwośc ukłau HEFA z klasycznym regulaorem P w obwoze serowana napęcem u c regulaorem wykorzysuącym logkę rozmyą, poprawa okłanośc owarzana napęć wzorcowych ukłau HEFA poprzez kompensacę spaków napęć na elemenach przekszałnka czasów marwych w sygnałach bramkowych, opracowane srukury serowana hybryowego energeycznego flru akywnego z moŝlwoścą aapacyne kompensac mocy berne posawowe harmonczne, przeprowazene baań oyczących moŝlwośc zasosowana opsanego ukłau HEFA w ak zwanych mkro secach (mcrogr. Opsana w nnesze pracy konfguraca hybryowego energeycznego flru akywnego oraz opracowana meoa ego serowana mogą być posawą o wroŝena sanowć alernaywę o sosunkowo koszownych ukłaów EFA. 5

107 Sps leraury Sps Leraury [A] [A] [A3] [A4] [A5] [A6] Arkowsk T., Buła D., Pasko M.: Zasosowane nerfesu SLPS o analzy algorymu serowana energeycznym flrem akywnym, MS 6,, Koścelsko, sr. 4 Arkowsk T., Buła D., Pasko M.: Usng SLPS nerface n smulaon moel of Acve Power Fler wh precon conrol, CPEE, Lázně Kynžvar Czech Republc, pp. 4 Akag H: Moern acve flers an raonal passve flers, Bullen of he Polsh Acaemy of Scences, Techncal Scences, vol. 54, vol. 3, 6, pp Akag H., Kanazawa Y., Nabae A.: Generalze Theory of he nsananeous Reacve Power n Three Phase Crcus, PEC'83 n. Power Elecroncs Conf., Tokyo, Japan, 983, pp Akag H., Kanazawa Y., Nabae A.: nsananeous Reacve Power Compensaor Comprsng Swchng Devces whou Energy Sorage Compenens, EEE Trans. nusry Applc., vol., no 3, 984, pp Akag, H., Kono, R.: A Transformerless Hybr Acve Fler Usng a Three Level Pulse wh Moulaon (PWM Converer for a Meum Volage Moor Drve, EEE Trans. Power Elecron., vol. 5, no. 6,, pp [A7] Akag H., Nabae A., Aoh S.: Conrol Sraegy of Acve Power Flers Usng Mulple Volage Source PWM Converers, EEE Trans. nusry Applc., vol. A, no. 3, 986, pp [A8] [A9] Akag H., Waanabe E.H., Arees M.: nsananeous Power Theory an Applcaons o Power Cononng, Wley EEE Press, 7 Arrllaga J., Wason N.R.: Power sysem harmoncs, Secon Eon, John Wley & Sons, 3 [A] Asmnoae L., Blaaberg F., Hansen S.: Deecon s key Harmonc eecon mehos for acve power fler applcaons, EEE n. Appl. Mag., vol. 3, 7, pp. 33 [A] Asmnoae L., Wechowsk W., Blaaberg F., Krzeszowak T., Kera B.: A New Conrol Srucure for Hybr Power Fler o Reuce he nverer Power Rang, EEE nusral Elecroncs, ECON 6 3n Annual Conference, 6 Nov. 6 Pars, pp [B] Baggn A.: Hanbook of Power Qualy, John Wley & Sons, 8 [B] [B3] [B4] Basc D., Ramsen V.S., Muk P.K.: Hybr fler conrol sysem wh aapve flers for selecve elmnaon of harmoncs an nerharmoncs, EE Proceengs Elecrc Power Applcaons, vol. 47, no. 4,, pp Bayn S.S.: Mahemacal Mehos n Scence an Engneerng, John Wley & Sons, 6 Bhaacharya S., Cheng P., Dvan D.: Hybr soluons for mprovng passve fler performance n hgh power applcaons, EEE Trans. n. Appl., 33, no. 3, 997, pp

