АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ
The formula determining the efficiency of three-phase four-wire power system for non-sinusoidal unbalanced mode has been proposed. It is obtained under the specified load power factor, which defined on the supply voltage period, and under the known relation of the short circuit power to the active p...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/956 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |
|
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203159652073472 |
|---|---|
| author | Артеменко, М.Ю. Батрак, Л.М. Михальський, В.М. Поліщук, С.Й. |
| author_facet | Артеменко, М.Ю. Батрак, Л.М. Михальський, В.М. Поліщук, С.Й. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "М.Ю. Артеменко",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. І. Сікорського», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна"
},
{
"author": "Л.М. Батрак",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. І. Сікорського», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна"
},
{
"author": "В.М. Михальський",
"institution": "Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна"
},
{
"author": "С.Й. Поліщук",
"institution": "Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна"
}
] |
| author_sort | Артеменко, М.Ю. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-02T14:04:45Z |
| description | The formula determining the efficiency of three-phase four-wire power system for non-sinusoidal unbalanced mode has been proposed. It is obtained under the specified load power factor, which defined on the supply voltage period, and under the known relation of the short circuit power to the active power of the load. The potential for increasing the efficiency of the power supply system by raising the power factor of the load using a parallel active filter has been considered. Factors limiting the possibility of increasing the efficiency of the power system by means of shunt active filters have been analyzed. References 8, figures 4. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:16:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
12 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6
ПЕРЕТВОРЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
УДК 621.314
АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ
ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ
М.Ю.Артеменко1, докт.техн.наук, Л.М.Батрак1, В.М.Михальський2, докт.техн.наук, С.Й.Поліщук2,
канд.техн.наук
1 − Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»,
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна, e-mail: artemenko_m_ju@ukr.net,
2 − Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна, e-mail: mikhalsky@ied.org.ua
Запропоновано формулу визначення ККД трифазної чотирипровідної системи живлення для несинусоїдного
несиметричного режиму за заданим коефіцієнтом потужності навантаження, визначеним на періоді напруги
живлення, та відомим співвідношенням потужності короткого замикання до активної потужності наванта-
ження. Розглянуто потенційну можливість збільшення ККД системи живлення шляхом підвищення коефіцієн-
та потужності навантаження за допомогою паралельного активного фільтра. Проаналізовано фактори, що
обмежують можливості збільшення ККД системи електроживлення засобами паралельної активної фільтра-
ції. Бібл. 8, рис. 4.
Ключові слова: коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт потужності, паралельний активний фільтр, складова нульо-
вої послідовності.
Вступ. Інтенсивне зростання кількості нелінійних споживачів та збільшення їхньої одиничної
потужності, наявність нелінійних потужних однофазних навантажень у трифазних електричних мере-
жах призводить до погіршення якості електропостачання та збільшення втрат енергії, несиметрії фаз-
них напруг, а часто і несинусоїдності напруги живлення. В чотирипровідних трифазних системах неси-
метрія фазних напруг навіть у синусоїдному режимі спричинює появу складової нульової послідовності
[7,8], викликаючи підвищені втрати енергії та зменшення коефіцієнта корисної дії (ККД) системи елек-
тропостачання, в першу чергу за рахунок резистивного (омічного) опору лінії електропостачання. Оскі-
льки доволі суттєва частина електроенергії від джерел до навантажень передається за допомогою саме
таких систем, навіть незначне підвищення їхнього ККД дозволить зберегти значні матеріальні ресурси.
Так у роботах [2,3] розглянуто методи визначення максимально можливого та реального ККД
системи електроживлення за графіками миттєвого струму та миттєвої реактивної потужності для си-
нусоїдального джерела та асиметричного навантаження. Відзначено, що суттєвого підвищення ККД
можна досягти шляхом підключення в систему паралельного активного фільтра (ПАФ) з накопичува-
чем енергії, якщо втрати енергії в ПАФ і накопичувачі менші від різниці між реальними та мінімаль-
но можливими втратами в системі. Наявність у системі електропостачання ПАФ дозволяє забезпечи-
ти максимальну потужність навантаження з мінімальними втратами у лінії в залежності від обраної
стратегії та алгоритмів керування [1,4,5]. У той же час залишилися без уваги мережі живлення з ну-
льовим проводом з несиметричною, несинусоїдною напругою джерела і нелінійним навантаженням, а
також вплив на величину ККД несиметрії напруги джерела та індуктивностей лінії передачі.
