Garmonik distorsiyani kamaytirish uchun sanoat energiya tizimidagi garmonik filtrlarning ishlashini taqqoslash

1. Estifanos Dagnew Mitiku tomonidan nashr etilgan¹, 2. Gebrie Teshome Aduye², 3. S. Abdul Rahmon³, 4. Mahilet Mentesinot Abuhay⁴, Elektrotexnika va kompyuter muhandisligi kafedrasi, Texnologiya instituti, Gondar universiteti, Efiopiya (1, 2, 3), Sanoat muhandisligi kafedrasi, Texnologiya instituti, Gondar universiteti, Efiopiya (4) ORCID. 1. 0000-0002-6613-3979, 2. 0000-0003-1184-9184, 3. 0000-0003-0134-8028, 4. 0000-0001-7554-8562

Kalit so'zlar: Garmonik filtrs, Garmonik buzilish, To'liq garmonik buzilish, MATLAB/SIMULINK.
Kalit so'zlar:filtr, garmonikalar, THD

Kirish

Quvvat sifati (PQ) barcha foydalanish darajalarida ham kommunal xizmatlar, ham elektr energiyasi iste'molchilari uchun muammo hisoblanadi. PQ muammolaridan biri bu garmonikalar bo'lib, u davriy to'lqin yoki miqdorning sinusoidal komponenti bo'lib, chastotasi asosiy chastotaning ajralmas ko'paytmasi, ya'ni 50Hz yoki 60Hz [1]. Garmonik kuchlanishlar ta'minot tizimiga yuborilgan chiziqli bo'lmagan elektron yuklar tomonidan yaratilgan va tortilgan tok garmonikalari natijasida yuzaga keladi [2].

Sanoatda garmonik buzilishlarni o'lchash

Sanoat energiya tizimidagi garmonik buzilish darajasini baholash uchun monitoring sanoatning xizmat ko'rsatish kirish nuqtalarida 15 kV kuchlanishli oziqlantiruvchilarning ulash nuqtasi bo'lgan Umumiy ulash nuqtalarida (PCC) amalga oshirilishi kerak. Biroq, PCC dan transformatorning birlamchi o'tkazgichigacha bo'lgan masofa va chiziq impedansi ahamiyatsiz bo'lgani uchun, birlamchi o'tkazgichlar 1-rasmda ko'rsatilganidek, PCC sifatida olinadi [2].

Sanoatdagi garmonik buzilish barcha mashinalar bir vaqtning o'zida ishlayotgan paytda o'lchanadi, bu esa sanoat yuklarining kümülatif xususiyatlarini kuzatish uchun amalga oshiriladi va ma'lumotlarni to'plash to'g'ridan-to'g'ri o'lchash orqali amalga oshiriladi. Tegishli tahlil o'tkazilgandan so'ng, to'plangan ma'lumotlar hisoblab chiqiladi va garmonik boshqaruv uchun IEEE tavsiya etgan amaliyot standartlari tomonidan belgilangan maqbul qiymatlar bilan taqqoslanadi [28].

1-jadval: Umumiy taqsimlash tizimlari uchun tok buzilish chegaralari (120V dan 69 000V gacha) [2]. 1-rasm: Umumiy ulanish joyi va nuqtasini kuzatish. Sanoatdagi garmonik buzilish barcha mashinalar bir vaqtning o'zida ishlayotgan paytda o'lchanadi, sanoat yuklarining kümülatif xususiyatlarini kuzatish uchun va ma'lumotlarni to'plash to'g'ridan-to'g'ri o'lchash orqali amalga oshiriladi. Tegishli tahlil o'tkazilgandan so'ng, to'plangan ma'lumotlar hisoblab chiqiladi va garmonik boshqaruv uchun IEEE tavsiya etgan amaliyot standartlari tomonidan belgilangan maqbul qiymatlar bilan taqqoslanadi [28].

PCCdagi 15 kV kuchlanishli oziqlantiruvchining qisqa tutashuv oqimi va nominal oqimi mos ravishda 10 kA va 1000 A ni tashkil qiladi, bu esa I ni beradi._{Janubiy Karolina}/Men_Lnisbati

To'liq yuk ostida ishlaganda sanoatning maksimal kuchlanish va tok garmonik tarkibi 3-jadvalda keltirilgan.

Yozib olingan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, dominant garmonik toklar 5 dir.^thva 7^thgarmonikalar va uch faza uchun umumiy tok THD qiymati PCC da mos ravishda 18,10%, 18,33% va 18,44% ni tashkil qiladi, bu IEEE standartlaridan, ya'ni 5% dan yuqori. Joriy THD qiymatlari standart qiymatlardan yuqori bo'lganligi sababli, garmonik buzilishlarni kamaytirish uchun mo'ljallangan parametrlarga ega bitta sozlangan, ikki marta sozlangan, yuqori o'tkazuvchanlik va c-turdagi garmonik filtrlar qo'llaniladi va ularning ishlashi har bir garmonik filtr qo'llanilganda joriy THD foiz qiymatlari asosida taqqoslanadi.

