abbr. SJ GMU
ISSN 2657-5841 (printed)
ISSN 2657-6988 (online)
DOI: 10.26408
Sterowanie samowzbudnym generatorem indukcyjnym przy obciążeniu niesymetrycznym oraz nieliniowym
Control self-excited induction generator at unbalanced and nonlinear load
Abstract:
The article describes control of the self-excited inductive generator at unbalanced and non-linear load conditions. This type of load causes unbalanced, current flow in neutral wire and currents harmonic. To eliminate above described effects, a three-phase four-branched grid converter has been used in the control system of the generator. Control strategy of the converter is based on the detection of voltage fundamental frequency and the usage of instantaneous power theory to symmetrize the load and eliminate the current in the neutral wire of the generator. The article presents results of simulated generator with proposed control system. The results indicate that this control system works correctly with established load conditions.
Streszczenie:
W artykule przedstawiono sterowanie samowzbudnym generatorem indukcyjnym w warunkach obciążenia niesymetrycznego oraz nieliniowego. W układzie modelowym niesymetryczne obciążenie generatora stanowiły liniowe elementy typu LR. Krańcowym przypadkiem obciążenia niesymetrycznego było obciążenie jednofazowe, natomiast nieliniowe obciążenie generatora było modelowane za pomocą jednofazowych prostowników diodowych z filtrami wyjściowymi typu L oraz LC i obciążeniem rezystancyjnym. Badano również układy z obciążeniem nieliniowym w postaci trójfazowego prostownika diodowego z filtrem wyjściowym typu L. Ponieważ dopuszczalne było obciążenie fazowe, to samowzbudny generator indukcyjny był typu czteroprzewodowego. Niesymetryczne oraz nieliniowe obciążenie trójfazowego generatora wywołuje niesymetrię napięć i prądów. W przewodzie zerowym generatora pojawia się prąd, a w prądach fazowych wyższe harmoniczne. W celu likwidacji powyższych zjawisk w układzie sterowania generatorem zastosowano trójfazowy – czterogałęziowy przekształtnik sieciowy. Strategia sterowania przekształtnikiem bazuje na detekcji podstawowej harmonicznej napięcia i wykorzystaniu pojęcia mocy chwilowych do eliminacji niesymetrii obciążenia, odkształcenia prądów fazowych i eliminacji prądu w przewodzie zerowym generatora. W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych generatora z proponowanym układem sterowania. Uzyskane wyniki wskazują, że zaproponowany układ sterowania pracuje poprawnie w szerokim zakresie i przy dużej dysproporcji obciążenia poszczególnych faz zarówno przy obciążeniu liniowym, jak i nieliniowym. Kompensacja prądu w przewodzie zerowym oraz kompensacja niesymetrii obciążenia i wyższych harmonicznych uzasadnia zastosowanie w układzie sterowania generatora czterogałęziowego przekształtnika sieciowego.
Słowa kluczowe:
samowzbudny generator indukcyjny
modulator 3D-SVPWM
modelowanie
moc chwilowa
Issue:
Pages:
23
42
Download full text in pdf:
References:
Aredes M., Akagi H., Wanatabe E.H., Vergara Salgado E., Encarnacao L.F., Comparisons between the p-q and p-q-r Theories in Three-Phase Four-Wire Systems, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 24, 2009, No. 4, s. 924–933.
Aredes M., Hafner J, Heumann K., Three-Phase Four-Wire Shunt Active Filter Control Strategies, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 12, 1997, No. 2, s. 311–318.
Barrado J.A., Grinó R., Analysis of voltage control for a self-excited induction generator using a three-phase four-wire electronic converter, Proc. Spanish Portuguese Congress on Electrical Engineering, 2005, CD-ROM.
Barrado J.A., Grinó R., Valderrama H., Standalone Self-Excited Induction Generator with a Three-Phase Four-Wire Active Filter and Energy Storage System, Industrial Electronics, 4–7 June 2007, (ISIE 2007). IEEE International Symposium, s. 600–605.
Kasprowicz A., Stabilizacja amplitudy i częstotliwości napięcia wyjściowego elektrowni wiatrowej z samowzbudnym generatorem indukcyjnym, Przegląd Elektrotechniczny, 86, 2010, nr 2, s. 237–242.
Kasprowicz A., Sterowanie samowzbudnym generatorem indukcyjnym dla potrzeb autonomicznej elektrowni wiatrowej, V Ogólnopolska Konferencja Naukowa „MiS-5 Modelowanie i symulacja”, Kościelisko 23–27 czerwca 2008, s. 177–180.
Kim H., Blaabjerg F., Bak-Jensen B., Choi J., Instantaneous Power Compensation in Three- Phase Systems by Using p-q-r Theory, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 17, 2002, No. 5, s. 701–710.
Krzemiński Z., Cyfrowe sterowanie maszynami asynchronicznymi, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Postępy Napędu Elektrycznego i Energoelektroniki T-45, Gdańsk 2001.
Kukrer O., Discrete –Time Current Control of Voltage-Fed Three-Phase PWM Inverters, IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 11, 1996, No. 2, s. 260–269.
Sawant R.R., Chandorkar M.C., A Multi-functional Four-leg Grid Connected Compensator, Power Conversion Conference – Nagoya, 2007, s. 1085–1092.
Shen D., Len P.W., Fixed-frequency space-vector-modulation control for three four-leg active power filters, IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 149, 2002, No. 4, s. 268–274.
Sousa G.C.D., Martins F.N., Rey J.P., Bruinsma J.A., An Autonomous Induction Generator System With Voltage Regulation, Proc. 4th IEEE-International Conference PEDS 2001, Vol. 1, s. 94–98.
Wojciechowski D., Sterowanie przekształtnikiem sieciowym z predykcją siły elektromotorycznej, Rozprawa doktorska, Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Gdańsk 2005.
Wong M., Tang J., Han Y., Cylindrical Coordinate Control of Three-Dimensional PWM Technique in Three-Phase Four-Wire Trilevel Inverter, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, 2003, No. 1, s. 208–220.
Zhang R., Himamshu Prasad V., Boroyevich D., Lee F.C., Three-Dimensional Space Vector Modulation for Four-Leg Voltage-Source Converters, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 17, 2002, No. 3, s. 314–326.