Algorytm sterowania przekształtnika AC-DC z funkcją kompensacji wyższych harmonicznych prądu

Podobne dokumenty
ANALIZA SYMULACYJNA OBWODU PRĄDU PRZEMIENNEGO Z PROSTOWNIKIEM MOSTKOWYM

REGULATOR NAPIĘCIA DC HYBRYDOWEGO ENERGETYCZNEGO FILTRU AKTYWNEGO DC BUS VOLTAGE CONTROLLER IN HYBRID ACTIVE POWER FILTER

MODEL SYMULACYJNY JEDNOFAZOWEGO PROSTOWNIKA DIODOWEGO Z MODULATOREM PRĄDU

Mostkowy prostownik rezonansowy klasy E zasilany z falownika napięcia

Resonant power amplifier boundary regime

TRÓJFAZOWY RÓWNOLEGŁY ENERGETYCZNY FILTR AKTYWNY ZE Z ZMODYFIKOWANYM ALGORYTMEM STEROWANIA OPARTYM NA TEORII MOCY CHWILOWEJ

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Dotacje na innowacje. mgr inż. Sebastian Styński Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej Politechnika Warszawska

ROZPŁYW ZABURZEŃ GENEROWANYCH PRZEZ CZTEROKWADRANTOWE PRZEMIENNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI W SIECIACH LOKALNYCH NISKICH NAPIĘĆ

ANALOGOWE I MIESZANE STEROWNIKI PRZETWORNIC. Ćwiczenie 3. Przetwornica podwyższająca napięcie Symulacje analogowego układu sterowania

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Obciążenia nieliniowe w sieciach rozdzielczych i ich skutki

PLAN PREZENTACJI. 2 z 30

MODEL SYMULACYJNY ENERGOELEKTRONICZNEGO ZASILACZA AWARYJNEGO UPS O STRUKTURZE TYPU VFI

THE IMPACT OF FREQUENCY FLUCTUATION IN POWER LINES ON HYBRID ACTIVE POWER FILTER

STEROWANIE PRZEKSZTAŁTNIKIEM AC/DC W INTERFEJSIE ENERGOELEKTRONICZNYM DLA MIKROINSTALACJI PROSUMENCKIEJ

PORÓWNANIE WYBRANYCH ALGORYTMÓW STEROWANIA TRÓJFAZOWEGO RÓWNOLEGŁEGO FILTRU AKTYWNEGO

PRZEKSZTAŁTNIK ENERGOELEKTRONICZNY PEŁNIĄCY FUNKCJĘ SPRZĘGU MIĘDZY SIECIĄ ENERGETYCZNĄ A ZESPOŁEM PANELI FOTOWOLTAICZNYCH PV

MODEL SYMULACYJNY ENERGOELEKTRONICZNEGO STEROWANEGO ŹRÓDŁA PRĄDOWEGO PRĄDU STAŁEGO BAZUJĄCEGO NA STRUKTURZE BUCK-BOOST CZĘŚĆ 2

AKTYWNY KOMPENSATOR MOCY BIERNEJ DLA ELEKTROWNI WODNEJ Z GENERATOREM INDUKCYJNYM

STEROWANIE MIKROPROCESOROWE FALOWNIKA 3-POZIOMOWEGO Z DIODAMI POZIOMUJĄCYMI IDEA I REALIZACJA

Synchronizacja przekształtników energoelektronicznych w obecności zakłóceń sieci

ĆWICZENIE 1 JEDNOFAZOWE OBWODY RLC. Informatyka w elektrotechnice ZADANIA DO WYKONANIA

UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI STEROWANE METODAMI WEKTOROWYMI DFOC ORAZ DTC-SVM ODPORNE NA USZKODZENIA PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

RÓWNOLEGŁY FILTR AKTYWNY STEROWANY PREDYKCYJNIE

WPŁYW USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT PRZEKSZTAŁTNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI NA PRACĘ NAPĘDU INDUKCYJNEGO

MODEL SYMULACYJNY I EKSPERYMENTALNY PRZEKSZTAŁTNIKA SOLARNEGO WSPÓŁPRACUJĄCEGO Z SIECIĄ ENERGETYCZNĄ

Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego. przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale

Przekształtnik sieciowy AC/DC przy sterowaniu napięciowym i prądowym analiza porównawcza

Sterowanie przekształtnikiem AC-DC-AC elektrowni wiatrowej z magazynem energii w sieciowym i autonomicznym trybie pracy

