Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання
Цель. Целью работы является разработка методики ограничения до предельно допустимого уровня тока трехфазного силового активного фильтра (САФ) в условиях перегрузки или короткого замыкания и системы для реализации методики. Методика. Для проведения исследований использовались положения pq-теории мгно...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147633 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання / Р.В. Власенко, О.В. Бялобржеський // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 1. — С. 29-34. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859929226571939840 |
|---|---|
| author | Власенко, Р.В. Бялобржеський, О.В. |
| author_facet | Власенко, Р.В. Бялобржеський, О.В. |
| citation_txt | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання / Р.В. Власенко, О.В. Бялобржеський // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 1. — С. 29-34. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | Цель. Целью работы является разработка методики ограничения до предельно допустимого уровня тока трехфазного силового активного фильтра (САФ) в условиях перегрузки или короткого замыкания и системы для реализации методики. Методика. Для проведения исследований использовались положения pq-теории мгновенной мощности, метод теории автоматического управления в системах с релейными регуляторами, методы моделирования в среде визуального программирования. Результаты. Как режим перегрузки, так и аварийный режим короткого замыкания, с
использованием предлагаемого решения, не приводят к существенным изменениям уровня напряжения на накопительном конденсаторе, соответственно поддерживая стабильность работы силовой части силового активного
фильтра. Научная новизна. При временных перегрузках по току и коротких замыканий в узле сети, к которому присоединяют силовой активный фильтр, ограничения его тока выполняют путем масштабирования действующего
тока до уровня допустимого в условиях нормальной работы полупроводниковых элементов устройства, позволяет в
указанных режимах реализовывать основной алгоритм работы. Практическое значение. Предложенное решение может быть использовано как средство защиты силовой части устройства в случае перегрузки, или в случае возникновения аварийных ситуаций, а их устранение обеспечит автоматическое обновление нормального режима устройства.
Мета. Метою роботи є розробка методики обмеження до гранично допустимого рівня струму трифазного силового
активного фільтру (САФ) в умовах перевантаження або короткого замикання та системи для реалізації методики.
Методика. Для проведення досліджень використовувались положення pq-теорії миттєвої потужності, метод теорії
автоматичного управління в системах з релейними регуляторами, методи моделювання в середовищі візуального програмування. Результати. Як режим перевантаження так і аварійний режим короткого замикання, з використанням
пропонованого рішення, не призводять до суттєвих змін рівня напруги на накопичуючому конденсаторі, відповідно
підтримуючи стабільність роботи силової частини силового активного фільтру. Наукова новизна. При тимчасових
перевантаженнях за струмом та коротких замикань у вузлі мережі до якого приєднують силовий активний фільтр,
обмеження його струму виконують шляхом масштабування діючого струму до рівня припустимого за умов нормальної роботи напівпровідникових елементів пристрою, що дозволяє в зазначених режимах реалізовувати основний алгоритм роботи. Практичне значення. Запропоноване рішення може бути використаним як засіб захисту силової частини пристрою у разі перевантаження, що, у разі виникнення аварійних ситуацій, та їх усунення забезпечить автоматичне поновлення нормального режиму пристрою.
Purpose. The purpose of the work is to develop a method of limiting the maximum allowable level of current of a three-phase active power filter in conditions of overload or short circuit and a
system for the implementation of the method. Methodology. For
research purposes, the provisions of the pq-theory of instantaneous power, the method of the theory of automatic control in systems with relay controllers, and the methods of simulation in the
visual programming environment were used. Results. Both the
overloading mode and the short circuit emergency mode, using
the proposed solution, do not lead to significant changes in the
voltage level on the accumulation capacitor, thus maintaining the
stability of the power part of the active power filter. Originality.