108 Sps leraury [B5] [B6] [B7] [B8] [B9] Bhaacharya S., Dvan D.J.: Synchronous frame base conroller mplemenaon for a hybr seres acve fler sysem, EEE/AS Conf. Rec., 995, pp Bhaacharya S., Dvan D.M., Baneree B.: Acve fler soluons for uly nerface, Proc. of EEE SE '95, vol., 995, pp Bhaacharya S., Frank T.M., Dvan D.M., Baneree B.: Acve fler sysem mplemenaon, EEE n. Applca. Mag., vol. 4, 998, pp Bollen M.H.J., Gu.Y.H.: Sgnal Processng of Power Qualy Dsurbances, Wley/EEE Press, 6 Buła D.: Algorym serowana hybryowym energeycznym flrem akywnym w ukłaze z flrem pasywnym la ene wybrane harmonczne, WD 8, Kazmerz Dolny, wrzeseń 8, Prace nsyuu Elekroechnk, zeszy 36, 8, sr [B] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: WraŜlwość w ukłaach rófazowe kompensac pasywne, Waomośc Elekroechnczne, nr 3, 6, sr. 3 6 [B] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: Zaganene wraŝlwośc w hybryowych flrach akywnych, X Konferenca ZKwE 6, Poznań, Kweceń 6, sr. 5 6 [B] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: Analza wraŝlwośc hybryowych flrów akywnych w ukłaach rófazowych, XXX C SPETO, Usroń, Ma 6, om, sr [B3] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: Opmzaon of me elays n Acve Power Fler conrol algorhm, Vh W CPEE, Wlkasy 7, Przeglą Elekroechnczny Konference, nr, 7, sr. 5 [B4] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: Ukła serowana energeycznego flru akywnego z procesorem sygnałowym TMS3F8, Waomośc Elekroechnczne, nr, 7, sr [B5] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: Analza algorymu serowana energeycznym flrem akywnym z wykorzysanem pakeu PSpce, Elekronka Nr, 9, sr. 8 [B6] Buła D., MacąŜek M., Pasko M.: Hybryowy energeyczny flr akywny z uproszczonym flrem pasywnym, WZEE 8, Bałysok BałoweŜa, wrzeseń 8. Przeglą elekroechnczny, nr 6, 9, sr. 4 [B7] Buła D., Pasko M.: Hybryowy energeyczny flr akywny w ukłaze z flrem pasywnym la ene harmonczne, Przeglą Elekroechnczny, nr, 9, sr [B8] Buła D., Pasko M.: Passve an Hybr Flers uner Dsore Source Conon, AMTEE 9, Cheb Czech Republc, pp. V 9 V. ACTA TECHNCA, vol. 54, no. 4, 9, pp [B9] Buła D., Pasko M.: Sensvy Problem of Hybr Acve Power Fler wh Sngle Tune Passve Fler, h nernaonal Workshop CPEE, Waplewo 9, Przeglą Elekroechnczny, nr,, pp [B] Buła D., Pasko M.: Hybr Power Fler wh Sngle Tune Passve Fler Dynamcal Properes, nernaonal School on Nonsnusoal Currens an Compensaon, X SNCC, Łagów, (EEE.9/SNCC..5545, pp

109 Sps leraury [C] Chang W.K., Gray W.M., Samoy M.J.: Conrollng harmonc volage an volage soron n a power sysem wh mulple acve power lne cononers, EEE Trans. Power Del., vol., no. 3, 995, pp [C] Chen W.K.: The Crcus an Flers Hanbook, CRC Press, 995 [C3] [C4] [C5] [C6] [C7] [C8] Chen Q., Chen Z., McComck M.: The applcaon an opmzaon of C-ype fler n a combne harmonc power fler, Proc. of PESC 4, vol., 4, pp Cheng P.T., Bhaacharya S., Dvan D.: Hybr soluons for mprovng passve fler performance n hgh power applcaons, Proc. of EEE APEC, 996, pp Choe G. H., Wallace A. K., Park M. H.: Conrol echnque of acve power fler for harmonc elmnaon, reacve power conrol, Conf. Rec. EEE AS Annu. Meeng, 988, pp Cho J., Yong, S., Sul S.: nverer oupu volage synhess usngnovel ea me compensaon, Proc. EEE Apple Power an Elecroncs Conf., 994, pp. 6 Cohen J., De León F. Hernánez L. M.: Physcal me oman represenaon of powers n lnear an nonlnear elecrcal crcus, EEE Trans. Power Del., vol. 4, 999 pp Czarneck, L.S.: Moce w obwoach elekrycznych z nesnusoalnym przebegam prąów napęć, Ofcyna Wyawncza Polechnk Warszawske, 5 [D] De Doncker R., Szczesny P.: Acve fler conrol, Une Saes Paen 5,648,894, July 5, 997 [D] [D3] [D4] De Leon, F., Cohen, J.: Dscusson of nsananeous Reacve Power p q Theory an Power Properes of Three Phase Sysems, EEE Trans. Power Del., vol. 3, no. 3, 8, pp Depenbrock M., The FBD meho, a generally applcable ool for analyzng power relaons, EEE Trans. Power Sys., vol. 8, 993, pp Dębowsk K., Pasko M.: Symmerzaon of asymmercal hree phase loa supple from non eal peroc nonsnusoal volage source usng smplfe srucure of he compensaor, COMPEL, Vol. 4, No., 5, pp [D5] Dębowsk K., Pasko M.: A Meho for Opmzaon of he Workng Pon of he n phase (n wre Sysems wh Nonlnear Loas, Proc. of XX Symposum Elecroamgnec Phenomena n Nonlnear Crcus EPNC, 6, Marbor, Slovena, pp. 99 [D6] [D7] [D8] [E] Dębowsk K., Pasko M.: The Deermnaon of Acve Currens n he (n wre Sysems wh Nonlnear Loas as he Soluon of an Opmzaon Problem, Proc. of V nernaonal Workshop Compuaonal Problem of Elecrcal Engneerng CPEE, 6, Oesssa, Ukrane, pp Das, J.C.: Passve flers poenales an lmaons, EEE Trans. on nusry Applc., vol. 4, no., 4, pp. 3 4 Dresen J., Belmans R.: Acve power fler conrol algorhms usng wavele base power efnons, Proc. of HQPC, vol.,, pp Ensln J.H.R., Van Wyk J.D.: Measuremen an compensaon of fcous power uner nonsnusoal volage an curren conons, EEE Trans. nsrum. Meas., vol. 37, no. 4, 988, pp