Układ laboratoryjny napędu z silnikiem PMSM sterowanym z kształtującego napięcie ciągłe 3-poziomowego falownika napięcia typu NPC

STANOWISKO DO BADANIA DŁAWIKÓW DLA NAPĘDÓW

KOREKCJA WSKAZAŃ NIEPRAWIDŁOWO PODŁĄCZONEGO LICZNIKA W UKŁADZIE ARONA

Autoreferat przedstawiający informacje o osiągnięciach zawodowych i naukowych

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY W UKŁADACH ZASILANIA URZĄDZEŃ PLAZMOWYCH

IMPLEMENTATION OF THE SPECTRUM ANALYZER ON MICROCONTROLLER WITH ARM7 CORE IMPLEMENTACJA ANALIZATORA WIDMA NA MIKROKONTROLERZE Z RDZENIEM ARM7

Wysokosprawny przekształtnik sieciowy AC-DC z łącznikami z węglika krzemu wspomagający diodowe systemy napędowe

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Laboratorium. Automatyka napędu elektrycznego

ANALIZA WEKTOROWYCH METOD PRZEKSZTAŁTNIKOWEGO STEROWANIA AUTONOMICZNYM GENERATOREM INDUKCYJNYM

Opis ultradźwiękowego generatora mocy UG-500

BADANIA MODELU WIELOPOZIOMOWEGO FALOWNIKA PRĄDU

ANALIZA PRACY MAŁEJ ELEKTROWNI WIATROWEJ PRACA AUTONOMICZNA ORAZ PRZY PODŁĄCZENIU DO SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ

Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)

ANALIZA WPŁYWU USZKODZEŃ CZUJNIKÓW PRĄDU STOJANA NA PRACĘ WEKTOROWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO KONCEPCJA UKŁADU ODPORNEGO

OSŁONA OCHRONNA PRZEKAŹNIKÓW TERMICZNYCH

Pytanie 2 Belkę przedstawioną na rysunku, obciążono momentem skupionym M = 3 [knm] w punkcie C. Odległości wynoszą a=2 [m], b=1 [m].

Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii

Odbiorniki nieliniowe problemy, zagrożenia

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

Polepszenie jakości przekształcanej energii elektrycznej w układach prostownikowych mocy z modulatorem prądu

5 Filtry drugiego rzędu

Aspekty pracy wyjściowego filtru LC w energoelektronicznym źródle napięcia

Sposoby poprawy jakości dostawy energii elektrycznej

LABORATORIUM ELEKTRONIKI OBWODY REZONANSOWE

Przekształtniki napięcia stałego na stałe

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej. Laboratorium cyfrowej techniki pomiarowej. Ćwiczenie 3

Dyskretna transformata falkowa z wykorzystaniem falek Haara. Alfréd Haar

PRZYSTOSOWANIE TRÓJFAZOWEGO PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI DO ZASILANIA SILNIKA PRĄDU STAŁEGO Z SIECI AC

rezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym

Prototyp energoelektronicznego przekształtnika solarnego współpracującego z siecią energetyczną prądu przemiennego

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Dla powstania pola magnetycznego konieczny jest ruch ładunków elektrycznych, a więc przepływ prądu elektrycznego, natomiast pole elektryczne powstaje

Pulse width modulation control of three-phase three-level inverter Sterowanie modulacji szerokości impulsów trójpoziomowego trójfazowego falownika.

WYBRANE METODY ELIMINACJI WYŻSZYCH HARMONICZNYCH Z PRZEBIEGÓW PRĄDÓW I NAPIĘĆ SIECI ZASILAJĄCEJ CZ. I

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ Odkształcenie napięć i pradów

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

WSPÓŁCZYNNIK MOCY I SPRAWNOŚĆ INDUKCYJNYCH SILNIKÓW JEDNOFAZOWYCH W WARUNKACH PRACY OPTYMALNEJ

REGULATOR PRĄDU SPRĘŻYNY MAGNETYCZNEJ CURRENT REGULATOR OF MAGNETIC SPRING

WIELOPOZIOMOWY FALOWNIK PRĄDU

Oddziaływanie podstacji trakcyjnej na sieć elektroenergetyczną

Przebieg sygnału w czasie Y(fL

Porównanie uzysku energetycznego z użyciem falownika centralnego i mikrofalowników

Odpowiedź na recenzję rozprawy doktorskiej

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM ENERGOELEKTRONIKI. Prowadzący ćwiczenie 5. Data oddania 6. Łączniki prądu przemiennego.