In the case of temporary overloads of current and short circuits at
the network node to which a active power filter is connected, the
current's limiting is performed by scaling the current to the level
allowed by normal operation of the semiconductor elements of the
device, which allows the basic operating algorithm to be implemented in the specified modes. Practical value. The proposed
solution can be used as a mean to protect the power part of the
device in case of overload, which, in the event of emergencies, and
their elimination will automatically restore the normal mode of
the device
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:08:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1 29
© Р.В. Власенко, О.В. Бялобржеський
УДК 621.316.761.2; 621.316.728 doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.04
Р.В. Власенко, О.В. Бялобржеський
ОБМЕЖЕННЯ СТРУМУ ТРИФАЗНОГО СИЛОВОГО АКТИВНОГО ФІЛЬТРА
В УМОВАХ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ ТА КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
Мета. Метою роботи є розробка методики обмеження до гранично допустимого рівня струму трифазного силового
активного фільтру (САФ) в умовах перевантаження або короткого замикання та системи для реалізації методики.
Методика. Для проведення досліджень використовувались положення pq-теорії миттєвої потужності, метод теорії
автоматичного управління в системах з релейними регуляторами, методи моделювання в середовищі візуального про-
грамування. Результати. Як режим перевантаження так і аварійний режим короткого замикання, з використанням
пропонованого рішення, не призводять до суттєвих змін рівня напруги на накопичуючому конденсаторі, відповідно
підтримуючи стабільність роботи силової частини силового активного фільтру. Наукова новизна. При тимчасових
перевантаженнях за струмом та коротких замикань у вузлі мережі до якого приєднують силовий активний фільтр,
обмеження його струму виконують шляхом масштабування діючого струму до рівня припустимого за умов нормаль-
ної роботи напівпровідникових елементів пристрою, що дозволяє в зазначених режимах реалізовувати основний алго-
ритм роботи. Практичне значення. Запропоноване рішення може бути використаним як засіб захисту силової час-
тини пристрою у разі перевантаження, що, у разі виникнення аварійних ситуацій, та їх усунення забезпечить авто-
матичне поновлення нормального режиму пристрою. Бібл. 11, табл. 2, рис. 5.
Ключові слова: силовий активний фільтр, pq-теорія миттєвої потужності, релейне регулювання струму, діюче значен-
ня струму, зона гістерезису.
Цель. Целью работы является разработка методики ограничения до предельно допустимого уровня тока трехфазно-
го силового активного фильтра (САФ) в условиях перегрузки или короткого замыкания и системы для реализации ме-
тодики. Методика. Для проведения исследований использовались положения pq-теории мгновенной мощности, ме-
тод теории автоматического управления в системах с релейными регуляторами, методы моделирования в среде ви-
зуального программирования. Результаты. Как режим перегрузки, так и аварийный режим короткого замыкания, с
использованием предлагаемого решения, не приводят к существенным изменениям уровня напряжения на накопи-
тельном конденсаторе, соответственно поддерживая стабильность работы силовой части силового активного
фильтра. Научная новизна. При временных перегрузках по току и коротких замыканий в узле сети, к которому при-
соединяют силовой активный фильтр, ограничения его тока выполняют путем масштабирования действующего
тока до уровня допустимого в условиях нормальной работы полупроводниковых элементов устройства, позволяет в
указанных режимах реализовывать основной алгоритм работы. Практическое значение. Предложенное решение мо-
жет быть использовано как средство защиты силовой части устройства в случае перегрузки, или в случае возникно-
вения аварийных ситуаций, а их устранение обеспечит автоматическое обновление нормального режима устройст-
ва. Библ. 11, табл. 2, рис. 5.
Ключевые слова: силовой активный фильтр, pq-теория мгновенной мощности, релейное регулирование тока, дейст-
вительное значение тока, зона гистерезиса.
Вступ. В промисловості широко застосовуються
перетворювачі частоти, тиристорні перетворювачі,
інвертори, випрямлячі призначені для керування по-
током енергії електромеханічних та електротехнічних
пристроїв. Ці перетворювачі за принципом дії їхньої
силової частини значно впливають на якість електри-
чної енергії. Тим самим негативно впливають на самі
електромеханічні та електротехнічні пристрої, елект-
ричні машини і апарати. Компенсація, виникаючої
при роботі таких перетворювачів, реактивної потуж-
ності та фільтрація вищих гармонік струму, генерова-
них зазначеними вище пристроями, є на теперішній
час актуальною задачею. Використання фільтрів гар-
монік та компенсуючих конденсаторних батарей у
випадку керованих перетворювачів не призводить до
отримання бажаного результату із забезпечення якос-
ті електричної енергії [1].