110 Sps leraury [F] [F] [F3] [F4] [F5] [F6] [F7] [G] [G] [G3] [H] [H] [H3] [] Fassbner S.: Power Qualy Applcaon Gue, Harmoncs Passve Flers, Leonaro Power Qualy nave ( 3 Ferrero A., Super Furga G., A new approach o he efnon of power componens n hree phase sysems uner nonsnusoal conons, EEE Trans. nsrum. Meas., vol. 4, no. 3, 99, pp Ferrero A., Gulan L., Wllems J.L.: A New Space Vecor Transformaon for Four Conucor Sysems, ETEP Vol., No. 3,, pp Frl A.: The acve power fler operaon uner he sore supply volage, Power Elecroncs an Applcaons, 5, pp. Fryze S.: Acve, reacve an apparen power n non snusoal sysems, Przeglą Elekroechnczny, nr 7, 93, sr Fua H., Akag H.: A praccal approach o harmonc compensaon n power sysems Seres connecon of passve an acve flers, EEE Trans. n. Appl., 7, no 6, 99, pp. 5 Fuchs E., Masoum M.A.S.: Power Qualy n Power Sysems an Elecrcal Machnes, Elsever/Acaemc Press, 8 Grgsby L.L. : Power Sysems, Elecrc Power Engneerng Hanbook, Secon Eon,, CRC Press, 6 Guerrez.J., Barak G., Baumer N., Defa B., Dussar M., Farrell F., Graser C., Snclar J., Sar D., Mazzon M.: Power qualy n European elecrcy supply neworks s eon. Techncal repor, Eurelecrc, Brussels, Gyugy L., Srycula E.: Acve ac power fler, EEE Trans.nusry Applcaons, 976, pp Hanzelka Z., Klempka R.: Pasywne flry wyŝszych harmoncznych, Elekro nfo, nr 6/, sr. 5 Hong Y.-Y., Hsu Y.-L., Chen Y.-T.: Three-phase acve power lne cononer plannng, EE Proceengs - Generaon, Transmsson an Dsrbuon, vol. 45, no. 3, 998, pp Hossen S.H., Nour T., Sabah M.: Power qualy enhancemen usng a new hybr acve power fler uner non eal source an loa conons, Power & Energy Socey General Meeng, 9. PES '9, pp. 6 nzunza, R., Akag, H.: A 6.6 kv ransformerless shun hybr acve fler for nsallaon on a power srbuon sysem, EEE Trans. Power Elecron., vol., no. 4, 5, pp [J] Jacobsen E., Lyons R.: The Slng DFT, EEE Sgnal Processng Magazne, 3, pp [J] [J3] Jan Wu, Na He, Danguo Xu: A KV shun hybr acve fler for a power srbuon sysem, Apple Power Elecroncs Conference an Exposon, APEC 8, pp Jang Y., Chen Y.: Neural Nework Conrol Technques of Hybr Acve Power Fler, Arfcal nellgence an Compuaonal nellgence, 9. AC '9., vol. 4, pp