Definicja szybkości reakcji

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

OCENA STOPNIA USZKODZENIA ZMĘCZENIOWEGO STALI DLA ENERGETYKI Z ZASTOSOWANIEM METODY PRĄDÓW WIROWYCH

, przekształtnik 4QS, filtr (L 2. , układ hamowania (T h

Część 4. Zagadnienia szczególne. b. Sterowanie prądowe i tryb graniczny prądu dławika

FILTRY PASYWNE W FALOWNIKACH NAPIĘCIA

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

Przekształtniki energoelektroniczne o komutacji zewnętrznej (sieciowej) - podstawy

Wykaz symboli, oznaczeń i skrótów

Grupa. Nr ćwicz. Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych metod pomiaru właściwości rezystorów, kondensatorów i cewek.

STEROWANIE SAMOWZBUDNYM GENERATOREM INDUKCYJNYM DLA ZASTOSOWAŃ W AUTONOMICZNYCH SYSTEMACH ZASILAJĄCYCH

BEZPRZEPIĘCIOWE STEROWANIE IMPULSOWE REGULATORA NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO

BADANIA SYMULACYJNE PROSTOWNIKA PÓŁSTEROWANEGO

Rys. 1. Wzmacniacz odwracający

Algorytm sterowania przekształtnikiem DC/AC dla małej elektrowni wiatrowej

Część 2. Sterowanie fazowe

TRAMWAJE TROLEJBUSY METRO

Laboratorium Elektroniki

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych

REZONANS SZEREGOWY I RÓWNOLEGŁY. I. Rezonans napięć

Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy imienia Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy, Instytut Inżynierii Elektrycznej

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Transkrypt:

Grzegorz WRONA Politehnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej doi:10.15199/48.016.05.18 Algorytm sterowania przekształtnika AC-DC z funkją kompensaji wyższyh harmoniznyh prądu Streszzenie. W artykule przedstawiono metody kompensaji wyższyh harmoniznyh prądu dla dwupoziomowego przekształtnika AC-DC sprzęgniętego z systemem elektroenergetyznym. Wykorzystany algorytm Bezpośredniego Sterowania Moą z modulatorem wektorowym (DPC- SVM) został wyposażony w dodatkowy moduł kompensaji harmoniznyh. Moduł ten składa się z szeregu regulatorów rezonansowyh dostrojonyh do odpowiednih zęstotliwośi. Przeanalizowane zostały zarówno odkształenia symetryzne jak i niesymetryzne a także praa modułu kompensaji w stajonarnym i wirująym układzie współrzędnyh. Na konie zaprezentowano wybrane przebiegi z badań symulayjnyh i eksperymentalnyh. Abstrat. In this paper the grid urrent higher harmoni ompensation method for two level AC-DC onverters in sustainable AC grid is desribed. The algorithm is based on Diret Power Control with Spae Vetor Modulator (DPC-SVM), whih was extended by additional Higher Harmonis Compensation module. The HHC blok is omposed of several resonant filters tuned to appropriate frequenies. Both, symmetrial and asymmetrial types of grid urrents distortions are analyzed. Operation of the HHC module in stationary αβ oordinates and rotating dq oordinates is disussed. Seleted waveforms illustrating operation of the developed algorithm are presented. (AC-DC onverter ontrol algorithm with higher harmonis ompensation funtion). Słowa kluzowe: jakość energii, przekształtnik AC-DC, kompensaja harmoniznyh, regulatory rezonansowe Keywords: power quality, AC-DC power onverters, pulse width modulation inverters, resonant ontroller, power harmoni filters. Wstęp Zapotrzebowanie na energię elektryzną systematyznie rośnie, przy jednozesnym wyzerpywaniu się zasobów kopalnyh. Ponadto dążenia do ogranizenia ilość emitowanego dwutlenku węgla prowadzą do szybkiego wzrostu rynku Odnawialnyh Źródeł Energii (OZE). Pomimo szeregu zalet płynąyh z wykorzystania OZE, ih przyłązenie do systemu elektroenergetyznego powoduje szereg problemów, które głównie związane są z jakośią energii [1]. Aby spełnić restrykyjne wymagania jakośi energii oraz zęśiej stosowane są w pełni sterowane przekształtniki AC-DC pełniąe funkję sprzęgu energoelektroniznego. Istotne jest aby takie urządzenia działały prawidłowo także w trakie zaburzeń napięia, pojawiająyh się w systemie elektroenergetyznym (SEE). Jednym z podstawowyh zaburzeń, które mogą zakłóić praę przekształtników energoelektroniznyh są odkształenia wyższymi harmoniznymi. Powodowane są głównie przez nieliniowe odbiorniki energii (m. in. układy przekształtnikowe oparte na diodah prostownizyh). Napięie zawierająe wyższe harmonizne powoduje zwiększone straty energii w transformatorah oraz liniah przesyłowyh, może także powodować niepoprawną praę urządzeń i osprzętu elektryznego, a w niektóryh przypadkah jest przyzyną ih uszkodzenia. Działanie przekształtnika energoelektroniznego śiśle zależy od zaimplementowanego algorytmu sterownia. Podstawowe algorytmy sterowania przekształtników energoelektroniznyh np. sterowanie zorientowane napięiowo (ang. Voltage Oriented Control VOC) zy bezpośrednie sterowanie moą (ang. Diret Power Control DPC), nie są przystosowane do pray przy odkształonym napięiu siei generują odkształone prądy fazowe, które zawierają szereg wyższyh harmoniznyh, o można zaobserwować na osylogramah w dalszej zęśi artykułu. W artykule zaprezentowany został algorytm bezpośredniego sterowania moą z modulatorem wektorowym (DPC-SVM), [] zapewniająy poprawną praę przekształtnika i sinusoidalny kształt prądów fazowyh nawet przy bardzo silnie odkształonym napięiu w systemie elektroenergetyznym (SEE). Dodatkowo przedstawiona została analiza i sposoby kompensaji wyższyh harmoniznyh o niesymetryznyh amplitudah w poszzególnyh fazah. W literaturze zagadnienia kompensaji wyższyh harmoniznyh zostały opisane m.in. w [3], [4], [5]. Wśród najbardziej znanyh metod kompensaji wyższyh harmoniznyh wyróżnić można metody bazująe na: regulatorah powtarzalnyh [4], transformajah do wirująyh układów współrzędnyh [6], regulatorah rezonansowyh [5]. Wszystkie metody polegają na ekstrakji poszzególnyh harmoniznyh z mierzonego sygnału, które następnie są wykorzystywane w pętli głównej regulaji. Odkształenia wyższyh harmoniznyh w sieiah trójfazowyh W trójfazowym zbalansowanym systemie elektroenergetyznym istnieje zależność pomiędzy rzędem harmoniznyh oraz ih kierunkiem wirowania, które może podzielić następująo: harmonizne wirująe w kierunku zgodnym, wyrażone zależnośią: 3k+1 (1, 4, 7, 10 ), harmonizne wirująe w kierunku przeiwnym, wyrażone zależnośią: 3k+ (, 5, 8, 11 ), harmonizne o kolejnośi zerowej, wyrażone jako 3k+3 (3, 6, 9, 1 ). Sygnał okresowy będąy funkją nieparzystą może generować tylko harmonizne nieparzyste (1, 3, 5, 7 ). Ponadto w systemie trójprzewodowym, trójfazowym nie występują harmonizne o kolejnośi zerowej. Biorą to pod uwagę harmonizne występująe w systemah trójfazowyh, trójprzewodowyh można wyrazić następująą zależnośią: 6k+/-1. d U β 11 e j11γ U 7 e j7γ U 1 e jγ q U 5 e j5γ Rys.1. Wirująe wektory wyższyh harmoniznyh (5, 7, 11 i 13) α U 13 e j13γ 94 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-097, R. 9 NR 5/016