Інновацією в питанні компенсації реактивної по-
тужності та фільтрації вищих гармонік струму є за-
стосування активних компенсуючих пристроїв – си-
лових активних фільтрів (САФ) [2, 3]. САФ мають
можливість, завдяки закладеному алгоритму, викону-
вати компенсацію реактивної потужності і фільтрацію
вищих гармонік струму. Струм САФ формується на
основі алгоритмів активної фільтрації, що базуються
на одній з теорій потужності: теорії повної потужнос-
ті Фрізе [4], pq-теорії миттєвої потужності [5], pqr-
теорії миттєвої потужності [6] та інших. Це залежить
від режиму нейтралі вузла мережі до якого приєдну-
ють САФ, що в свою чергу впливає на структуру його
силової частини.
Аналіз попередніх досліджень. Струм САФ фо-
рмується на підставі струму навантаження та напруги
мережі відповідно до існуючих методів визначення
компонент потужності або струму [4-6].
У вузлах системи електроспоживання виникають
режими зумовлені перевантаженнями технологічних
механізмів. Це можливо, як за технологічним проце-
сом, так і у разі нештатних чи аварійних ситуації.
Критичним випадком перевантаження вузла електри-
чної мережі є виникнення короткого замикання на
поточній, або суміжній ділянці. Зважаючи на алго-
ритм роботи, за умов виникнення аварійних ситуацій
чи перевантаження система керування САФ буде на-
магатися формувати струм, який ймовірно перевищу-
ватиме розрахунковий струм силової частини. Безу-
мовно на етапі проектування промислового зразка
30 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1
в силову частину САФ будуть введені елементи захи-
сту, але задачу захисту можливо вирішити й іншим
шляхом.
Елементи силової частини САФ вибираються
виходячи з розрахункового режиму: частота комута-
ції, робочий (номінальний) струм і робоча (номіналь-
на) напруга, напруга накопичуючого конденсатора в
колі знакопостійної напруги [7, 8].
Таким чином, постає задача обмеження заданого
струму САФ в частині алгоритму активної фільтрації
при наступних умовах:
1) в умовах перевантаження САФ – при струмі
навантаження, діюче значення якого перевищує гра-
нично-припустимий рівень, на який розрахована си-
лова частина САФ;
2) в умовах короткого замикання кола наванта-
ження САФ на поточній чи суміжній ділянках систе-
ми електропостачання на період достатній для спра-
цювання протиаварійної автоматики.
Метою роботи є розробка методики обмеження
до гранично допустимого рівня струму трифазного
силового активного фільтру в умовах перевантаження
або короткого замикання та системи для реалізації
методики.
Основний матеріал. САФ забезпечує формуван-
ня заданого струму *
apfi , який в ході роботи пристрою
порівнюється з актуальним струмом САФ (струм
отриманий з датчиків), регулювання вихідного параме-
тру за відхиленням. За принципом релейного регулю-
вання похибка струму, а точніше її знак, є ознакою для
формування імпульсів керування транзисторами верх-
нього чи нижнього плеча перетворювача [11].
Виконання обмеження шляхом застосування від-
повідної ланки обмеження призведе до зміни форми
струму, відповідно це призведе до порушення проце-
дури формування струму і, як наслідок принципу
компенсації. Таким чином, у якості раціонального
рішення запропоновано ідею масштабування струму
до величини, що не перебільшуватиме припустиме
діюче значення струму напівпровідникових вентилів
силової частини Imax.
На основі викладеного, пропонується наступна
методика обмеження струму САФ:
1. Задають значення максимального струму Imax зу-
мовлене властивостями вентилів перетворювача САФ.