У даній статті з метою поглиблення аналізу енергетичних процесів у таких мережах живлення
запропоновано формулу для розрахунку ККД трифазної чотирипровідної системи живлення для не-
синусоїдного несиметричного режиму за заданим коефіцієнтом потужності навантаження, визначеним
на періоді напруги живлення, та відомим співвідношенням потужності короткого замикання до актив-
ної потужності навантаження. Розглянуто потенційну можливість збільшення ККД системи живлення
шляхом підвищення коефіцієнта потужності навантаження за допомогою паралельного активного філь-
тра. Проаналізовано фактори, що обмежують можливості збільшення ККД системи електроживлення
засобами паралельної активної фільтрації.
Визначення ККД трифазної чотирипровідної системи живлення без паралельного актив-
ного фільтра (ПАФ). Розглядаємо несинусоїдний несиметричний усталений з періодом /2T
© Артеменко М.Ю., Батрак Л.М., Михальський В.М., Поліщук С.Й., 2015
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 13
режим напруг вхідного джерела трифазної чотирипровідної системи живлення (рис. 1), який задаєть-
ся трикоординатними векторами миттєвих значень фазних напруг та струмів
.
)(
)(
)(
)(;
)(
)(
)(
)(
ti
ti
ti
t
tu
tu
tu
t
C
B
A
C
B
A
iu
З урахуванням співвідношення для струму
нейтралі ),()()()()( ttitititi T
CBAN ij де
;111Tj T – знак транспонування, вектор миттє-
вих значень фазних напруг навантаження визначається
виразом
,
)(
)()(
/
/
/
)()()()(
)(
)(
)(
)()()(
)()()()()(
)()()()()(
)()()()()(
)(
)(
)(
)(
dt
td
tt
dt
di
L
dtdi
dtdi
dtdi
Ltrtrttv
tv
tv
tv
tirtrt
tvtvtirtritu
tvtvtirtritu
tvtvtirtritu
tv
tv
tv
t
N
N
C
B
A
T
NLN
LC
LB
LA
NN
LNLCNNCC
LNLBNNBB
LNLANNAA
C
B
A
i
LRiujjjiuj
jiuv
=
(1)
де
dtdi
dtdi
dtdi
L
tv
tv
tv
C
B
A
LC
LB
LA
/
/
/
)(
)(
)(
– вектор напруг на індуктивностях лінійних проводів кабельної лінії передачі;
dtdiLtv NNLN /)( – напруга на індуктивності нейтрального проводу;
;
100
010
001
;
IRjjIR TT
N
NNN
NNN
NNN
rr
rrrr
rrrr
rrrr
NNN
NNN
NNN
LLLL
LLLL
LLLL
L
TT
NLL LjjI – матриці опорів втрат та індуктивностей лінії передачі, симетричні відносно голов-
ної діагоналі; I – одинична матриця; r, L – активний опір та індуктивність кожного лінійного проводу,
NN Lr , – активний опір та індуктивність нейтрального проводу. Будемо вважати, що між модулями
введених векторів справедливе співвідношення ,/)()()( dttdtt iLRiu а параметри елементів лінії
передачі є подібними: ,// NN rrLL тоді матриці цих параметрів є пропорційними: .)/( LR Lr
Баланс активних потужностей отримаємо, помноживши справа обидві частини транспонова-
ної рівності (1) на вектор струмів та інтегруючи отримані добутки на періоді Т
T
T
TT
T
T
T
T
T dtt
dt
td
T
dttt
T
dttt
T
dttt
T
0000
)(
)(1
)()(
1
)()(
1
)()(
1
iL
i
Riiiuiv = . (2)
Інтегруючи частинами останній доданок виразу (2) з урахуванням того, що ),0()( ii T отримаємо
T
TT
T
TTTTTT
T
TT ttdtdttTTttd
000
0)()()()()()0()0()()()()( iLiiLiiLiiLiiLi .