111 Sps leraury [J4] [J5] [K] Jou H. L., Wu J. C., Chang Y. J., Feng Y. T.: A Novel Acve Power Fler for Harmonc Suppresson. EEE Trans. Power Del., vol., no., 5, pp Junlng Chen, Yaohua L, Xnan Jang, Dongq Zhu: Fuzzy Proporonal Repeve Conrol for Curren rackng of Hybr Acve Power Fler, 33r Annual Conference of he EEE nusral Elecroncs Socey, ECON 7, pp Kohaa M.: Novel compensaor usng sac nucon hyrsors for reacve power an harmoncs, Proc. of PESC 88, 988, pp [K] Kowalsk Z. Jakość energ elekryczne, Wyawncwa Polechnk Łózke, 7 [K3] [K4] [L] [L] [L3] [L4] Kremens Z., Soberask M.: Analza sysemów elekroenergeycznych, Wyaw. Naukowo Technczne, 996 Kusers N.L., Moore W.J.M.: On he efnon of reacve power uner non snusoal conons, EEE Trans. Power App. Sys., vol.pas 99, no. 3, 98, pp Laavar M., Masoum M.A.S.: Genecally Opmze Fuzzy Placemen an Szng of Capacor Banks n Dsore Dsrbuon Neworks, EEE Trans. Power Del., vol. 3, no., 8, pp Lewanowsk M., MacąŜek M., Pasko M.: Zasosowane pakeu Malab/Smulnk o opymalzac rozpływu harmoncznych w wybranych fragmenach sec elekroenergeyczne. Kwaralnk Elekryka nr, (w ruku Luo A., Shua Z., Zhu W., Fan R., Tu C.: Developmen of hybr acve power fler base on he aapve fuzzy vng frequency conrol meho, EEE Trans. Power Del., vol. 4, no., 9, pp Luo A., Shua Z., Shen Z.J., Zhu W., Xu X.: Desgn conseraons for mananng c se volage of hybr acve power fler wh necon crcu, EEE Trans. Power Elecron., vol. 4, no., 9, pp [M] MacąŜek M., Lewanowsk M., Pasko M.: Sysemy esowe la porzeb analzy harmoncznych w ukłaach zaslaących zaweraących energeyczne flry akywne. Arykuł yskusyny. Energeyka nr,, sr [M] MacąŜek M., Pasko M.: Preykca w ukłaach serowana energeycznych flrów akywnych, Przeglą Elekroechnczny nr 4,, sr [M3] Manson J., Targosz R.: European Power Qualy Survey Repor, Leonaro Energy ( energy.org 8 [M4] Mkołauk K., Toboła A.: Slng Moe Observer for acve power flers, Przeglą Elekroechnczny, nr 4, 9, pp [M5] Mkołauk, Toboła A.: Average Tme varyng Moels of Acve Power Flers, Przeglą Elekroechnczny, nr,, pp [N] [N] Nakama T., Tamura M., Masaa E.: Compensaon of nonsaonary harmoncs usng acve power fler wh Prony s specral esmaon, Proc. of PESC 88, vol., 988, pp Nabae A.,Tanaka T.: A new efnon of nsananeous acve reacve curren an power base on nsananeous space vecors on polar coornaes n hree phase crcus, Proc. of PES 96, 996, pp

112 Sps leraury [N3] [P] [P] [P3] Newman M.J., Zmoo D.N., Holmes D.G.: Saonary frame harmonc reference generaon for acve fler sysems, EEE Trans. n. App., vol. 38, no. 6,, pp Parees H.K.M., Marafao F.P., a Slva L.C.P.: A comparave analyss of FBD, PQ an CPT curren ecomposons Par : Three phase four wre sysems, EEE Buchares PowerTech, 9, pp. 6 Pasko M.: Dobór kompensaorów opymalzuących warunk pracy źróeł napęć enofazowych welofazowych z przebegam okresowym okszałconym, Z. N. Pol., Śl. Elekryka, z. 35, monografa hablacyna, Glwce, 994. Pasko M.: Ops właścwośc energeycznych, energeyczno akoścowych obwoów elekrycznych z przebegam nesnusoalnym okresowym, Przeglą Elekroechnczny, nr 5s,, sr. 3 4, [P4] Pasko M., Buła D.: Hybryowe energeyczne flry akywne, Przeglą Elekroechnczny, nr 7/8, 7, sr. 5 [P5] [P6] [P7] [P8] [P9] Pasko M., Buła D.: Hybr acve power fler uner sore volage sysem conons, XXX C SPETO, Usroń, Ma 9. pp. 7 8 Pasko M., Lange A.: Wpływ pracy peców łukowych nukcynych na akość energ elekryczne moŝlwośc e poprawy, Przeglą elekroechnczny, nr 6, 9, sr Pasko M., MacąŜek M., Buła D.: Rola flrów sygnałowych w ukłaach serowana energeycznych flrów akywnych, WZEE 7, Przeglą Elekroechnczny, nr 6, 8, sr. 4 Pasko M., MacąŜek M., Buła D.: Dekompozyca skłaowych mocy chwlowe w ukłaach serowana energeycznych flrów akywnych, X Sympozum PPEEm 7, gruzeń 7, sr Pasko M., MacąŜek M., Buła D.: Performance an Accuracy Comparson of Fxe an Floang Pon Realzaons of he Acve Power Fler Conrol Algorhm, X SNCC 8, Łagów, Czerwec 8, Przeglą Elekroechnczny, nr, 9, (EEE.9/SNCC , pp [P] Pasko M., Walczak J.: Opymalzaca energeyczno akoścowych właścwośc obwoów elekrycznych z przebegam okresowym nesnusoalnym, Z. N. Pol. Śl. Elekryka, z. 5, monografa, Glwce, 996. [P] Park R.H.: Two Reacon Theory of Synchronous Machnes, AEE Transacons 48, 99, pp [P] Peng, F.Z.: Harmonc sources an flerng approaches, EEE nusral Applcaon Magazne, vol. 7,, pp. 8 5 [P3] Peng F. Z., Akag H., Nabae A.: A novel harmonc power fler, Proc. of EEE PESC 88, 988, pp [P4] Peng, F.Z., Akag, H., an Nabae, A.: A new approach o harmonc compensaon n power sysems A combne sysem of shun passve an seres acve flers, EEE Trans. n. Appl., 6, no. 6, 99, pp [P5] Peng F. Z., Akag H., Nabae A.: Compensaon characerscs of he combne sysem of shun passve an seres acve flers, EEE Trans. n. Appl., vol. 9, no., 993, pp. 44 5