2. Визначають діюче значення заданого струму
САФ *
apfi за період основної гармоніки (T = 0,02 с):
0
0
2* *1
t T
RMS apf apf
t
I i i dt
T
. (1)
3. Визначають співвідношення визначеного діючо-
го значення струму до заданого максимального.
max
RMS
I
k
I
. (2)
4. У разі, якщо діюче значення струму САФ нижче
максимального, виконувати обмеження не потрібно,
тобто параметр масштабування повинен дорівнювати
одиниці. У разі якщо діюче значення струму САФ
вище максимального, необхідно виконувати обме-
ження на величину перевищення, таким чином коефі-
цієнт масштабування:
1, 1
, 1
for k
K
k for k
. (3)
Такі умови можливо виконати з використанням
блоку обмеження.
5. Поточне задане значення струму САФ масшта-
бують:
*` *
apf apfi K i . (4)
Для реалізації розробленої методики пропону-
ється блок схема підсистеми обмеження струму сило-
вого активного фільтру, що наведена на рис. 1.
Рис. 1. Блок-схема підсистеми обмеження струму САФ
Запропонована блок-схема (рис. 1) реалізована в
підсистемі формування струму (pq-theory power con-
trol), системи керування САФ у складі електроенерге-
тичного комплексу, модель якого (рис. 2) побудовано
в графічному середовищі імітаційного моделювання
та розкрита в роботі [9]. Для визначення струму ком-
пенсації САФ обрано pq-теорію миттєвої потужності
[4], а в якості методу імпульсного управління транзи-
сторами перетворювача – метод релейного регулю-
вання струму (РРС) [11], блок (Relay current control)
(рис. 2).
Нелінійне навантаження представлено трифаз-
ним тиристорним перетворювачем (Thyristor con-
verter) з активно-індуктивним навантаженням (RL-
load) з параметрами Rld = 0,666 Ом і Lld = 0,0386 Гн,
що при куті керування 45 в тиристорному перетво-
рювачі відповідає розрахунковій потужності Pld =
= 66 кВт, Qld = 135 кВАр. За параметрами наванта-
ження з урахуванням припустимого відхилення на-
пруги розраховано та введено в схему трифазне дже-
рело електричної енергії [10] (Three-phase source) з
наступними параметрами: діюче значення міжфазної
напруги Us=380 В, частота fs=50 Гц, активний і реак-
тивний опори відповідно Rs=0,1 Ом та Ls=1,3·10–5 Гн.
Елементи силової частини трифазного САФ роз-
раховані за методикою [7]: індуктивність реактора
L=0,0054 Гн; напруга конденсатора Udc = 2000 В; єм-
ність конденсатора C = 20·10-3 Ф [9]. Значення зона
гістерезису (струмової трубки) в методі РРС дорівнює
НВ = 10, що відповідає 5 % від номінального струму
навантаження [11].
Проведено дослідження роботи моделі в режимі
перевищення максимального робочого струму в разі
перевантаження (рис. 3, 4) та в режимі аварійного
короткого замикання (рис. 5, 6) з використанням бло-
ку Three-Phase Fault (рис. 2).
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1 31
Рис. 2. Matlab Simulink модель електроенергетичної системи з трифазним САФ
ild, A
iapf, A
t, s
is, A
Irms=234,8 A
З обмеженням Irms=170,7 AIrms=215,6 A
Irms=107,2 AIrms=104,9 A
Без обмеження
Без обмеження З обмеженням
Irms=234,8 A
Рис. 3. Осцилограми струму навантаження ild, поточного САФ iapf та мережі is без та з обмеженням
за максимальним значенням струму
Режим перевантаження. Дослідження проведе-
но з обмеженням по струму та без обмеження. Задане
максимальне діюче значення струму встановлене на
рівні Imax = 170 A. Результати моделювання із зазна-
ченими умовами представлені на рис. 3. На інтервалі
часу (0,1-0,15 с) підсистема обмеження струму не ак-
тивна, наявне перевантаження перетворювача САФ
робочим струмом 215,6 А, при цьому ефективність
компенсації можна оцінити за інтегральними показ-
никами – табл. 1 (без обмеження). На інтервалі часу
(0,15-0,2 c) вводиться в дію підсистема обмеження
струму і діюче значення струму САФ знижується до
встановленого максимального рівня, при цьому пока-
зники компенсації погіршуються – табл. 1 (з обме-
женням), але пристрій забезпечує зниження реактив-
ної потужності та коефіцієнту викривлення струму.