Отже, потужність втрат визначається виразом
LS
T
T
T
T
T
T PPdttt
T
dttt
T
dttt
T
P
000
)()(
1
)()(
1
)()(
1
iviuRii ,
де SP , LP – активні потужності трифазного джерела та навантаження.
ККД системи живлення визначається як
Рис. 1
14 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6
LL
L
S
L
PPPP
P
P
P
/1
1
. (3)
Вважаючи, що коефіцієнт потужності навантаження не змінюється при врахуванні малих па-
раметрів активно-індуктивних опорів лінії передачі, виразимо потужність втрат через повну потуж-
ність навантаження LS та коефіцієнт потужності навантаження /P L Lk P S відповідно до формули (7)
роботи [1] 2 1 2 2
0
1
( ) ( ) =
T
T
L L P VP S t t dt P k P
T
v R v ,
де
T
T
V dttt
T
P
0
1 )()(
1
= vRv . Підставивши вираз для потужності втрат у (3), матимемо
121 /L P VP k P
. (4)
Скориставшися формулою (1), перетворимо вираз для VP
.)(]
)(
[
1)(
)(
1
)(
)(1)(
)(
11
)()(
1
)()(
1
)()(
1
)()(
1
]
)(
)()([]
)(
)()([
1
)()(
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
UIIUIIIIIISS
T
T
T
T
T TT
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
V
PPPPPPPPPdtt
dt
td
T
dt
dt
td
t
T
dtt
dt
td
T
dt
dt
td
t
T
dt
dt
d
dt
d
T
dttt
T
dttt
T
dttt
T
dttt
T
dt
dt
td
tt
dt
td
tt
T
dttt
T
P
uR
i
L
i
LRu
RiR
i
L
i
LRRi
i
LRL
i
RiRRiRiRuuRRiuRu
i
LRiuR
i
LRiuvRv
(5)
З’ясуємо значення усіх доданків формули (5). При короткому замиканні правих затискачів ак-
тивних опорів на рис. 1 вектор струмів короткого замикання трифазного джерела визначається вира-
зом )()( 1
0 tt uRi . Отже, першим доданком формули (5) є активна потужність короткого замикання
T
T dttt
T
P
0
00 )()(
1
iu , вперше введена як важливий чинник при дослідженні ККД систем живлення в
роботах [2,3]. Доданки з другого по четвертий визначені раніше. П’ятий доданок містить інтеграл від
добутку векторів напруг індуктивностей і є величиною вищого порядку малості порівняно з іншими
доданками, якою можна знехтувати. Інтеграли з шостого та сьомого доданків, взяті частинами, з ура-
хуванням періодичності )(ti дорівнюють нулю. Восьмий та дев’ятий доданки є однаковими, і кожен з
них може бути перетворений таким чином:
dtt
dt
td
Tr
L
tdt
Tr
L
dt
dt
td
t
T
PP
T TT
T
T
T
UIIU )(
)(1
)()(
1)(
)(
1
000
1 i
u
iu
i
LRu
.
За умови симетричного синусоїдного трифазного джерела ці доданки дорівнюють нулю, якщо
лінійні струми є парними функціями відносно моментів часу, що відповідають максимумам фазних
напруг. Зокрема, цим умовам задовольняють лінійні струми випрямної схеми Міткевича при роботі
на активне, активно-індуктивне )( HL та активно-ємнісне навантаження. У подальшому розгля-
датимемо нелінійні навантаження, що задовольняють зазначеним умовам, тоді
LSLSSSSSV PPPPPPPPPPPPP 000 ,
а формула (4) набуває вигляду
1 1
2 2
0 0
1
1 1
( ) ( / 1/ 1)
L
P S L P L
P
k P P P k P P
. (6)
Після перетворень для визначення ККД маємо квадратне рівняння
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 15
0/11/)/( 2
00
12
PLL kPPPP , (7)