113 Sps leraury [P6] Peng F.Z., La J.S.: Generalze nsananeous reacve power heory for hree phase power sysems, EEE Trans. nsrum. Meas., vol. 45. no., 996, pp [P7] Peng F.Z., Tolber L.M.: Compensaon of nonacve curren n power sysems Defnons from a compensaon sanpon, Proc. of PES,, pp [P8] Perera, R.R., a Slva, C.H., a Slva, L.E.B., Lamber Torres, G.: Applcaon Of Aapve Flers n Acve Power Flers, Power Elecroncs Conference. COBEP '9, Brazl, 9, pp [P9] Próg S.: Energeyczne flry akywne kompensaory posawowe harmonczne prąu bernego STATCOM serowane we współrzęnych wruących q, Jakość UŜykowane Energ Elekryczne, rok:, T. 7, z., sr. 9 6 [P] Polyann A.D., Manzhrov A.V.: Hanbook of Mahemacs for Engneers an Scenss, 6, Chapman & Hall/CRC Press [R] [R] [R3] [R4] [S] [S] [S3] [S4] [S5] [S6] [S7] Rechka S., Nganu E., Janhong Xu, Scar P.: A comparave suy of harmonc eecon algorhms for acve flers an hybr acve flers, Power Elecroncs Specalss Conference,. PESC, vol., pp Rvas, D., Moran, L., Dxon, J., Espnoza, J.: A smple conrol scheme for hybr acve power fler, EEE PESC,, pp Roseno J.A, Bachller A., Gomez A.: Applcaon of Self Tune Kalman Flers o Conrol of Acve Power Flers, Proc. of he EEE PowerTech'7, 7, pp Rosseo L., Ten P.: Evaluaon of nsananeous power erms n mul phase sysems: Technques an applcaons o power cononng equpmen, Proc. of ETEP 94, vol. 4, 994, pp Sasak H., Macha T.: A New Meho o Elmnae AC Harmonc Currens by Magnec Flux Compensaon, EEE Trans. Power Appl. Sys., vol. PAS 9, vol. 5, 97, pp. 9 9 van Schoor G., van Wyk J. D., Shaw. S.: Tranng an opmzaon of an arfcal neural nework conrollng a hybr power fler, EEE Trans. n. Elecron., vol. 5, no. 3, 3, pp Sngh B., Verma V., Chanra A., A Hae K.: Hybr flers for power qualy mprovemen, EE Proc. Gener. Transm. Dsrb, vol. 5, no. 3, 5, pp Sozańsk K.P.: mprovemen of he shun acve power fler ynamc performance, Power Elecroncs Specalss Conference, PESC 8, pp Sozańsk K., Srzeleck R., Kempsk A.: Dgal conrol crcu for acve power fler wh mofe nsananeous reacve power conrol algorhm, Power Elecroncs Specalss Conference, PESC,, vol., pp Sozańsk K., Szcześnak P.: Algorym serowana równoległym flrem akywnym z zasosowanem flrac ypu slng DFT, Przeglą Elekroechnczny, nr 6, 4, sr Sranhumrong S., Akag H.: A meum volage ransformerless AC/DC power converson sysem conssng of a oe recfer an a shun hybr fler, EEE Trans. nusry Applc., vol. 39, no. 3, 3, pp

114 Sps leraury [S8] [S9] Srzeleck R., Benysek G.: Power flow n ypcal seres parallel hybr flers opologes, Power Qualy an Supply Relably Conference, PQ 8, pp. 5 8 Srzeleck R., Benysek G., Jarnu M.: Power qualy cononers wh mnmum number of curren sensor requremen, Przeglą Elekoechnczny, nr, 8, pp [S] Srzeleck R., Supronowcz H.: Flraca harmoncznych w secach zaslaących prąu przemennego, Wyawncwo Aam Marszałek, 998 [S] Srzeleck R., Wocechowsk M.: New conrol sysem of he shun acve power fler, Przeglą Elekoechnczny, nr, 8, pp [S] Sung J. H., Park S., Nam, K.: New hybr parallel acve fler confguraon mnmsng acve fler sze, EE Proceengs Elecrc Power Applcaons, vol. 47, no.,, pp [S3] Szlosek M., Śwąek B., Hanzelka Z. Beń A.: Applcaon of neural neworks o volage flucuaons measuremen a proposal for a new flckermeer, h C Harmoncs an Qualy of Power, 4, pp , [S4] Škramlík J., Tlusý J., Valouch V.: Conrol sraegy of hybr power fler uner surbe volage sysem conons, EEE 5h Convenon of Elecrcal an Elecroncs Engneers n srael, 8. EEE 8. pp. 5 9 [S5] Śwąek B., RogoŜ M., Hanzelka Z., Power sysem harmonc esmaon usng neural neworks, Elecrcal Power Qualy an Ulsaon, EPQU 7, pp. 8 [T] [T] [T3] [T4] [T5] [T6] [V] [V] [V3] Takea M., kea K., Tomnaga Y.: Harmonc curren compensaon wh acve fler, n Proc. of he EEE/AS Annual Meeng, 987, pp Tangheeraaroonwong W., Haaa T., Waa K, Akag H.: Desgn an performance of a ransformerless shun hybr fler negrae no a hree phase oe recfer, EEE Trans. Power Elecron., vol., no. 5, 7, pp Tao Q., Lu K., Zha X.,Chen Q.: The opology an conrol of a new hybr power fler, 37h EEE Power Elecroncs Specalss Conference, 6, PESC '6, pp. 6 Tarek M., Mekhlef S., Rahm N.A.: Applcaon of aapve noch fler for harmoncs currens esmaon, Power Engneerng Conference, PEC 7, pp.36 4 Targosz R., Manson J.: PAN European LPQ power qualy survey, 9h nernaonal Conference on Elecrcy Dsrbuon, Venna,CRED 7 Ten P., Teesch E., Maavell P.: Opmzaon of Hybr Flers for Dsrbue Harmonc an Reacve Compensaon, Power Elecroncs an Drves Sysems, PEDS 5, vol., pp Valez A.A., Escobar, G., Marnez Moneano, M.F.: A moel base conroller for a hybr power fler o compensae harmonc soron n unbalance operaon, Power Elecroncs Specalss Conference, PESC 8, pp Varquez J.R., Sameron P.: Acve power fler conrol usng neural nework echnologes, Proc. EE Elec. Power Appl., vol. 5, no., 3, pp Varschavsky A., Dxon J., Roella M., Moran L.: Cascae Nne-Level nverer for Hybr-Seres Acve Power Fler, Usng nusral Conroller, EEE Trans. nusral Elecroncs, vol. 57, no. 8,, pp