32 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1
Таблиця 1
Зведені результати дослідження режиму перевантаження
Параметр Без САФ Без обмеження З обмеженням
P, Вт 21300 21870 20630
Q, Вар 44270 –275,5 8621
Irms, А 234,8 104,9 107,2
THDI, % 13,96 6,24 7,94
Iapf , А – 215,6 170,7
THDIapf , % – 15,2 16,23
Виходячи з діаграми зміни напруги накопичую-
чого конденсатора (рис. 4) відхилення напруги не пе-
ревищує 1 %. При цьому зниження величини струму
викликає збільшення запасу енергії конденсатора.
uc, B З обмеженнямБез обмеження
t, s
2000
1996
1992
1988
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
Рис. 4. Напруга на конденсаторі з обмеженням
та без обмеження за максимальним значенням струму
Режим короткого замикання (КЗ). Досліджен-
ня КЗ виконано шляхом імітації міжфазного коротко-
го замикання двох фаз на землю у вузлі навантажен-
ня. В модель системи додатково введено блок, який
реалізує режим короткого замикання рис. 2 (Three-
Phase Fault) шляхом замикання двох фаз на опір
R = 0,001 Ом, на інтервалі часу (0,1-0,2 с).
Зважаючи на те, що коротке замикання реалі-
зоване через омічний опір (рис. 5), на інтервалі дії
короткого замикання струм зумовлений активною
потужністю істотно перевищує струм зумовлений
реактивною потужністю та потужністю спотворень.
За умов реалізації режиму короткого замикання
порушується функціонування блоку (pq-theory
power control), у зв’язку із значним зниженням ме-
режевої напруги. При цьому САФ продовжує за-
безпечувати компенсацію струму навантаження
(табл. 2 без обмеження), та обмеження струму на
інтервалі 0,1-0,15 с (табл. 2 з обмеженням). Додат-
ково слід відзначити, що використання обмеження
призводить до зменшення перекомпенсації реакти-
вної потужності.
Аналіз напруги накопичуючого конденсатора під
час реалізації режиму короткого замикання показує, як
і в попередньому випадку незначне збільшення амплі-
туди пульсацій напруги, які не перевищують 3 %.
Рис. 5. Осцилограми струму навантаження ild, поточного САФ iapf та мережі is в режимі КЗ з обмеженням та без обмеження
за максимальним значенням струму
Таким чином, реалізація запропонованої методи-
ки, де обмеження до гранично допустимого рівня
струму трифазного САФ в умовах перевантаження
або короткого замикання виконується шляхом масш-
табування величини струму САФ до рівня припусти-
мого за умов нормальної роботи напівпровідникових
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1 33
елементів, дозволяє в зазначених режимах реалізову-
вати основний алгоритм роботи САФ, що підтвер-
джується наведеними результатами досліджень ком-
пьютерної моделі системи (рис. 3-6).
Таблиця 2
Зведені результати дослідження режиму
трифазного короткого замикання
Параметр Без САФ Без обмеження З обмеженням
P, Вт 21300 4418 4671
Q, Вар 44270 –490 16,29
Irms , А 234,8 2172 2171
THDI , % 13,96 0,8 0,8
Iapf , А – 317,8 161,8
THDIapf , % – 60,9 70,6
Рис. 6. Напруга на конденсаторі при сталому режимі,
без обмеження за максимальним значенням та з обмежен-
ням в режимі КЗ
Висновки.
1. Запропоновано методику обмеження до гранич-
но допустимого рівня струму трифазного САФ та
блок-схему підсистеми обмеження струму САФ, що
дозволяє реалізовувати основний алгоритм роботи
САФ в режимах його перевантаження або короткого
замикання.
2. Реалізація запропонованої методики дозволяє за-
хистити силову частину САФ у разі аварійних режи-
мів перевантаження та короткого замикання, та забез-
печує автоматичне поновлення нормального режиму
роботи САФ після усунення аварійних режимів сис-
темою протиаварійної автоматики .
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Показатели качества
электроэнергии и их контроль на промышленных предпри-
ятиях: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд. – М.: Энергоатом-
издат, 2000. – 252 с.