Ishlash printsipi

Garmonik buzilishlarni kamaytirish uchun ishlatiladigan sxema 2-rasmda ko'rsatilgan. U kalitlardan, bitta sozlangan, ikki marta sozlangan, yuqori o'tkazuvchanlik va c-turdagi garmonik filtrlardan va yukdan iborat. Sanoat energiya tizimining chiziqli bo'lmagan yuklari tufayli, tizimga garmonik tok yuborilganda kuchlanish va tok to'lqin shakllari buziladi. Garmonik filtrlarning ishlashini taqqoslash uchun ularning mo'ljallangan qiymatlari va mos keladigan kalitlarga ega garmonik filtrlar mustaqil ravishda qo'llaniladi va garmonik buzilishlarni kamaytirish uchun ular YOQILADI va O'CHIRILADI. Avvaliga bitta sozlangan filtr kaliti YOQILADI, boshqa kalitlar O'CHIRILADI. Keyin, yuqori o'tkazuvchanlik filtri kaliti YOQILADI, boshqa kalitlar O'CHIRILADI. Keyin, boshqa kalitlar O'CHIRILADI, ikki marta sozlangan filtr kaliti YOQILADI. Nihoyat, boshqa kalitlar O'CHIRILADI, C-turdagi filtr kaliti YOQILADI. Soddalashtirish uchun, boshqaruv sxemasini ko'rsatish uchun garmonik buzilishlarni yumshatish uchun bir xil fazadan quvvat olinib, uchta fazadan faqat bittasi hisobga olinadi.

Simulyatsiya natijalari

Garmonik buzilishlar MATLAB/SIMULINK dasturi yordamida simulyatsiya qilingan. Sanoat energiya tizimida chiziqli bo'lmagan yuklar tufayli yuzaga keladigan garmonik buzilishlarni kamaytirishdagi samaradorligini taqqoslash uchun bitta sozlangan, ikki marta sozlangan, yuqori o'tkazuvchanlik va c-turdagi filtrlar kabi garmonik filtrlar mo'ljallangan qiymatlar bilan simulyatsiya qilingan. Garmonik filtrlarni qo'llashdan oldin va keyin manba tomonidan ham, yuk tomonidan ham kuchlanish va tok to'lqin shakllari taqqoslash uchun quyida keltirilgan. Sanoatda yaqin atrofdagi podstansiyadan kommunal xizmat ko'rsatuvchi tomonidan ta'minlanadigan chiziqli bo'lmagan yuklar mavjud va chiziqli bo'lmagan yuklar buzilgan to'lqin shaklining garmonik toklarini tortadi. Simulyatsiya garmonik filtrlarning mo'ljallangan qiymatlari bilan amalga oshiriladi, nominal chiziqdan chiziqqa kuchlanish 400V, ish chastotasi 50Hz, nominal reaktiv quvvat 50KVAR, sifat koeffitsienti 7 va sozlash chastotasi 5 ga o'rnatiladi.^thva 7^thgarmonikalar.

Garmonik filtrlarni qo'llashdan oldingi kuchlanish va tok to'lqin shakllari 3-rasmda ko'rsatilgan.

Sanoatda kommunal xizmat ko'rsatuvchi tomonidan ta'minlanadigan chiziqli bo'lmagan yuklar mavjud va bu yuklar 3-rasmda ko'rsatilgandek buzilgan garmonik kuchlanish va tok to'lqin shaklini tortadi va 4-rasmda ko'rsatilgandek Tez Furye Transformatsiyasi (FFT) tahlilidan THD qiymati 18,33% ni tashkil etadi, bu IEEE standartining qabul qilinadigan chegarasidan, ya'ni ushbu tadqiqot uchun 5% dan yuqori. Shuning uchun, garmonik buzilishlarni kamaytirish uchun bitta sozlangan, ikki marta sozlangan, yuqori o'tkazuvchanlikdagi va c-turdagi garmonik filtrlar ishlab chiqilgan va sanoat energiya tizimidagi tegishli joyga joylashtirilgan; natijada, garmonik buzilish kamayadi va ularning ishlashi taqqoslanadi.