Interpretaja grafizna przedstawiająa harmonizne kolejnośi zgodnej i przeiwnej została przedstawiona na rysunku 1 w postai wirująyh wektorów oraz na rysunku 4 w postai widma harmoniznyh. Można tu zaobserwować zęstotliwośi poszzególnyh harmoniznyh w zależnośi od przyjętego układu współrzędnyh. W praktye najbardziej znaząe harmonizne, które należy brać pod uwagę są rzędu: 5, 7, 11, 13. Algorytm sterowania z funkją kompensaji wyższyh harmoniznyh Shemat blokowy algorytmu sterowania bazująego na bezpośrednim sterowaniu moą z modulatorem wektorowym (DPC-SVM) został przedstawiony na rysunku. Jego działanie polega na wyznazaniu hwilowyh wartośi moy zynnej i biernej na podstawie zależnośi (1) i () [7], które w głównej pętli regulaji są porównywane z wartośiami zadanymi. p u i u i (1) L L L L () q ul il ul il Następnie uhyby moy zynnej i biernej są podawane na wejśia regulatorów PI, któryh sygnały wyjśiowe są transformowane do stajonarnego układu współrzędnyh αβ. Na ih podstawie wyznazane są wartośi zadane do modulatora wektorowego. Aby utrzymać jednostkowy współzynnik moy, wartość zadana moy biernej (składowa w osi q) wynosi zero. Natomiast mo zynna wyznazana jest na podstawie regulatora napięia w obwodzie pośredniząym w zewnętrznej pętli regulaji. Aby wyeliminować wpływ tętnień napięia obwodu DC na układ regulaji zastosowany został filtr dolnoprzepustowy. wirująym układzie współrzędnyh dq został przedstawiony na rysunku 3. Rys.3. Shemat blokowy modułu kompensaji wyższyh harmoniznyh prądu w wirująym synhroniznie (z zęstotliwośią harmoniznej podstawowej 50Hz) układzie współrzędnyh dq Moduł ten składa się z dwóh regulatorów rezonansowyh dostrojonyh do zęstotliwośi 300Hz i 600Hz. Pełnią one funkję integratora dla sygnałów sinusoidalnyh o śiśle określnyh zęstotliwośi [8], [9]. Dwa regulatory rezonansowe zastosowane w wirująym (synhroniznie z zęstotliwośią harmoniznej podstawowej 50Hz) układzie współrzędnyh dq pozwalają na kompensaję harmoniznyh: pierwszy 5 i 7, drugi 11 i 13 pod warunkiem że odkształenie jest symetryzne. Jest to możliwe ponieważ harmonizne 5 i 7 oraz 11 i 13 wirują w przeiwnyh kierunkah a wię po transformaji do wirująego układu dq widozne są jako sygnały o tej samej zęstotliwośi odpowiednio 300Hz i 600Hz. Zostało to przedstawione na rysunku 4, gdzie po lewej stronie osi rzędnyh umieszzone zostały harmonizne o kolejnośi faz przeiwnej do podstawowej harmoniznej natomiast po prawej stronie harmonizne kolejnośi zgodnej. Składowe kolejnośi przeiwnej 550Hz 50Hz Amplituda 50Hz 650Hz 350Hz Składowe kolejnośi zgodnej 11h 5h 1h 7h 13h 300Hz 600Hz stajonarny ukł. wsp. αβ 00Hz 600Hz wirująy ukł. wsp dq Rys.4. Widmo harmoniznyh z podziałem na harmonizne kolejnośi zgodnej i przeiwnej Rys.. Shemat blokowy algorytmu sterowania Podstawowy algorytm DPC-SVM działa prawidłowo zapewniają sinusoidalny prąd siei tylko przy symetryznym i nieodkształonym napięiu. Wyższe harmonizne pojawiająe się w napięiu powodują odkształenia prądu siei. Aby ogranizyć to zjawisko zaimplementowano funkję kompensaji wyższyh harmoniznyh widozną na rysunku 3, bazująą na regulatorah rezonansowyh. Kompensaja może być zrealizowana zarówno w wirująym jak i stajonarnym układzie współrzędnyh. W pierwszym przypadku sygnał kompensująy dodawany jest do pętli głównej przed transformają dq/αβ natomiast w drugim przypadku jest on dodawany już w układzie stajonarnym. Shemat modułu kompensaji wyższyh harmoniznyh zrealizowany w Kompensaja wyższyh harmoniznyh w niesymetryznym systemie elektroenergetyznym Przedstawiony w poprzednim rozdziale algorytm działa prawidłowo przy symetryznym odkształeniu. Natomiast gdy odkształenie jest niesymetryzne np.: odkształenie napięia w jednej fazie, przedstawiony algorytm nie zapewnia prawidłowej pray. Należy dodać iż niesymetryzne odkształenia są bardzo zęste ze względu na nieliniowe jednofazowe odbiorniki podłązone do siei lub niejednakowe impedanje linii przesyłowej w poszzególnyh fazah. Wówzas harmonizne różnią się o do amplitudy. Analizują niesymetryzne odkształenie 5-tą harmonizną można zauważyć, że w wirująym układzie współrzędnyh dq pojawia się opróz zęstotliwośi 300Hz także harmonizna o zęstotliwośi 00Hz (niebieski prążek na rysunku 4). Podobne zależnośi obowiązują dla pozostałyh harmoniznyh. Okazuje się wówzas że koniezne jest zastosowanie dodatkowyh regulatorów PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-097, R. 9 NR 5/016 95