2. Давидов О.Ю., Бялобржеський О.В. Аналіз засобів ком-
пенсації реактивної потужності в електротехнічних систе-
мах // Вісник Кременчуцького національного університету
імені М. Остроградського. – 2010. – №3(62). – Частина 1. –
С. 132-136.
3. Алексеев Б.А. Активные фильтры высших гармоник //
ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электро-
техническая промышленность. – 2007. – №3. – С. 28-32.
4. Жемеров Г.Г., Ильина О.В. Теория мощности Фризе и
современные теории мощности // Електротехніка і електро-
механіка. – 2007. – №6. – С. 63-65. doi: 10.20998/2074-
272X.2007.6.14.
5. Akagi H., Watanabe E. H., Aredes M. Instantaneous Power
Theory and Applications to Power Conditioning. – Wiley-IEEE
Press., 2007. – 379 p. ISBN 978-0-470-10761-4.
6. Власенко Р.В., Бялобржеський О.В. Застосування
силового активного фільтру при компенсації компонент
струму несиметричного нелінійного навантаження в чо-
тирипровідній мережі // Вісник Приазовського державно-
го технічного університету. Серія: Технічні науки. –2015.
– №31. – С. 156-165.
7. Zakis J., Rankis I. Comparison of flexible systems of reac-
tive power compensation // 5th International symposium «Topi-
cal problems in the field of electrical and power engineering».
Doctoral school of energy and geotechnology. – Kuressaare,
Estonia. – 14-19 January, 2008. – pp. 99-102.
8. Бялобржеський О.В., Власенко Р.В. Зв’язок електроене-
ргетичних параметрів режиму однофазного активного філь-
тру з параметрами його накопичувачів // Науковий вісник
НГУ. – 2015. – №4. – С. 79-84.
9. Власенко Р.В., Бялобржеський О.В. Порівняння методів
компенсації неактивної потужності трифазним силовим
активним фільтром з адаптивним релейним регулятором
струму // Електротехніка та електроенергетика. – 2014. –
№2. – С. 20-27.
10. Сегеда М.С. Електричні мережі та системи. – Львів:
Видавництво національного університету «Львівська полі-
техніка», 2007. – 488 с.
11. Dixon J.W., Tepper S., Morаn L. Analysis and evaluation of
different modulation techniques for active power filters // Pro-
ceedings of 1994 IEEE Applied Power Electronics Conference
and Exposition – ASPEC’94. pp. 894–900. doi:
10.1109/APEC.1994.316303.
REFERENCES
1. Zhezhelenko I.V., Saenko Yu.L. Pokazateli kachestva
elektroenergii i ikh kontrol' na promyshlennykh predpriiatii-
akh: Ucheb. posobie dlia vuzov. 3-e izd [Indicators of quality
of the electric power and their control at the industrial enter-
prises. Educational manual for students of higher educational
institutions, 3rd ed.]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 2000.
252 p. (Rus).
2. Davydov A.Y., Bіalobrzeski A.V. Analysis of facilities
of indemnification of reactive-power is in electrical engi-
neerings systems. Transactions of Kremenchuk Mykhailo
Ostrohradskyi National University, 2010, no.3(62), part 1,
pp. 132-136. (Ukr).
3. Alekseev B.A. Active harmonic filters. ELEKTRO. Electri-
cal engineering, power industry, electrical industry, 2007,
no.3, pp. 28-32. (Rus).
4. Zhemerov G.G., Ilina O.V. Fryze power theory and modern
power theories. Electrical engineering & electromechanics,
2007, no.6, pp. 63-65. doi: 10.20998/2074-272X.2007.6.14.
5. Akagi H., Watanabe E.H., Aredes M. Instantaneous Power
Theory and Applications to Power Conditioning. Wiley-IEEE Press,
April 2007. 379 p. ISBN 978-0-470-10761-4.
6. Vlasenko R.V., Bialobrzeski O.V. Using active power filter
to compensate the current component of asymmetrical non-
linear load in the four wire network. Reporter of the Priazovskyi
State Technical University. Section: Technical sciences, 2015,
no.31, pp. 156-165. (Ukr).