дискримінант якого
)/112/)(/112/(/11/)2/( 00
2
0
2
0 PLPLPLL kPPkPPkPPPPD .
Розв'язок квадратного рівняння (7) за умови PL kPP /22/0
2
2
0 0 0
1
; 1
0.5( / ) 0.25( / ) ( / )
k P
L L L k
a k
P P P P P P a
. (8)
Графіки залежностей ККД від відношення по-
тужностей LPP /0 при значеннях параметра
0,1, 2ka показано на рис. 2. За умови 0,ka
( 1)Pk рівняння (7) перетворюється на відоме з [3],
що визначає максимальний ККД системи електрожив-
лення постійної напруги за відсутності пульсацій
струму в навантаженні 0/ 2
0 PPL
з розв'язком 00,5 0,25 /LP P .
Потенційну можливість збільшення ККД шляхом підвищення коефіцієнта потужності наван-
таження, використовуючи паралельний активний фільтр, характеризує графік на рис. 3. З його аналі-
зу випливає, що зі зменшенням відношення LPP /0 ефективність застосування засобів ПАФ зростає.
Визначення ККД трифазної чотирипровідної системи живлення з паралельним актив-
ним фільтром. Фактори, що обмежують підвищення ККД засобами ПАФ. У роботі [1] показано,
що за наявності ПАФ (рис. 1) вектор лінійних струмів трифазного джерела, який у несиметричному
несинусоїдному режимі забезпечує постачання енергії в навантаження з одиничним коефіцієнтом по-
тужності, визначається виразом
)(
)()(
1
)(
0
t
dttt
T
P
t
T
T
L
v
vv
i
,
де )()()( 00 ttt vvv – вектор фазної напруги з частковим послабленням складової нульової по-
слідовності )(0 tv , 0 3 3N Nr r r – оптимальна величина коефіцієнта послаблення складовою
нульової послідовності, що забезпечує мінімальні втрати енергії у силовому кабелі [5]. Таким чином,
для забезпечення одиничного коефіцієнта потужності, що максимізує ККД, споживається активна
потужність складових не тільки прямої, але і оберненої та нульової послідовностей частоти мережі та
вищих гармонік. Це може бути корисним лише для резистивних навантажень [6], які, як правило, не є
основними навантаженнями в енергосистемах, та призводить до емісії в трифазну мережу гармонік
струму оберненої та нульової послідовностей основної та вищих гармонік. Тільки активна потужність
напруги прямої послідовності і складова струму основної гармоніки є корисною потужністю в син-
хронному або асинхронному двигуні. Активна потужність оберненої послідовності і активна потуж-
ність вищих гармонік не може бути перетворена в механічну потужність на валу двигуна, а тільки
підвищує температуру двигуна і / або механічну вібрацію.
При формуванні струмів джерела пропорційними складовій прямої послідовності основної
гармоніки вектора фазних напруг навантаження )(1 tv , вектор струму )()( 12
1
t
V
P
t L
vi , а квадрат пов-
ної потужності навантаження, визначений відповідно до [1]
2 2 2 2 2 2 2 2 2
1 1 0 0 1 1 0 0
0 0
2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 1 0 0
1 1 0 0 12 2
1 1
1 1
( ) ( ) ( ) ( ) [ (1 ) ][ /(1 ) ]
(1 )
[ (1 ) ] 1 ,
-1v R v i Ri
T T
T T
L H H
HL
H L
S t t dt t t dt V V V V I I I I
T T
V V VP
V V V V V P
V V
Рис. 2
16 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6
де
T
T dttt
T
V
0
11
2
1 )()(
1
vv – діючі значення складових напруги прямої та оберненої послідовностей
основної гармоніки;
T
T dttt
T
V
0
00
2
0 )()(
1
vv – діюче значення складової напруги нульової послідов-
ності;
T
H
T
HH dttt
T
V
0
2 )()(
1
vv – діюче значення вищих гармонік вектора фазних напруг навантажен-
ня. Звідси максимальний коефіцієнт потужності при зазначеному керуванні набуває значення
2/1
2
1
22
00
2
1 )1(
1
V
VVV
k H
P
. (8)
Прийнявши припущення, що коефіцієнт несиметрії напруги за оберненою та нульовою послі-
довностями ннн kVVVVkk 10110 // , а коефіцієнт гармонік напруги (THDU) 1/VVk НГU ,
для оптимального значення 75,00 , розрахованого в [5], отримаємо залежність )( нp kfk при різ-
них значеннях THDU, представлену на рис. 4, яка обмежує збільшення ККД системи засобами ПАФ
шляхом підвищення коефіцієнта потужності навантаження.