115 Sps leraury [W] Walczak J., Pasko M.: Meoy opymalzacyne w eor mocy obwoów z przebegam nesnusoalnym. Arykuł monografczny. ZN.Pol.Śl. Elekryka, Nr 4, Glwce 994, sr. 85. [W] Wang Dazh, Ge Shua, L Jun, Wang Bo, Song Kefeng, Lu Xaol, L Yq: Hybr acve power fler DC bus conrol base on ouble fuzzy conrol, Compuaonal nellgence an Naural Compung Proceengs (CNC, vol.,, pp [W3] Wenn Da, Tayang Huang, Na Ln: Sngle Phase Shun Hybr Acve Power Fler Base on ANN, Fuzzy Sysems an Knowlege Dscovery, FSKD 7. vol., pp [W4] Wllems J.L.: A new nerpreaon of he Akag Nabae power componens for nonsnusoal hree phase suaons, EEE Trans. nsrum. Meas., vol. 4, 99, pp [W5] Wocechowsk D., Srzeleck R.: Precve conrol of acve fler sysem wh LCL couplng crcu, Power Elecroncs Conference, PEC, pp [X] [Y] Xaoe S., Junmng Z.; Zhaomng Q,; Peng, F.Z.: The esgn an research of he Hybr Acve Power Flers, EEE h Workshop on COMPEL,, pp. 6 Yu K.K.C., Wason N.R., Arrllaga J.: An aapve Kalman fler for ynamc harmonc sae esmaon an harmonc necon rackng, EEE Trans. Power Delvery, vol., no., 5, pp Normy, noy [Nn] PN EN 6 3, Kompayblność elekromagneyczna (EMC. Dopuszczalne pozomy ems harmoncznych prąu (fazowy prą zaslaący obornka mneszy lub równy 6 A [Nn] PN EN 6 3, Kompayblność elekromagneyczna (EMC. Pozomy opuszczalne. Pozomy opuszczalne ems harmoncznych prąu la obornków o znamonowym prąze fazowym >6 A <75 A, przyłączonych o publczne sec zaslaące nskego napęca. [Nn3] EEE Sanar 59 99, Recommene Pracces an Requremens for Harmonc Conrol n Elecrcal Power Sysems, The nsue of Elecrcal an Elecroncs Engneers, 993 [Nn4] PN EN 6 4 7, Kompayblność elekromagneyczna (EMC. Meoy baań pomarów. Ogólny przewonk oyczący pomarów harmoncznych nerharmoncznych oraz sosowanych o ego celu przyrząów pomarowych la sec zaslaących przyłączonych o nch urzązeń [Nn5] PN EN 6 4 3, Kompayblność elekromagneyczna (EMC. Meoy baań pomarów. Meoy pomaru akośc energ [Nn6] Noa kaalogowa RF49PbF, PD 97B, nernaonal Recfer, [Nn7] Noa kaalogowa TMS3F8335, SPRS439H, Texas nsrumens, [Nn8] Noa kaalogowa LEM LA 55 P/SP, 959/3, LEM, [Nn9] Noa kaalogowa LV 5 P, 985/4, LEM, [Nn] C Real-Tme Mcroconrollers, SPRB76, Texas nsrumens, 4