7. Zakis J., Rankis I. Comparison of flexible systems of reac-
tive power compensation. 5th International symposium «Topical
problems in the field of electrical and power engineering». Doc-
toral school of energy and geotechnology. Kuressaare, Estonia.
14-19 January, 2008, pp. 99-102.
8. Byalobrzheskii O.V., Vlasenko R.V. Interrelation of electric-
power parameters of the single-phase active power filter mode
with parameters of the stores attached. Naukovyi Visnyk Natsion-
alnoho Hirnychoho Universytetu, 2015, no.4, pp. 79-84. (Ukr).
34 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №1
9. Vlasenko R.V., Bialobrzeski O.V. Comparison of inactive
power compensation methods by three-phase active power filter
with adaptive relay current controller. Electrical Engineering
and Power Engineering, 2014, no.2, pp. 20-27. (Ukr).
10. Segeda M.S. Elekrychni merezhi ta systemy [Electric grids
and systems]. Lviv, Lviv Polytechnic National University Publ.,
2007. 488 p. (Ukr).
11. Dixon J.W., Tepper S., Morаn L. Analysis and evaluation of
different modulation techniques for active power filters. Pro-
ceedings of 1994 IEEE Applied Power Electronics Conference
and Exposition – ASPEC’94. pp. 894–900. doi:
10.1109/APEC.1994.316303.
Поступила (received) 24.11.2017
Власенко Руслан Володимирович1, асистент,
Бялобржеський Олексій Володимирович1, к.т.н., доц.,
1 Кременчуцький національний університет
імені Михайла Остроградського,
39600, Полтавська обл., Кременчук, вул. Першотравнева, 20,
тел/phone +380 97 1902815, +380 66 7197298,
e-mail: ruslan.vlasenko@i.ua, seemAl@kdu.edu.ua
R.V. Vlasenko1, O.V. Bialobrzeski1
1 Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University,
20, Pershotravneva Str., Kremenchuk, Poltava region, 39600,
Ukraine.
Limitations of current of the three-phase active power filter
in the conditions of overload and short circuit.
Purpose. The purpose of the work is to develop a method of limit-
ing the maximum allowable level of current of a three-phase ac-
tive power filter in conditions of overload or short circuit and a
system for the implementation of the method. Methodology. For
research purposes, the provisions of the pq-theory of instantane-
ous power, the method of the theory of automatic control in sys-
tems with relay controllers, and the methods of simulation in the
visual programming environment were used. Results. Both the
overloading mode and the short circuit emergency mode, using
the proposed solution, do not lead to significant changes in the
voltage level on the accumulation capacitor, thus maintaining the
stability of the power part of the active power filter. Originality.
In the case of temporary overloads of current and short circuits at
the network node to which a active power filter is connected, the
current's limiting is performed by scaling the current to the level
allowed by normal operation of the semiconductor elements of the
device, which allows the basic operating algorithm to be imple-
mented in the specified modes. Practical value. The proposed
solution can be used as a mean to protect the power part of the
device in case of overload, which, in the event of emergencies, and
their elimination will automatically restore the normal mode of
the device. References 11, tables 2, figures 5.
