DOI: https://doi.org/10.20535/2523-4455.mea.207044
Зображення обкладинки

Керування трифазним паралельним активним фільтром у ковзних режимах

Taras Volodymyrovych Mysak

Анотація


Пропонується проста стратегія керування трифазним паралельним активним фільтром, який приєднано до мережі, з урахуванням наявності нелінійного навантаження. Фільтр складається з напівпровідникового інвертора напруги на повністю керованих ключах, ємнісного накопичувача та одноланкового RL-фільтра. Проведено декомпозицію об’єкта дослідження за темпами рухів динамічної системи. Для стабілізації постійної напруги на накопичувальному конденсаторі використано алгоритм подвійного скручування, який базується на примусовому введенні одновимірного ковзного режиму другого порядку. Слідкування за компенсаційним струмом відбувається за допомогою введення ковзного режиму першого порядку і застосовується стратегія непрямого керування. Для формування струму використовується двовимірна поверхня ковзання, яка є лінійною комбінацією компонентів двовимірних векторів - похибки струму RL-фільтра та деякої змінної. Побудовано імітаційну модель та проаналізовано результати моделювання. Проведено порівняння запропонованої стратегії з традиційним ПІ-регулюваням за критеріями тривалості перехідного процесу та коефіцієнтом гармонічних спотворень у струмі, який споживається з мережі.


Ключові слова


паралельний активний фільтр; ковзний режим другого порядку; слідкування за компенсаційним струмом; повер-хня ковзання; коефіцієнт гармонічних спотворень

Повний текст:

PDF

Перелік посилань для Cited-By Linking


B.Singh, A.Chandra, K. Al-Haddad. Power Quality Problems and Mitigation Techniques. 582p., 2015. DOI: 10.1002/9781118922064.

Mykhalskiy V. M. Means for improving the quality of electricity at inputs and outputs of frequency and voltage transformers with Pulse-With-Modulation. Kyiv: Ínstitut elektrodinamíki NAN Ukraíny, 340p. (Ukr), 2013. ISBN: 978-966-02-6727-5.

Luis Morán, Juan Dixon, Miguel Torres. 41 - Active Power Filters, in Power Electronics Handbook (Fourth Edition), Butterworth-Heinemann, pp. 1341-1379, 2018, ISBN 9780128114070, DOI: 10.1016/B978-0-12-811407-0.00046-5.

Min Chen, Zhong Chen, Jun Xu,Ye Zhu, Dehong Xu. Chapter 14 - Power Converters for Power Quality Improvement. Edited by Frede Blaabjerg. Control of Power Electronic Converters and Systems. Vol 2, pp 53-78, 2018. DOI: 10.1016/B978-0-12-816136-4.00014-2

Luís Fernando, Corrêa Monteiro. New Trends in Active Power Filter for Modern Power Grids, Power System Harmonics in Analysis, Effects and Mitigation Solutions for Power Quality Improvement, Ahmed Zobaa, Shady H. E. Abdel Aleem. Murat Erhan Balci, IntechOpen, 2018. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.72195

S.S. Nirmale, S.Mahaddalkar. Review of Control Strategies for Active Power Filters. Int. Journ. of Inn. Res. in Electrical, Electronics, Instr. and Cont. Eng. NCAEE 2017 National Conf. on Advances in El. Eng. NMAM Institute of Technology, Nitte Vol. 5, Sp. Iss. 2, pp.12-16, April 2017. DOI: 10.17148/IJIREEICE/NCAEE.2017.03

Trinh Quoc, Na Lee, Hong-Hee. An Advanced Current Control Strategy for Three-Phase Shunt Active Power Filters. Industrial Electronics, IEEE Transactions on. Vol.60, No.12, Pp.5400-5410, 2013. DOI: 10.1109/TIE.2012.2229677

J.Anju , A.T.Babitha, P.Nisha, Ph.Riya. A Review of Active Power Filters In Power System Applications. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, Vol. 3, Issue 6, June 2014. URL: https://www.ijareeie.com/upload/2014/june/35_AReview.pdf

A.T.Boum, K. G..Djidjio B., L.Bitjoka. Sliding mode control of a three-phase parallel active filter based on a two-level voltage converter, Systems Science & Control Engineering, 5:1, pp.535-543, 2017. DOI: 10.1080/21642583.2017.1405372

M. T.Benchouia,, I. Ghadbane, A. Golea, K. Srairi, M. H. Benbouzid. “Design and Implementation of Sliding Mode and PI Controllers Based Control for Three Phase Shunt Active Power Filter.” In Energy Procedia, 50:504–11. Elsevier Ltd, 2014. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.06.061

B.Kushal, D.Seema. A Novel DC-Link Voltage Control Strategy for Shunt Active Power Filters using Sliding Mode Controller. International Journal of Industrial Electronics and Electrical Engineering, ISSN(p): 2347-6982, Vol.6, Iss.9, Sep.-2018, URL: http://www.digitalxplore.org/up_proc/pdf/386-153336885042-48.pdf