Рис. 3 Рис.4
Так, наприклад, для стандартних мереж живлення, відповідно до діючого стандарту ДСТУ
13109-97, коли коефіцієнт несиметрії напруги за оберненою та нульовою послідовностями обмеже-
ний 2% (значення) та 4% (максимально допустиме значення), коефіцієнт потужності становить 0,999
і, в першу, чергу залежить від значення коефіцієнта гармонік напруги мережі, який дорівнює відповід-
но 8% − нормально допустиме та 12% − максимально допустиме значення. Для інших нестандартних
локальних мереж застосування активної фільтрації може бути набагато ефективніше.
Іншим обмежуючим фактором зростання ККД є потужність втрат FP ПАФ. З урахуванням ці-
єї потужності формула (6) модифікується до вигляду
12
01 1/ ( / 1/ 1)P Lk P P
,
де
L
FL
F
L
FL
S
L
S
FL
S
L
P
PP
P
PP
P
P
P
PP
P
P
; PP kk – нове значення коефіцієнта потужності,
що досягається в системі з ПАФ. Звідси ККД трифазної системи з ПАФ
2
2
0 0 0
/
; ( ) 1
0.5( / ) 0.25( / ) ( / )
L L
F k P k
L L L k
P P
a k a
P P P P P P a
.
Умовою доцільності застосування ПАФ є нерівність F або
,
)/()/(25,0)/(5,0
1
)/()/(5,0)/(5,0
/
0
2
000
2
00 kLLLkLLL
LL
aPPPPPPaPPPPPP
PP
що еквівалентно перетворюється до нерівності
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6 17
LLkLkL PPPPaPaP 00
22 ,
розв’язок якої
0// PPaPP LkLF , якщо 0ka
або
)2/1()1/()2/1(/ 0
2
0 kLkkkLLF aPPaaaPPPP , якщо kk aa 0 .
Отримані розрахункові формули дозволяють проаналізувати доцільність застосування пара-
лельного активного фільтра шляхом визначення критичного значення відношення потужності втрат
фільтра до активної потужності навантаження. Для цього має бути відома (розрахована) активна по-
тужність короткого замикання системи живлення та визначені коефіцієнти потужності навантаження
до та після підключення ПАФ. Для прикладу, при значенні відношення LPP /0 =10 та збільшенні кое-
фіцієнта потужності навантаження завдяки використанню ПАФ на 1% (що відповідає підвищенню
ККД =0,3%), значення LF PP / не повинно перевищувати 0,003. За аналогічних умов при збіль-
шенні коефіцієнта потужності навантаження завдяки використанню ПАФ від значення 0,8 до 0,9 (що
відповідає підвищенню ККД =3,1%) значення LF PP / не повинно перевищувати 0,103. Відзначи-
мо також, що подальше підвищення ККД системи за умов живлення інших паралельно підключених
споживачів можливе за рахунок покращення показників якості напруги живлення (в першу чергу
THDU ), що практично досягається застосуванням послідовної активної фільтрації.
Висновки.
1. Запропоновано формулу для розрахунку ККД трифазної чотирипровідної системи живлен-
ня для несинусоїдного несиметричного режиму за заданим коефіцієнтом потужності навантаження,
визначеним на періоді напруги живлення, та відомим співвідношенням потужності короткого зами-
кання до активної потужності навантаження.