Yagona sozlangan garmonik filtr

Yuqori o'tkazuvchan garmonik filtr

Ikki marta sozlangan garmonik filtr

C-turdagi garmonik filtr

Xulosa

Ushbu maqolada, sanoat energiya tizimidagi garmonik filtrlarning garmonik buzilishlarni kamaytirish uchun ishlash taqqoslashi o'rganiladi. Sanoatning chiziqli bo'lmagan yuklari tomonidan olingan garmonik buzilish 18,33% THD qiymatini beradi. Va bitta sozlangan garmonik filtr qo'llanilganda, THD 5,08% gacha kamayadi. Yuqori o'tkazuvchan garmonik filtr qo'llanilganda esa 5,09% THD beriladi. Ikki marta sozlangan garmonik filtr 4,00% THD qiymatini beradi. Nihoyat, c-turdagi garmonik filtrlardan foydalanganda 4,68% THD qiymati olinadi. Natijada, simulyatsiya natijalari va FFT tahlilidan ko'rinib turibdiki, ikki marta sozlangan garmonik filtr IEEE standartlari tomonidan belgilangan qabul qilinadigan kattalikka, ya'ni ushbu tadqiqot uchun 5% dan kam bo'lgan garmonik buzilishlarni kamaytirishda bitta sozlangan, yuqori o'tkazuvchan va c-turdagi garmonik filtrlarga qaraganda yaxshiroq ishlash ko'rsatadi va sanoat uchun qo'shimcha isitish, noto'g'ri o'chirish va sanoatda ishlab chiqarish yo'qotishlariga olib keladigan garmonikalar tufayli uskunaning ishlamay qolishini bartaraf etish uchun transformatorning ikkilamchi qismida ikki marta sozlangan garmonik filtrdan foydalanish tavsiya etiladi.

Mutaxassislarning ko'rsatmalari uchun biz bilan bog'laning:

Qanday qilish haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun Faol garmonik filtrvaStatik o'zgaruvchan generator Quvvat sifatini yaxshilashi mumkin: sales@intonepower.com