Key words: active power filter, pq-theory of instantaneous
power, relay current control, effective current value, hys-
teresis zone.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147633 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:08:10Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Власенко, Р.В. Бялобржеський, О.В. 2019-02-15T11:05:53Z 2019-02-15T11:05:53Z 2018 Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання / Р.В. Власенко, О.В. Бялобржеський // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 1. — С. 29-34. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.1.04 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147633 621.316.761.2; 621.316.728 Цель. Целью работы является разработка методики ограничения до предельно допустимого уровня тока трехфазного силового активного фильтра (САФ) в условиях перегрузки или короткого замыкания и системы для реализации методики. Методика. Для проведения исследований использовались положения pq-теории мгновенной мощности, метод теории автоматического управления в системах с релейными регуляторами, методы моделирования в среде визуального программирования. Результаты. Как режим перегрузки, так и аварийный режим короткого замыкания, с использованием предлагаемого решения, не приводят к существенным изменениям уровня напряжения на накопительном конденсаторе, соответственно поддерживая стабильность работы силовой части силового активного фильтра. Научная новизна. При временных перегрузках по току и коротких замыканий в узле сети, к которому присоединяют силовой активный фильтр, ограничения его тока выполняют путем масштабирования действующего тока до уровня допустимого в условиях нормальной работы полупроводниковых элементов устройства, позволяет в указанных режимах реализовывать основной алгоритм работы. Практическое значение. Предложенное решение может быть использовано как средство защиты силовой части устройства в случае перегрузки, или в случае возникновения аварийных ситуаций, а их устранение обеспечит автоматическое обновление нормального режима устройства. Мета. Метою роботи є розробка методики обмеження до гранично допустимого рівня струму трифазного силового активного фільтру (САФ) в умовах перевантаження або короткого замикання та системи для реалізації методики. Методика. Для проведення досліджень використовувались положення pq-теорії миттєвої потужності, метод теорії автоматичного управління в системах з релейними регуляторами, методи моделювання в середовищі візуального програмування. Результати. Як режим перевантаження так і аварійний режим короткого замикання, з використанням пропонованого рішення, не призводять до суттєвих змін рівня напруги на накопичуючому конденсаторі, відповідно підтримуючи стабільність роботи силової частини силового активного фільтру. Наукова новизна. При тимчасових перевантаженнях за струмом та коротких замикань у вузлі мережі до якого приєднують силовий активний фільтр, обмеження його струму виконують шляхом масштабування діючого струму до рівня припустимого за умов нормальної роботи напівпровідникових елементів пристрою, що дозволяє в зазначених режимах реалізовувати основний алгоритм роботи. Практичне значення. Запропоноване рішення може бути використаним як засіб захисту силової частини пристрою у разі перевантаження, що, у разі виникнення аварійних ситуацій, та їх усунення забезпечить автоматичне поновлення нормального режиму пристрою. Purpose. The purpose of the work is to develop a method of limiting the maximum allowable level of current of a three-phase active power filter in conditions of overload or short circuit and a system for the implementation of the method. Methodology. For research purposes, the provisions of the pq-theory of instantaneous power, the method of the theory of automatic control in systems with relay controllers, and the methods of simulation in the visual programming environment were used. Results. Both the overloading mode and the short circuit emergency mode, using the proposed solution, do not lead to significant changes in the voltage level on the accumulation capacitor, thus maintaining the stability of the power part of the active power filter. Originality. In the case of temporary overloads of current and short circuits at the network node to which a active power filter is connected, the current's limiting is performed by scaling the current to the level allowed by normal operation of the semiconductor elements of the device, which allows the basic operating algorithm to be implemented in the specified modes. Practical value. The proposed solution can be used as a mean to protect the power part of the device in case of overload, which, in the event of emergencies, and their elimination will automatically restore the normal mode of the device ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання Limitations of current of the three-phase active power filter in the conditions of overload and short circuit Article published earlier |
| spellingShingle | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання Власенко, Р.В. Бялобржеський, О.В. Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка |
| title | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання |
| title_alt | Limitations of current of the three-phase active power filter in the conditions of overload and short circuit |
| title_full | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання |
| title_fullStr | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання |
| title_full_unstemmed | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання |
| title_short | Обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання |
| title_sort | обмеження струму трифазного силового активного фільтра в умовах перевантаження та короткого замикання |
| topic | Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка |
| topic_facet | Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147633 |
| work_keys_str_mv | AT vlasenkorv obmežennâstrumutrifaznogosilovogoaktivnogofílʹtravumovahperevantažennâtakorotkogozamikannâ AT bâlobržesʹkiiov obmežennâstrumutrifaznogosilovogoaktivnogofílʹtravumovahperevantažennâtakorotkogozamikannâ AT vlasenkorv limitationsofcurrentofthethreephaseactivepowerfilterintheconditionsofoverloadandshortcircuit AT bâlobržesʹkiiov limitationsofcurrentofthethreephaseactivepowerfilterintheconditionsofoverloadandshortcircuit |