116 Doak Doaek D W oaku zaprezenowane zosały rysunk przesawaące wmo harmoncznych w poszczególnych eapach meoy wyznaczana wyŝszych harmoncznych z zasosowanem przekszałcena q opsane w rozzale 4. Rys. D.. Wmo harmoncznych w poszczególnych eapach meoy wyznaczana wyŝszych harmoncznych la ukłau symerycznego Rys. D.. Wmo harmoncznych w poszczególnych eapach meoy wyznaczana 5 harmonczne la ukłau symerycznego 5

117 Doak Rys. D.3. Wmo harmoncznych w poszczególnych eapach meoy wyznaczana wyŝszych harmoncznych la ukłau nesymerycznego Na kolenych rysunkach pokazano wmo la poszczególnych eapów wyznaczana wyŝszych harmoncznych (rys. D. oraz 5 harmonczne (rys. D. la ukłau symerycznego wyŝszych harmoncznych la ukłau nesymerycznego (rys. D.3. Zasosowano nasępuące oznaczena: αβ przekszałcene Clarke, αβ - owrone przekszałcene Clarke, q (n przekszałcene Park a la pulsac n q - (n owrone przekszałcene Park a la pulsac n FDP, FGP flraca olno- górnoprzepusowa 6

118 Doak 7 Doaek D W oaku przesawono owó zaleŝnośc (4.56 nezbęne o wyznaczena moelu częsolwoścowego meoy wyznaczana wyŝszych harmoncznych z zasosowanem przekszałcena q. NaleŜy pokazać, Ŝe prawzwa es zaleŝność: ( ( ( ( ( ( ( ( ' ' cos sn sn cos ' ' cos sn sn cos β β α n α n n, (D. co opowaa posac zespolone: ( [ ] ( n n n αβ - αβ - e e, (D. a o z kole posac ogólne: ( [ ] ( x f x x f x n x x n n a e e a a. (D.3 Dowó Na posawe wzoru Lebnza [B3, P] la n-e pochone loczynu funkc: ( ( [ ] ( ( n k k n k n k k n n x x g x x f k n x g x f x, (D.4 gze: k n - symbol Newona, moŝna zapsać: ( [ ] ( ( n k k n x k n k k x n n x x x f k n x f x a a e e, (D.5 co ae: ( [ ] ( n k k n k k x x n n x x f k n x f x a a a e e. (D.6

119 Doak 8. Sosuąc zaps: ( ( x f x x x f n n n, (D.7 orzymuemy: ( [ ] ( x f x k n x f x n k k k n x x n n a a a e e. (D.8 Nasępne na posawe werzenu o wumane (n-e poęze wumanu: ( n k k k n n y x k n y x, (D.9 moŝna zapsać: ( [ ] ( x f x x f x n x x n n a e e a a. (D. c.b..o.

120 Doak Doaek D3 W oaku przesawono wyprowazene uŝyego w rozzale 5.3 moelu ukłau regulac napęca u c (rys. D3.. Rys. D3.. Moel ukłau regulac napęca u c Na posawe algorymu serowana (rys. 5., skłank prąów α, β zwązane z regulowanym napęcem u c wynoszą: β( u cos sn ( sn( ( cos( α( uc c gze u skłank w os q zwązany z regulowanym napęcem u c. q( c Po przekszałcenu owronym Clarke osaemy: q( u c, (D3. ( uc ( uc 3( uc 3 q( uc sn sn sn( ( π / 6 sn( cos( π / 6 cos( ( π / 6 sn( cos( π / 6 cos( α(u c β(uc q( uc sn( 3 sn 3 sn q(u cos c 3 cos ( cos( ( cos( sn( ( π / 6 ( π / 6. (D3. W efekce końcowym, skłank generowanych napęć, zwązane z regulowanym napęcem u c wynoszą: v v v ( u ( u 3( u c c c K ( u ( u 3( u c c c K 3 q( u c cos( π/ ( π/3 π/ cos (. (D3.3 cos π/3 π/ Pamęaąc załoŝene, Ŝe sygnał referencyny cos( es zsynchronzowany z napęcem posawowe harmonczne perwsze fazy oraz przymuąc, Ŝe flr pasywny la posawowe harmonczne ma charaker poemnoścowy, moŝna zapsać równane prąów flru pasywnego la posawowe harmonczne w posac: 9

121 Doak F( F( F3( F( cos( π/ ( π/3 π/ cos (. (D3.4 cos π/3 π/ Zakłaaąc sosunkowo wolne zmany sygnału u, moŝna zapsać wzór na moc czynną posawowe harmonczne ukłau EFA, przy załoŝenu braku sra mocy w przekszałnku: q( c P K. (D3.5 ( 3 F q( uc Na e posawe moŝna polczyć całkową zmanę energ ukłau EFA w czase : Z ruge srony zmana energ na konensaorze wynos: wc 3 F K q( u. (D3.6 c w c Ccuc CcU c(ref Cc( uc U c(ref ( uc U c(ref. (D3.7 gze u c chwlowe napęce na konensaorze. Przy sosunkowo newelkch zmanach napęca na konensaorze, moŝna załoŝyć, Ŝe: co ae: U c(ref u U, (D3.8 c c(ref w ( C U u. (D3.9 c C cu c(ref u c U c(ref c c(ref c Porównuąc równana (D3.9 (D3.6 oraz sosuąc przekszałcene Laplace a orzymuemy: ( s c CcU c(ref U ( s, (D3. s q( u 3 F K c 3 F K U c ( s q( u ( s. (D3. c sc U c c(ref Wprowazaąc ransmancę regulaora P w posac: K K ( s P P KP, (D3. st orzymuemy moel przesawony na rys. D3.