2. Проаналізовано вплив на величину ККД несиметрії напруги джерела та індуктивних опорів
лінії електропередачі.
3. Розглянуто потенційну можливість збільшення ККД системи живлення шляхом підвищен-
ня коефіцієнта потужності навантаження завдяки застосуванню паралельного активного фільтра.
4. Аналітично представлено фактори, що обмежують можливість збільшення ККД системи
електроживлення засобами паралельної активної фільтрації та межі доцільності застосування ПАФ.
1. Артеменко М.Ю. Повна потужність трифазної системи живлення в несинусоїдному режимі та енерго-
ефективність засобів паралельної активної фільтрації // Електроніка та зв'язок. – 2014. – №6. – С. 38–47.
2. Жемеров Г.Г., Ильина Н.А., Ильина О.В., Ковальчук О.И., Сокол Е.И. КПД систем электроснабжения
постоянного напряжения и трехфазной симметричной системы синусоидальных напряжений // Технічна
електродинаміка. Тематичний випуск «Проблеми сучасної електротехніки». – 2010. – Ч. 2. – С. 107–118.
3. Жемеров Г.Г., Ильина Н.А., Ильина О.В., Ковальчук О.И., Сокол Е.И. КПД трехфазной четырехпровод-
ной системы электроснабжения с асимметричной нагрузкой // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск
«Силова електроніка та енергоефективність». – 2010. – Ч. 1. – С. 22–31.
4. Поліщук C.Й., Артеменко М.Ю., Михальський В.М. Аналітична побудова координатних систем у теорії
миттєвої потужності трифазних кіл для керування пристроями активної фільтрації // Технічна електродинаміка.
– 2013. – №2. – С. 25–35.
5. Поліщук C.Й., Артеменко М.Ю., Михальський В.М., Шаповал И.А., Батрак Л.М. Стратегія керування
паралельним активним фільтром з частковим послабленням складової нульової послідовності напруг трифазної
чотирипровідної мережі // Технічна електродинаміка. – 2013. – № 3. – С. 12–19.
6. Czarnecki L.S. Currents’ Physical Components (CPC) concept: a fundamental of Power Theory // Przegląd
Elektrotechniczny. – 2008. – No 6. – Рp. 28–37.
7. Czarnecki L.S., Haley P.M. Unbalanced Power in Four-Wire Systems and Its Reactive Compensation // IEEE
Trans. Power Delivery. – 2015. – Vol. 30. – No1. – Pp. 53–63.
8. Montano Asquerino J.C. and Salmeron Revuelta P. Compensation in nonsinusoidal, unbalanced three-phase
four-wire systems with active power-line conditioner // IEEE Trans. Power Delivery. – Oct. 2002. – Vol. 17. – No 4. –
Pp. 1079–1084.
18 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 6
УДК 621.314
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ КПД ТРЕХФАЗНОЙ ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ
ПИТАНИЯ СРЕДСТВАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ АКТИВНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
М.Е.Артеменко1, докт.техн.наук, Л.М.Батрак1, В.М.Михальский2, докт.техн.наук,
С.И.Полищук2, канд.техн.наук
1 – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина, e-mail: artemenko_m_ju@ukr.net,
2 – Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина, e-mail: mikhalsky@ied.org.ua
Предложена формула определения КПД трехфазной четырехпроводной системы питания для несинусоидального
несимметричного режима по заданному коэффициенту мощности нагрузки, определенному на периоде напряже-
ния питания, и известному отношению мощности короткого замыкания к активной мощности нагрузки. Рассмот-
рена потенциальная возможность увеличения КПД системы питания путем повышения коэффициента мощности
нагрузки с помощью параллельного активного фильтра. Проанализированы факторы, ограничивающие возможнос-
ти увеличения КПД системы электропитания средствами параллельной активной фильтрации. Библ. 8, рис. 4.
Ключевые слова: полная мощность, коэффициент мощности, составляющая нулевой последовательности, ак-
тивный фильтр.