dostrojonyh do odpowiednih zęstotliwośi a główna zaleta tej metody (zredukowana ilość regulatorów rezonansowyh) staje się nieaktualna. Zasadna jest wówzas kompensaja w stajonarnym układzie współrzędnyh αβ. Zaletą stajonarnego układu współrzędnyh jest to iż wyższe harmonizne zarówno w układzie symetryznym jak i niesymetryznym nie zmieniają swojej zęstotliwośi a jedynie amplitudę w poszzególnyh osiah. Każda harmonizna do jej kompensaji wymaga wówzas oddzielnego regulatora. Tak wię do kompensaji 5, 7, 11 i 13 niezbędne są 4 regulatory dostrojone odpowiednio do zęstotliwośi 50Hz, 350Hz, 550Hz i 650Hz. Implementaja regulatora rezonansowego Opisywane powyżej metody kompensaji w układzie współrzędnyh: wirująym i stajonarnym bazują na integratorah drugiego rzędu znanyh również jako regulatory rezonansowe [9-11]. Ih zadaniem jest odpowiednie wzmonienie sygnałów o śiśle określonej zęstotliwośi natomiast tłumienie pozostałyh zęstotliwośi. Transmitanja regulatora quasirezonansowego określona jest następująym wzorem: (3) s Uh s Ki h 5,7,11,13 s s h gdzie: Ki - wzmonienie regulatora, ω - zęstotliwość podstawowej harmoniznej, ω współzynnik określająy szerokość pasma przenoszenia, h- rząd harmoniznej. Charakterystyki zęstotliwośiowego transmitanji (3) dla zęstotliwośi harakterystyznej 50Hz zostały przedstawione na rysunku 5. Można zauważyć, iż w obrębie zęstotliwośi rezonansowej wzmonienie jest bardzo duże (dla idealnego integratora drugiego rzędu- nieskońzone) natomiast pasmo przenoszenia bardzo wąskie. Pozwala to na wyodrębnienie śiśle określonej zęstotliwośi. Współzesne układy regulaji realizowane są jako systemy yfrowe za pomoą mikrokontrolerów sygnałowyh (DSC) bądź układów programowalnyh FPGA [11, 1]. Koniezne jest wówzas znalezienie dyskretnyh odpowiedników systemu iągłego. Do dyskretyzaji transmitanji regulatora rezonansowego wykorzystana została transformaja biliniowa znana również jako transformata Tustina. Polega ona na podstawieniu w miejse operatora różnizkowania s zależnośi (4): (4) z -1 s tg( Ts /) z 1 gdzie: ω - zęstotliwość harakterystyzna regulatora, Ts - zęstotliwość próbkowania. W efekie otrzymujemy dyskretną transmitanje w postai: (5) a0z a1z a T z, b z b z b gdzie współzynniki wynoszą odpowiednio: (6) 0 a 0 1 0 1 0 a K a K b K K b K b K K. Po podstawieniu ω = 1, Ts= 0,000, ω= 300 and ω= 600 otrzymujemy odpowiednio: (7) 0,0001953 z 0,0001953 T300() z Ki z 1,859 z 0,9996 (8) T600() z Ki z z 1 0,0001815 z 0,0001815 1,458 0,9996 Rys.5. Charakterystyki zęstotliwośiowe integratora drugiego rzędu dostrojonego do zęstotliwośi 50Hz dla różnyh współzynników K i oraz ω. Rys.6. Shemat modelu symulayjnego przekształtnika AC-DC sprzęgniętego z SEE wykonany w programie Saber Synopsys 96 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-097, R. 9 NR 5/016