122 Doak Doaek D4 W rozzale 5.5, na porzebę analzy sablnośc zasosowano moel częsolwoścowy ukłau hybryowego energeycznego flru akywnego, nezaleŝne la skłaowych zgonych przecwnych (rys. D4.. W moelu pomnęo część algorymu serowana, sanowącą ukła owary ne maący wpływu na sablność ukłau HEFA. W nneszym oaku przesawono przekszałcena prowazące o uzyskana uŝyego moelu. Rys. D4.. Moel częsolwoścowy ukłau HEFA wykorzysany o analzy sablnośc W oparcu o wyprowazena przesawone w rozzale 5., moŝna zapsać równane wąŝące prąu źróła z prąam obornka w ukłaze αβ: [ Z ( Z ( KG ( ] F Nasępne na posawe zaleŝnośc: ( ( ( ( Sα Lα s ZF(. (D4. Sβ Lβ

123 Doak β α β α - C, (D4. β α C, (D4.3 orzymuemy: ( ( ( [ ] ( ( ( ( ( L L F S S s F Z K Z Z C C G, (D4.4 ( ( ( [ ] ( ( ( ( ( L L F S S s F Z K Z Z C CG, (D4.5 węc: ( ( ( ( ( [ ] ( ( ( L L F s F S S Z K Z Z C CG. (D4.6 Co moŝna zapsać w posac: ( ( ( ( ( [ ] ( ( ( L L F, s F S S Z K Z Z G, (D4.7 gze wprowazona ransmanca (, G wynos: ( (, C CG G. (D4.8 Pamęaąc, Ŝe ransmanca ( G es w posac opsane zaleŝnoścą (4.6, moŝna zapsać: ( - ( - ( (, G G G G. (D4.9

124 Doak Doaek D5 W nneszym oaku przesawono zasosowane o baań symulacynych moele w PSpce Smulnk. Schema częśc hybryowego energeycznego flru akywnego zamoelowane w PSpce przesawono na rys. D5.. Poencały oznaczone na schemace kolorem czerwonym. us, us, us3, S, S, S3, L, L, L3, uc, uc są sygnałam weścowym o częśc zamoelowane w Smulnk enocześne sanową sygnały wyścowe z bloku SLPS, pokazanym na schemace z rys. D5.. Oznaczena ych sygnałów zachowano w poszczególnych blokach realzuących serowane w ukłaze zamknęym (Feeback conrol rys. D5.3 ukłaze owarym (Feeforwar conrol rys. D5.4. Na posawe orzymanych sygnałów oblczane są napęca wzorcowe ukłau HEFA, kóre nasępne przewarzane są na opowene sygnały bramkowe PWM. Sygnały e wprowazane są o moelu PSpce poprzez źróła napęca, oznaczone VgH, VgL, VgH, VgL, Vg3H, Vg3L (sygnały weścowe bloku SLPS. Doakowo, w ukłaze serowana wprowazono opóźnena sygnałów wzorcowych (blok z -, symuluące opóźnena w ukłaze rzeczywsym. e e e3.m.m.m m m m us us us3 POMAR S N OUT N OUT N3 OUT3 3 POMAR L N OUT N OUT N3 OUT3 3 4m 4m 4m PROST. DOD. LOAD 3 LOAD 7 S S S3 N N N3 FLTR PASYWNY OUT OUT OUT3 L L L3 VgH FALOWNK VgL T VgH T OUT VgL Vg3H T T OUT Vg3L T3 T3 DC OUT3 DC uc uc 47u Rys. D5.. Schema częśc hybryowego energeycznego flru akywnego zamoelowanego w PSpce Blok w PSpce, symbolzuące falownk napęca oraz prosownk oowy, zamoelowane zosały za pomocą poobwoów (SUBCKT z wykorzysanem moel elemenów półprzewonkowych, osarczonych przez proucenów. Flry cyfrowe zasosowane w moelu Smulnk opsane zosały ransmancam yskrenym w zezne z. Transmance opowaaą flrom R, zaproekowanym na posawe prooypów 3

125 Doak analogowych. Naomas poszczególne przekszałcena Clarke Park a zrealzowane zosały w posac funkc maemaycznych, zgone z zaleŝnoścam przesawonym w rozzale 4 pracy. Rys. D5.. Schema częśc hybryowego energeycznego flru akywnego zamoelowanego w Smulnk Rys. D5.3. Schema wewnęrzny bloku Feeback conrol 4