Denysenko K.I., Kutran I.S., Lesyk V.A., Mysak T.V. Increasing the performance of the voltage control sybsystem of the storage capacitor of a three-phase parallel active filter. Proceedings of the Institute of Electrodynamics of NAS of Ukraine, 2020. – №55, pp.22-30. DOI: 10.15407/publishing2020.55.022

Emel'yanov S. V., Korovin S. K., Levantovskii L. V., A family of new regulators based on second order sliding mode. Matematicheskoje Modelirovanije, Vol.2, No.3, pp.89–100, 1990. URL: http://mi.mathnet.ru/eng/mm2344

Y.Shtessel, M.Taleb, F. Plestan. A novel adaptive-gain supertwisting sliding mode controller: Methodology and application. Automatica. 48, pp.759–769, 2012. DOI: 10.1016/j.automatica.2012.02.024.

Drakunov S. V., Izosimov D. B., Luk'yanov A. G., Utkin V. A., Utkin V. I., The block control principle. I., Avtomatika i Telemekhanika, 1990, no. 5, pp.38–47. (Rus). URL: http://www.mathnet.ru/links/bd8f096b2b67d10c1b9adbf7fab6efe6/at5365.pdf

V.D. Yurkevich «Sintez nelineynykh sistem s SHIM v kanale upravleniya na osnove metoda razdeleniya dvizheniy [Synthesis of nonlinear systems with PWM in a control channel based on the motion separation method],» . Doklady TUSUR. 2012. №1-1 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sintez-nelineynyh-sistem-s-shim-v-kanale-upravleniya-na-osnove-metoda-razdeleniya-dvizheniy

A. Levant Sliding order and sliding accuracy in sliding mode control, International Journal of Control, 58:6, pp.1247-1263, 1993. DOI: 10.1080/00207179308923053

Gali Vijayakumar, Gupta Dr., Gupta, R.A.. Experimental investigations on multitudinal sliding mode controller-based interleaved shunt APF to mitigate shoot-through and PQ problems under distorted supply voltage conditions. International Transactions on Electrical Energy Systems. 29. e2701. 2018. DOI: 10.1002/etep.2701.

S. Saetieo, R. Devaraj and D. A. Torrey. The design and implementation of a three-phase active power filter based on sliding mode control, Proceedings of 1994 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Denver, CO, USA, pp.1135-1142 vol.2, 1994, DOI: 10.1109/IAS.1994.377571

Bor-Ren Lin, Zong-Liang Hung, Shuh-Chuan Tsay, Mu-Shan Liao. Shunt Active Filter with Sliding Mode Control. Proceedings of IEEE Region 10 International Conference on Electrical and Electronic Technology. TENCON 2001. Vol.2, pp. 884 - 889 DOI: 10.1109/TENCON.2001.949723.

Nabil Derbel, Jawhar Ghommam, Qu. Zhu. Applications of Sliding Mode Control.. Springer Science+Business Media Singapore, 366p, 2017. ISBN 978-981-10-2373-6. DOI: 10.1007/978-981-10-2374-3.