ANALYSIS OF POSSIBILITY TO INCREASE THE EFFICIENCY OF THREE-PHASE FOUR-WIRE
POWER SYSTEM BY MEANS OF SHUNT ACTIVE FILTER
M.Yu.Artemenko1, L.M.Batrak1, V.M.Mykhalskyi2, S.Y.Polishchuk2
1 – National Technical University of Ukraine "Kyiv polytechnic institute", Peremohy pr., 37, Kyiv, 03056, Ukraine,
2 – Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine,
Peremohy pr., 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine, e-mail: artemenko_m_ju@ukr.net, mikhalsky@ied.org.ua
The formula determining the efficiency of three-phase four-wire power system for non-sinusoidal unbalanced mode has
been proposed. It is obtained under the specified load power factor, which defined on the supply voltage period, and
under the known relation of the short circuit power to the active power of the load. The potential for increasing the effi-
ciency of the power supply system by raising the power factor of the load using a parallel active filter has been consid-
ered. Factors limiting the possibility of increasing the efficiency of the power system by means of shunt active filters
have been analyzed. References 8, figures 4.
Key words: total power, power factor, zero sequence component, active filter.
1. Artemenko M.Yu. Apparent power of three-phase power system in nonsinusoidal mode and energy effective-
ness of shunt active filters // Elektronika ta Zviazok. – 2014. – No 6. – Рp. 38–47. (Ukr)
2. Zhemerov G.G., Ilyina N.A., Ilyina O.V., Kovalchuk O.I., Sokol E.I. Efficiency three–phase four–wire power
supply system with an asymmetric load // Tekhnіchna Elektrodynamika "Sylova elektronika i enerhoefektyvnist". –
2010. – Part. 1. – Pp. 22–31. (Rus)
3. Zhemerov G.G., Ilyina N.A., Ilyina O.V., Kovalchuk O.I., Sokol E.I. Efficiency of DC power supply systems
and symmetrical three-phase system of sinusoidal voltage // Tekhnіchna Elektrodynamika. Tematychnyi vypusk "Prob-
lemy suchasnoi elektrotekhnіky". – 2010. – Part 2. – Pp. 107–118. (Rus)
4. Polishchuk S.Y., Artemenko M.Yu., Mykhalskyi V.M. Analytical construction of coordinate systems in the the-
ory of instantaneous power of three-phase circuits to control the active filtering devices // Tekhnichna Elektrodynamika.
– 2013. – No 2. – Pp. 25–35. (Ukr)
5. Polishchuk S.Y., Artemenko M.Yu., Mykhalskyi V.M., Batrak L.M., Shapoval I.A. Shunt active filter control
strategy with partial decrease of zero-sequence voltage in three-phase four-wire system // Tekhnichna Elektrodynamika.
– 2013. – No 3. – Pp. 12–19. (Ukr)
6. Czarnecki L.S. Currents’ Physical Components (CPC) concept: a fundamental of Power Theory // Przegląd
Elektrotechniczny. – 2008. – R 84. – No 6. – Рp. 28–37.
7. Czarnecki L.S., Haley P.M. Unbalanced Power in Four-Wire Systems and Its Reactive Compensation // IEEE
Trans. Power Delivery. – 2015. – Vol. 30. – No 1. – Pp. 53–63.
8. Montano Asquerino J. C., and Salmeron Revuelta P. Compensation in nonsinusoidal, unbalanced three-phase
four-wire systems with active power-line conditioner // IEEE Trans. Power Delivery. – Oct. 2002. – Vol. 17. – No 4. –
Pp. 1079–1084.