ADABIYOTLAR

[1] IEEE,IEEE 1159 1995 Elektr energiyasi sifatini monitoring qilish bo'yicha tavsiya etilgan amaliyot.1995-yil.
[2] W. Are va boshqalar, 'Elektr energiyasi tizimlari sifati, ikkinchi nashr'.
[3] MS Almutairi va S. Hadjiloucas, 'Energiya tizimida chiziqli bo'lmagan tokni minimallashtirishga asoslangan garmonikalarni yumshatish', 2019.
[4] A. Bagheri va M. Alizadeh, 'Shamol turbinasi, quyosh batareyasi va chiziqli bo'lmagan yukni o'z ichiga olgan gibrid mikro-tarmoqda garmonik distorsiyani kamaytirish uchun passiv filtrni loyihalash', №12, 10–13-betlar, 2019.
[5] Y. Cho, H. Cha, Y. Cho va H. Cha, 'Tuzatish va sifat koeffitsienti o'zgarishlarini hisobga olgan holda bitta sozlangan passiv garmonik filtr dizayni, 8972-jild, 2014-yil.
[6] R. Dua va A. Agrawal, 'Yagona sozlangan filtrning tarmoqqa ulangan fotovoltaik tizimga ta'siri', 08-jild, 06-son, 213–217-betlar, 2019.
[7] M. Awadalla, M. Orner va A. Mohamed, 'Kondensator banklari bilan garmonik yumshatish va optimallashtirish uchun bitta sozlangan filtr dizayni. Kondensator banklari bilan garmonik yumshatish va optimallashtirish uchun bitta sozlangan filtr dizayni', № 2015-yil sentyabr, 2019-yil.
[8] IOPC Series va M. Science, 'Plastikni qayta ishlash sanoatida bitta sozlangan passiv filtr yordamida garmonik reduksiya. Plastikni qayta ishlash sanoatida bitta sozlangan passiv filtr yordamida garmonik reduksiya', 2018.
[9] YK Haur, TJ Son, LK Yun, W. Jee va K. Raymond, 'Sifat omili manipulyatsiyalari orqali Ieee-519 standartiga javob beradigan bitta sozlangan passiv garmonik filtrni loyihalash', 29-jild, 1-son, 1364–1379-betlar, 2020.
[10] KR Cheepati, S. Ali va A. Rangampet, 'Chiziqli bo'lmagan yuk sharoitida quvvat sifatini yaxshilashda ikki marta sozlangan garmonik filtrlarga umumiy nuqtai nazar', 10-jild, 7-son, 11–26-betlar, 2017-yil.
[11] HE Yi-hong va SU Heng, 'Ikki marta sozlangan filtrni loyihalashning yangi usuli', № Iccsee, 206–209-betlar, 2013-yil.
[12] KR Cheepati, S. Ali va SK M, 'Quvvat sifati uchun ikki marta sozlangan passiv filtrning ishlash tahlili', 9-jild, 7-son, 3295–3305-betlar, 2016.
[13] P. Control va G. Mishra, 'Gibrid faol quvvat filtri qo'llanmalari uchun passiv yuqori o'tkazuvchanlik filtrini loyihalash. Elektrotexnika kafedrasi. Milliy texnologiya instituti. Gibrid faol quvvat filtri qo'llanmalari uchun passiv yuqori o'tkazuvchanlik filtrini loyihalash.
[14] B. Park, J. Li, H. Yu va G. Jang, 'Passiv garmonik filtrlardan foydalangan holda garmonik yumshatish: Po'lat tegirmoni quvvat tizimida amaliy tadqiqot', 2021.
[15] ZA Memon, MA Uqaili va MA Unar, “Passiv filtrlardan foydalangan holda sanoat energiya tizimining garmonik ta’sirini kamaytirish”, № 2016-yil iyul.
[16] IA Shah va RK Ali, “Garmonik distorsiyani va reaktiv quvvat kompensatsiyasini kamaytirish uchun C tipidagi passiv filtrni loyihalash”, 4-jild, 12-son, 38–47-betlar, 2016.
[17] R. Klempka, 'C tipidagi passiv filtrni loyihalashning yangi usuli', 7-son, 277–281-betlar, 2012-yil.
[18] A. Pechlar, 'Yuqori garmonikalarni reaktiv quvvat kompensatsiyasi va filtrlash uchun C tipidagi filtrlarni tanlash', 2020.
[19] A. Muchtar va WM Muttaqin, “Elektr energiyasini taqsimlash tarmogʻida bitta sozlangan filtr va c-turdagi filtrlarning ishlashini taqqoslash”, 2019.
[20] SA Rahmon, “Bir fazali uzilishlarni kamaytirish uchun toʻgʻridan-toʻgʻri konvertorga asoslangan DVR”, 2019-yil sentyabr, 2021-yil.
[21] A. Rahmon, “Konvertorsiz kuchlanish pasayishi, shishishi va uzilishlarini kamaytirish”, № 2019-yil oktyabr, 2021-yil.
[22] SA Rahman, SB Mule, ED Mitiku, GT Aduye va C. Gopinath, 'To'rtta boshqariladigan kalitli bitta fazali matritsali konvertor yordamida eng yuqori kuchlanishli pasayish va shishish kompensatsiyasi', 4-son, 134–138-betlar, 2021-yil.
[23] C. Reads, “4 ta boshqariladigan kalit yordamida bitta fazali matritsali konvertorni amalga oshirish”, № 2019-yil oktyabr, 2021-yil.
[24] SA Rahman va G. Teshome, “Tashuvchi signalni modulyatsiya qilish orqali to'g'ridan-to'g'ri konvertor yordamida maksimal kuchlanish pasayishini kompensatsiya qilish”, 10-jild, 4-son, 3936–3941-betlar, 2020-yil.
[25] SA Rahman va E. Dagnew, 'Xato signalini modulyatsiya qilish orqali to'g'ridan-to'g'ri konvertorga asoslangan DVR yordamida kuchlanish pasayishini kompensatsiya qilish', 19-jild, 2-son, 608–616-betlar, 2020.
[26] SA Rahman, ED Mitiku, SB Mule, GT Aduye, MA Huluka va S. Mesfin, 'Hato signalisiz to'g'ridan-to'g'ri konvertorga asoslangan DVR yordamida kuchlanishning pasayishini kamaytirish', no. 12, 34–37-betlar, 2021 yil.
[27] SA Rahman, S. Birhan, ED Mitiku, GT Aduye va P. Somasundaram, 'Kuchlanishning shishishi, pasayishi va bir fazali uzilishlarni qoplash uchun yangi DVR topologiyasi', 17-jild, 4-son, 1–10-betlar, 2021-yil.
[28] CRCP MChJ,Quvvat sifati © 2002.2002-yil.

Mualliflar:O'qituvchi, janob Estifanos Dagnew Mitiku, Elektrotexnika va kompyuter muhandisligi kafedrasi, Gondar universiteti, Texnologiya instituti, Efiopiya, Gondar, Efiopiya, Elektron pochta: est7eced@gmail.com; O'qituvchi, janob Gebrie Teshome Aduye, Elektrotexnika va kompyuter muhandisligi kafedrasi, Texnologiya instituti, Gondar universiteti, Efiopiya, Elektron pochta: gebrie.415@gmail.com; Dotsent, doktor Abdul Rahmon, Elektrotexnika va kompyuter muhandisligi kafedrasi, Texnologiya instituti, Gondar universiteti, Efiopiya, Elektron pochta: msajce.abdulrahman@gmail.com; O'qituvchi, xonim Mahilet Mentesinot Abuhay, Sanoat muhandisligi kafedrasi, Texnologiya instituti, Gondar universiteti, Efiopiya, Elektron pochta: mahiletme@gmail.com.

Manba va nashriyotchi element identifikatori: ELEKTR MUHANDISLIK SHARHI, ISSN 0033-2097, 98-YIL NO. 3/2022. doi:10.15199/48.2022.03.12