Ponieważ zęstotliwość napięia siei zmienia się w pewnym zakresie powinno się zamiast stosowania stałyh współzynników wyznazać je na bieżąo podstawiają do zależnośi (4) i (6) aktualną wartość zęstotliwośi np. z modułu synhronizaji fazy (PLL). Zwiększa się wówzas złożoność oblizeniowa algorytmu ale pozwala uzyskać takie same właśiwośi w szerokim zakresie zmian zęstotliwośi. Badania symulayjne i eksperymentalne Opraowany algorytm sterowania zaimplementowany został w programie symulayjnym Saber Synopsys. Shemat modelu symulayjnego umieszzony został na rysunku 6 natomiast jego parametry w tabeli 1. Model składa się z obwodu moy (filtr LCL, przekształtnika AC-DC, modele obiążeń oraz modelu SEE) i obwodu sterująego (blok algorytmu sterowania, pomiary). Algorytm został napisany w języku MAST. Na rysunku 7 umieszzono przebiegi pokazująe praę algorytmu przy symetryznym odkształeniu napięia wyższymi harmoniznymi (THD U = %) bez algorytmu kompensaji harmoniznyh (a i b) oraz z załązonym algorytmem kompensaji ( i d). W pierwszym przypadku zauważyć można że prąd jest silnie odkształony (THD I = 73%) natomiast po załązeniu kompensaji odkształenie znaznie się zmniejsza (THD I = 0,9%). Na rysunku 8 przedstawiono odpowiedź układu na skokowe pojawienie się odkształenia (t=0,16s). Można zauważyć, że proes przejśiowym trwa mniej niż 10ms. Uzyskane wyniki pokazują że przy symetryznie odkształonym napięiu zasilania algorytm spełnia swoje zadanie. W dalszej zęśi przedstawione zostaną wyniki przy niesymetryznie odkształonym napięiu siei. Przebiegi przedstawione na rysunku 9 przedstawiają praę algorytmu przy odkształeniu wyższymi harmoniznymi w jednej fazie u 1g (THD U1 = 0%). Rysunek 9a pokazuje przebiegi napięć i prądów bez załązonego algorytmu natomiast rysunek 9b przebiegi z załązonym algorytmem. W elu weryfikaji otrzymanyh wyników symulayjnyh, algorytm został również przebadany na stanowisku laboratoryjnym o moy 5kW. Parametry stanowiska laboratoryjnego przedstawione zostały w tabeli. Układ regulaji został zaimplementowany w mikrokontrolerze sygnałowym TMS30F8335 firmy Texas Instruments. Osylogramy na rysunku 10 pokazują przebiegi przy symetryznym zaburzeniu napięia(15% - 5-tej harmoniznej w każdej fazie). Na rysunku 11 widozne są przebiegi prądów fazowyh i napięia fazowego przy pray z jednofazowym zaburzeniem napięia (15% 5-tej harmoniznej w jednej fazie). Należy zwróić uwagę, że ze względu na obeność transformatora separayjnego pomiędzy programowalnym źródłem napięia a przekształtnikiem odkształenie zmieniło się na dwufazowe o można zaobserwować na spektrum harmoniznyh napięć fazowyh (rysunek 11). Z kolei na rysunku 11b znajduje się widmo harmoniznyh prądów fazowyh gdzie można odzytać że THD I =3,%. Rys.7. Działanie algorytmu przy odkształonym napięiu siei; a) bez algorytmu kompensaji harmoniznyh, b) z uruhomionym algorytmem kompensaji harmoniznyh (THD U = %, odkształenie 5-tą (0%) i 7-mą (10%) harmonizną); od góry widozne: napięia fazowe siei oraz napięie Ud, prądy fazowe siei oraz prąd Id Tabela 1. Parametry modelu symulayjnego Przekształtnik Częst. łązeń, mo znam. Poj. kondensator w obwodzie DC Czas martwy Filtr LCL Indukyjność od strony siei Kondensator filtrująy Ind. od strony przekształtnika Parametry układu Napięie fazowe, zęstotliwość Nap. w obw. DC Ob. w obw. DC 5kHz, 55kVA.73 mf μs 0.1 mh 44 uf 0.97 mh 3x30V (rms), 50Hz 700V 15 Ω Rys.8. Odpowiedź układu na skokowe zaburzenie napięia siei wyższymi harmoniznymi - t=0,16s; (THD U = 0% 7-mej harmoniznej); od góry widozne: napięia fazowe siei oraz napięie Ud, prądy fazowe siei oraz prąd Id, sygnały kompensująe PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-097, R. 9 NR 5/016 97

Tabela. Parametry modelu laboratoryjnego Przekształtnik Częst. łązeń, mo znam. Poj. kondensator w obwodzie DC Czas martwy Filtr L Indukyjność dławika Rezystanja dławika Parametry układu Napięie fazowe, zęstotliwość Nap. w obw. DC 5kHz, 5kVA 190uF μs 10mH 100mΩ 3x10V (rms), 50Hz 500V Rys.9. Działanie algorytmu przy niesymetryznie odkształonym napięiu siei; a) bez algorytmu kompensaji harmoniznyh, b) z uruhomionym algorytmem kompensaji harmoniznyh (THD U = 0%, odkształenie 5-tą harmonizną w jednej fazie); od góry widozne: napięia fazowe siei oraz napięie Ud, prądy fazowe siei oraz prąd Id, sygnały kompensująe Rys.10. Działanie algorytmu przy symetryznie odkształonym napięiu siei z uruhomionym algorytmem kompensaji harmoniznyh zaimplementowanym w stajonarnym układzie współrzędnyh αβ; na osylogramie widozne: odkształone napięie jednej fazy (u1g), prąd jednej fazy (i1g), napięie Ud, sygnał kompensująy Rys.11. Działanie algorytmu przy niesymetryznie odkształonym napięiu siei z uruhomionym algorytmem kompensaji harmoniznyh zaimplementowanym w układzie współrzędnyh dq; a) przebiegi osyloskopowe; na osylogramie widozne: odkształone napięie jednej fazy (u1g), prądy fazowe (i1g, ig, i3g), b) widmo harmoniznyh prądów fazowyh; ) widmo harmoniznyh napięć fazowyh 98 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-097, R. 9 NR 5/016

