Компенсація та придушення гармонік фотоелектричної генерації за допомогою каскадного фільтра активної потужності

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.248276

Ключові слова:

фільтр активної потужності, мережева фотоелектрична система, конденсатор в ланцюзі постійного струму, стратегія управління, компенсація гармонік, каскадний багаторівневий

Анотація

Широкий спектр електромагнетизму, який характеризує струм і напругу в певний час і в певному місці в енергосистемі, називається якістю електроенергії. Альтернативні джерела енергії стають все більш популярними у зв'язку з питаннями якості електроенергії, безпеки та стану навколишнього середовища, а також комерційними стимулами. Крім того, фотоелектрична енергія є одним з найбільш відомих відновлюваних ресурсів, оскільки її отримують безкоштовно, в необмеженій кількості і значно екологічно безпечніше. Фільтр активної потужності (ФАП) є ефективним засобом динамічного придушення гармонік і вирішення проблем, пов'язаних з якістю електроенергії, викликаних коливаннями напруги на стороні постійного струму. Таким чином, в даній роботі описується істотне удосконалення алгоритму компенсації та придушення гармонік, а також каскадного фільтра активної потужності. Крім того, основна увага приділяється компенсації похибки системи генерації фотоелектричної енергії, підключеної до мережі, на основі оптимізованого Н-мостового каскадного ФАП. Проаналізовано особливості принципу роботи та топологічної структури ФАП, що використовується як компенсаційний пристрій. Н-мостовий каскадний ФАП оптимізований з використанням алгоритму сегментованого прирощення провідності зі змінною довжиною кроку (SVSLCI). Загальна стратегія управління каскадного ФАП розроблена і змодельована з використанням середовища Matlab/Simulink. За результатами моделювання, порівнюючи існуючі заходи контролю якості електроенергії тягової мережі до і після компенсації, перевіряється ефективність запропонованої стратегії управління. Запропонований контролер підсилює компенсацію певних непарних гармонік для поліпшення моделей роботи системи і критеріїв поліпшення якості електроенергії. Крім того, запропонований алгоритм показав позитивний результат оптимізації якості фотоелектричної енергії, підключеної до мережі, зниження гармонік струму та покращення використання обладнання фотоелектричних інверторів. 