Перелік посилань


  1. B.Singh, A.Chandra, K. Al-Haddad. Power Quality Problems and Mitigation Techniques. 582p., 2015. DOI: 10.1002/9781118922064.
  2. Mykhalskiy V. M. Means for improving the quality of electricity at inputs and outputs of frequency and voltage transformers with Pulse-With-Modulation. Kyiv: Ínstitut elektrodinamíki NAN Ukraíny, 340p. (Ukr), 2013. ISBN: 978-966-02-6727-5.
  3. Luis Morán, Juan Dixon, Miguel Torres. 41 - Active Power Filters, in Power Electronics Handbook (Fourth Edition), Butterworth-Heinemann, pp. 1341-1379, 2018, ISBN 9780128114070, DOI: 10.1016/B978-0-12-811407-0.00046-5.
  4. Min Chen, Zhong Chen, Jun Xu,Ye Zhu, Dehong Xu. Chapter 14 - Power Converters for Power Quality Improvement. Edited by Frede Blaabjerg. Control of Power Electronic Converters and Systems. Vol 2, pp 53-78, 2018. DOI: 10.1016/B978-0-12-816136-4.00014-2
  5. Luís Fernando, Corrêa Monteiro. New Trends in Active Power Filter for Modern Power Grids, Power System Harmonics in Analysis, Effects and Mitigation Solutions for Power Quality Improvement, Ahmed Zobaa, Shady H. E. Abdel Aleem. Murat Erhan Balci, IntechOpen, 2018. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.72195
  6. S.S. Nirmale, S.Mahaddalkar. Review of Control Strategies for Active Power Filters. Int. Journ. of Inn. Res. in Electrical, Electronics, Instr. and Cont. Eng. NCAEE 2017 National Conf. on Advances in El. Eng. NMAM Institute of Technology, Nitte Vol. 5, Sp. Iss. 2, pp.12-16, April 2017. DOI: 10.17148/IJIREEICE/NCAEE.2017.03
  7. Trinh Quoc, Na Lee, Hong-Hee. An Advanced Current Control Strategy for Three-Phase Shunt Active Power Filters. Industrial Electronics, IEEE Transactions on. Vol.60, No.12, Pp.5400-5410, 2013. DOI: 10.1109/TIE.2012.2229677
  8. J.Anju , A.T.Babitha, P.Nisha, Ph.Riya. A Review of Active Power Filters In Power System Applications. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, Vol. 3, Issue 6, June 2014. URL:  https://www.ijareeie.com/upload/2014/june/35_AReview.pdf
  9. A.T.Boum, K. G..Djidjio B., L.Bitjoka. Sliding mode control of a three-phase parallel active filter based on a two-level voltage converter, Systems Science & Control Engineering, 5:1, pp.535-543, 2017. DOI: 10.1080/21642583.2017.1405372
  10. M. T.Benchouia,, I. Ghadbane, A. Golea, K. Srairi, M. H. Benbouzid. “Design and Implementation of Sliding Mode and PI Controllers Based Control for Three Phase Shunt Active Power Filter.” In Energy Procedia, 50:504–11. Elsevier Ltd, 2014. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.06.061
  11. B.Kushal, D.Seema. A Novel DC-Link Voltage Control Strategy for Shunt Active Power Filters using Sliding Mode Controller. International Journal of Industrial Electronics and Electrical Engineering, ISSN(p): 2347-6982, Vol.6, Iss.9, Sep.-2018, URL:  http://www.digitalxplore.org/up_proc/pdf/386-153336885042-48.pdf
  12. Denysenko K.I., Kutran I.S., Lesyk V.A., Mysak T.V. Increasing the performance of the voltage control sybsystem of the storage capacitor of a three-phase parallel active filter. Proceedings of the Institute of Electrodynamics of NAS of Ukraine, 2020. – №55, pp.22-30. DOI: 10.15407/publishing2020.55.022
  13. Emel'yanov S. V., Korovin S. K., Levantovskii L. V., A family of new regulators based on second order sliding mode. Matematicheskoje Modelirovanije, Vol.2, No.3, pp.89–100, 1990.  URL: http://mi.mathnet.ru/eng/mm2344
  14. Y.Shtessel, M.Taleb, F. Plestan. A novel adaptive-gain supertwisting sliding mode controller: Methodology and application. Automatica. 48, pp.759–769, 2012. DOI: 10.1016/j.automatica.2012.02.024.
  15. Drakunov S. V., Izosimov D. B., Luk'yanov A. G., Utkin V. A., Utkin V. I., The block control principle. I., Avtomatika i Telemekhanika, 1990, no. 5, pp.38–47. (Rus). URL: http://www.mathnet.ru/links/bd8f096b2b67d10c1b9adbf7fab6efe6/at5365.pdf
  16. V.D. Yurkevich «Sintez nelineynykh sistem s SHIM v kanale upravleniya na osnove metoda razdeleniya dvizheniy [Synthesis of nonlinear systems with PWM in a control channel based on the motion separation method],» . Doklady TUSUR. 2012. №1-1 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sintez-nelineynyh-sistem-s-shim-v-kanale-upravleniya-na-osnove-metoda-razdeleniya-dvizheniy
  17. A. Levant Sliding order and sliding accuracy in sliding mode control, International Journal of Control, 58:6, pp.1247-1263, 1993. DOI: 10.1080/00207179308923053
  18. Gali Vijayakumar, Gupta Dr., Gupta, R.A.. Experimental investigations on multitudinal sliding mode controller-based interleaved shunt APF to mitigate shoot-through and PQ problems under distorted supply voltage conditions. International Transactions on Electrical Energy Systems. 29. e2701. 2018. DOI: 10.1002/etep.2701.
  19. S. Saetieo, R. Devaraj and D. A. Torrey. The design and implementation of a three-phase active power filter based on sliding mode control, Proceedings of 1994 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Denver, CO, USA, pp.1135-1142 vol.2, 1994, DOI: 10.1109/IAS.1994.377571
  20. Bor-Ren Lin, Zong-Liang Hung, Shuh-Chuan Tsay, Mu-Shan Liao. Shunt Active Filter with Sliding Mode Control. Proceedings of IEEE Region 10 International Conference on Electrical and Electronic Technology. TENCON 2001. Vol.2, pp. 884 - 889 DOI: 10.1109/TENCON.2001.949723.
  21. Nabil Derbel, Jawhar Ghommam, Qu. Zhu. Applications of Sliding Mode Control.. Springer Science+Business Media Singapore, 366p, 2017. ISBN 978-981-10-2373-6. DOI: 10.1007/978-981-10-2374-3.






Copyright (c) 2020 Мисак Т. В.

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN: 2523-4447
e-ISSN: 2523-4455