Надійшла 09.07.2015
|
| id | techned_org_ua-article-956 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:16:08Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/18/f18bbcae74f599e52a22baf96d3ea918.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-9562023-01-02T14:04:45Z ANALYSIS OF POSSIBILITY TO INCREASE THE EFFICIENCY OF THREE-PHASE FOUR-WIRE POWER SYSTEM BY MEANS OF SHUNT ACTIVE FILTER АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ Артеменко, М.Ю. Батрак, Л.М. Михальський, В.М. Поліщук, С.Й. total power power factor zero sequence component active filter коефіцієнт корисної дії коефіцієнт потужності паралельний активний фільтр складова нульової послідовності The formula determining the efficiency of three-phase four-wire power system for non-sinusoidal unbalanced mode has been proposed. It is obtained under the specified load power factor, which defined on the supply voltage period, and under the known relation of the short circuit power to the active power of the load. The potential for increasing the efficiency of the power supply system by raising the power factor of the load using a parallel active filter has been considered. Factors limiting the possibility of increasing the efficiency of the power system by means of shunt active filters have been analyzed. References 8, figures 4. Запропоновано формулу визначення ККД трифазної чотирипровідної системи живлення для несинусоїдного несиметричного режиму за заданим коефіцієнтом потужності навантаження, визначеним на періоді напруги живлення, та відомим співвідношенням потужності короткого замикання до активної потужності навантаження. Розглянуто потенційну можливість збільшення ККД системи живлення шляхом підвищення коефіцієнта потужності навантаження за допомогою паралельного активного фільтра. Проаналізовано фактори, що обмежують можливості збільшення ККД системи електроживлення засобами паралельної активної фільтрації. Бібл. 8, рис. 4. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2015-10-27 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/956 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 6 (2015): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 012 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 6 (2015): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 012 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/956/833 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | коефіцієнт корисної дії коефіцієнт потужності паралельний активний фільтр складова нульової послідовності Артеменко, М.Ю. Батрак, Л.М. Михальський, В.М. Поліщук, С.Й. АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ |
| title | АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ |
| title_alt | ANALYSIS OF POSSIBILITY TO INCREASE THE EFFICIENCY OF THREE-PHASE FOUR-WIRE POWER SYSTEM BY MEANS OF SHUNT ACTIVE FILTER |
| title_full | АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ |
| title_fullStr | АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ |
| title_full_unstemmed | АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ |
| title_short | АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТІ ЗБІЛЬШЕННЯ ККД ТРИФАЗНОЇ ЧОТИРИПРОВІДНОЇ СИСТЕМИ ЖИВЛЕННЯ ЗАСОБАМИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АКТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ |
| title_sort | аналіз можливості збільшення ккд трифазної чотирипровідної системи живлення засобами паралельної активної фільтрації |
| topic | коефіцієнт корисної дії коефіцієнт потужності паралельний активний фільтр складова нульової послідовності |
| topic_facet | total power power factor zero sequence component active filter коефіцієнт корисної дії коефіцієнт потужності паралельний активний фільтр складова нульової послідовності |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/956 |
| work_keys_str_mv | AT artemenkomû analysisofpossibilitytoincreasetheefficiencyofthreephasefourwirepowersystembymeansofshuntactivefilter AT batraklm analysisofpossibilitytoincreasetheefficiencyofthreephasefourwirepowersystembymeansofshuntactivefilter AT mihalʹsʹkijvm analysisofpossibilitytoincreasetheefficiencyofthreephasefourwirepowersystembymeansofshuntactivefilter AT políŝuksj analysisofpossibilitytoincreasetheefficiencyofthreephasefourwirepowersystembymeansofshuntactivefilter AT artemenkomû analízmožlivostízbílʹšennâkkdtrifaznoíčotiriprovídnoísistemiživlennâzasobamiparalelʹnoíaktivnoífílʹtracíí AT batraklm analízmožlivostízbílʹšennâkkdtrifaznoíčotiriprovídnoísistemiživlennâzasobamiparalelʹnoíaktivnoífílʹtracíí AT mihalʹsʹkijvm analízmožlivostízbílʹšennâkkdtrifaznoíčotiriprovídnoísistemiživlennâzasobamiparalelʹnoíaktivnoífílʹtracíí AT políŝuksj analízmožlivostízbílʹšennâkkdtrifaznoíčotiriprovídnoísistemiživlennâzasobamiparalelʹnoíaktivnoífílʹtracíí |