Біографії авторів

Mohammed Obaid Mustafa, University of Mosul

PhD

Department of Electrical Engineering

College of Engineering

Najimaldin M. Abbas, University of Kirkuk

Assistant Professor

College of Engineering

Department of Electrical Engineering

Посилання

  1. Chen, Y.-M., O’Connell, R. M. (1997). Active power line conditioner with a neural network control. IEEE Transactions on Industry Applications, 33 (4), 1131–1136. doi: http://doi.org/10.1109/28.605758
  2. Blaabjerg, F., Chen, Z., Kjaer, S. B. (2004). Power Electronics as Efficient Interface in Dispersed Power Generation Systems. IEEE Transactions on Power Electronics, 19 (5), 1184–1194. doi: http://doi.org/10.1109/tpel.2004.833453
  3. Asiminoael, L., Blaabjerg, F., Hansen, S. (2007). Detection is key – Harmonic detection methods for active power filter applications. IEEE Industry Applications Magazine, 13 (4), 22–33. doi: http://doi.org/10.1109/mia.2007.4283506
  4. Demirdelen, T., Inci, M., Bayindir, K. C., Tumay, M. (2013). Review of hybrid active power filter topologies and controllers. 4th International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, 587–592. doi: http://doi.org/10.1109/powereng.2013.6635674
  5. Wang, L., Lam, C.-S., Wong, M.-C. (2017). Modeling and Parameter Design of Thyristor-Controlled LC-Coupled Hybrid Active Power Filter (TCLC-HAPF) for Unbalanced Compensation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (3), 1827–1840. doi: http://doi.org/10.1109/tie.2016.2625239
  6. Jiang, W., Ding, X., Ni, Y., Wang, J., Wang, L., Ma, W. (2018). An Improved Deadbeat Control for a Three-Phase Three-Line Active Power Filter With Current-Tracking Error Compensation. IEEE Transactions on Power Electronics, 33 (3), 2061–2072. doi: http://doi.org/10.1109/tpel.2017.2693325
  7. Jain, C., Singh, B. (2015). Single – phase single – stage multifunctional grid interfaced solar photo – voltaic system under abnormal grid conditions. IET Generation, Transmission & Distribution, 9 (10), 886–894. doi: http://doi.org/10.1049/iet-gtd.2014.0533
  8. Chilipi, R. R., Al Sayari, N., Beig, A. R., Al Hosani, K. (2016). A Multitasking Control Algorithm for Grid-Connected Inverters in Distributed Generation Applications Using Adaptive Noise Cancellation Filters. IEEE Transactions on Energy Conversion, 31 (2), 714–727. doi: http://doi.org/10.1109/tec.2015.2510662
  9. Zhou, Y., Li, H. (2014). Analysis and Suppression of Leakage Current in Cascaded-Multilevel-Inverter-Based PV Systems. IEEE Transactions on Power Electronics, 29 (10), 5265–5277. doi: http://doi.org/10.1109/tpel.2013.2289939
  10. Hoon, Y., Mohd Radzi, M., Hassan, M., Mailah, N. (2017). Control Algorithms of Shunt Active Power Filter for Harmonics Mitigation: A Review. Energies, 10 (12), 2038. doi: http://doi.org/10.3390/en10122038
  11. Singh, B., Verma, V., Solanki, J. (2007). Neural Network-Based Selective Compensation of Current Quality Problems in Distribution System. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 54 (1), 53–60. doi: http://doi.org/10.1109/tie.2006.888754
  12. Campanhol, L. B. G., da Silva, S. A. O., de Oliveira, A. A., Bacon, V. D. (2017). Single-Stage Three-Phase Grid-Tied PV System With Universal Filtering Capability Applied to DG Systems and AC Microgrids. IEEE Transactions on Power Electronics, 32 (12), 9131–9142. doi: http://doi.org/10.1109/tpel.2017.2659381
  13. Dong, D., Luo, F., Zhang, X., Boroyevich, D., Mattavelli, P. (2013). Grid-Interface Bidirectional Converter for Residential DC Distribution Systems – Part 2: AC and DC Interface Design With Passive Components Minimization. IEEE Transactions on Power Electronics, 28 (4), 1667–1679. doi: http://doi.org/10.1109/tpel.2012.2213614
  14. Shayani, R. A., de Oliveira, M. A. G. (2011). Photovoltaic Generation Penetration Limits in Radial Distribution Systems. IEEE Transactions on Power Systems, 26 (3), 1625–1631. doi: http://doi.org/10.1109/tpwrs.2010.2077656
  15. Zhou, T., Francois, B. (2011). Energy Management and Power Control of a Hybrid Active Wind Generator for Distributed Power Generation and Grid Integration. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58 (1), 95–104. doi: http://doi.org/10.1109/tie.2010.2046580
  16. Singh, M., Khadkikar, V., Chandra, A., Varma, R. K. (2011). Grid Interconnection of Renewable Energy Sources at the Distribution Level With Power-Quality Improvement Features. IEEE Transactions on Power Delivery, 26 (1), 307–315. doi: http://doi.org/10.1109/tpwrd.2010.2081384
  17. Akorede, M. F., Hizam, H., Pouresmaeil, E. (2010). Distributed energy resources and benefits to the environment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (2), 724–734. doi: http://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.025
  18. Mozina, C. (2010). Impact of Green Power Distributed Generation. IEEE Industry Applications Magazine, 16 (4), 55–62. doi: http://doi.org/10.1109/mias.2010.936970
  19. Karanki, S. B., Geddada, N., Mishra, M. K., Kumar, B. K. (2013). A Modified Three-Phase Four-Wire UPQC Topology With Reduced DC-Link Voltage Rating. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60 (9), 3555–3566. doi: http://doi.org/10.1109/tie.2012.2206333
  20. Renukadevi V., Jayanand, B. (2015). Harmonic and Reactive Power Compensation of Grid Connected Photovoltaic System. Procedia Technology, 21, 438–442. doi: http://doi.org/10.1016/j.protcy.2015.10.067
  21. Somayajula, D., Crow, M. L. (2014). An Ultracapacitor Integrated Power Conditioner for Intermittency Smoothing and Improving Power Quality of Distribution Grid. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 5 (4), 1145–1155. doi: http://doi.org/10.1109/tste.2014.2334622

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-24

Як цитувати

Mustafa, M. O., & Abbas, N. M. (2021). Компенсація та придушення гармонік фотоелектричної генерації за допомогою каскадного фільтра активної потужності. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (114), 60–68. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.248276

Номер

Том 6 № 8 (114) (2021): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Mohammed Obaid Mustafa, Najimaldin M. Abbas

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.