Wnioski W systemie elektroenergetyznym wyższe harmonizne o niezrównoważonyh amplitudah mogą pojawiać się nawet zęśiej niż harmonizne symetryzne. Dlatego zjawisko to powinno się brać pod uwagę podzas opraowywania algorytmów sterowania a także podzas badań i testów przekształtników podłązanyh do SEE. Przeprowadzone badania symulayjne i eksperymentalne pokazują że proponowany moduł kompensaji harmoniznyh zarówno symetryznyh jak i niesymetryznyh spełnia swoje zadanie. Należy podkreślić że badania w tym zakresie iągle trwają. Więej wyników eksperymentalnyh zostanie przedstawione w końowej wersji artykułu. Dzięki zastosowaniu funkji kompensaji opartej o regulatory rezonansowe w układzie współrzędnyh stajonarnym i wirująym uzyskano możliwość znaznej redukji THD I. Niniejsza praa została zęśiowo sfinansowana ze środków statutowyh Zakładu Elektroniki Przemysłowej Wydziału Elektryznego Politehniki Warszawskiej. Autor: mgr inż. Grzegorz Wrona, Politehnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-66 Warszawa, E-mail: grzegorz.wrona@ee.pw.edu.pl LITERATURA [1] European Standard EN-50160, Voltage harateristis of eletriity supplied by publi distribution systems, CENELEC, Brussels, Belgium, 1994. [] Malinowski M., Jasinski M., Kazmierkowski M. P., Simple Diret Power Control of three-phase PWM Retifier Using Spae-Vetor Modulation (DPC-SVM), IEEE Transation on Industrial Eletronis, 51 (004), n.,. 447 454 [3] Ignatova V., Granjon P., Baha S., Dumas F.. Classifiation and haraterization of three phase voltage dips by spae vetor methodology. 005 International Conferene on Future Power Systems [4] Mattavelli P., Marafão F.P.; Repetitive-Based Control for Seletive Harmoni Compensation in Ative Power Filter; IEEE Transation on Industrial Eletronis, 51 (004), n.5 [5] Teodoresu R., Blaabjerg F., Liserre M., Loh P.C., Proportional resonant ontrollers and filters for grid-onneted voltage-soure onverters, Eletri Power Appliations, IEE Proeedings, 153 (006), n.5, 750-76 [6] Yuan X., Merk W., Stemmler H., Allmeling J., Stationary frame generalized integrators for urrent ontrol of ative power filters with zero steady-state error for urrent harmonis of onern under unbalaned and distorted operating onditions, IEEE Trans. Ind. Appl., 38 (00), n., 53 53 [7] Akagi H., Watanabe E. H., Aredes M., Instantaneous Power Theory and Appliations to Power Conditioning, Wiley, 007. [8] Zmood D. N., Holmes D. G., Stationary frame urrent regulation of PWM inverters with zero steady state error, Pro. IEEE PESC, (1999), 1185 1190 [9] Yuan X., Merk W., Stemmler H., Allmelin, J.: Stationary frame generalized integrators for urrent ontrol of ative power filters with zero steady-state error for urrent harmonis of onern under unbalaned and distorted operating onditions., IEEE Trans. Ind. Appl., 38 (00), n., 53 53 [10] Liserre M., Teodoresu R., Blaabjerg F., Multiple Harmonis Control for Three-Phase Grid Converter Systems With the Use of PIRES Current Controller in a Rotating Frame, IEEE Trans. Power Eletr., 1 (006) [11] Kazmierkowski M.P., Jasinski M., Wrona G., DSP-Based Control of Grid-Conneted Power Converters Operating Under Grid Distortions, IEEE Transations on Industrial Informatis, 7 (011), n., 04-11 [1] Teodoresu R., Liserre M., Rodriguez P., Grid Converters for Photovoltai and Wind Power Systems, Wiley, 011 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-097, R. 9 NR 5/016 99