УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ «ДИНАМІЧНИХ КОНДЕНСАТОРІВ» ДЛЯ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

Purpose. Modern approaches of VAR compensation are: using compensators with stepped regulation, STATCOMs, active power filters. Recently, more attention is paid to VAR compensator’s design based on the direct AC / AC converters, which are called dynamic capacitors. Methodology. The dynamic capacitor (D-CAP) is the capacitor bank, which is connected to the mains through direct AC / AC buck converter. By varying the duty cycle of bidirectional switches, smooth control of reactive power can be achieved. However, in case of distorted mains voltage, D-CAP mains current will have a high THD. This is due to the fact that the D-CAP affects the frequency response of electric grid thus leading to the appearance of resonances. With non-sinusoidal mains voltage, capacitors are affected by harmonics. This reduces the reliability of the D-CAP, increasing the probability of their failure. To eliminate these drawbacks it is suggested to improve the D-CAP control system so that the input current of the dynamic capacitor is forced to be close to sinusoidal. This can be achieved if the duty cycle of the switching bi-directional switches is changed according to the proposed expression. Results. The research is done on a single-phase D-CAP with the proposed control system, its input current diagrams are shown. In contrast to the D-CAP with a constant duty cycle control, the resulting THD of its input current is much lower. Thus, the control system provides a form of the input current that is close to a sine wave. This reduces the influence of mains voltage harmonics on the D-CAP operation, increases its reliability and improves power quality. Originality. The proposed D-CAP control system ensures reliable operation with non-sinusoidal mains voltage. Practical value. Application of D-CAPs with the proposed control system allows for improved energy efficiency of electrical mains by providing VAR compensation and improving power quality.Исследована работа «динамических конденсаторов» для компенсации реактивной мощности. Предложена оригинальная система управления «динамическим конденсатором», которая обеспечивает потребление им близкого к синусоидальному входного тока. Это позволяет уменьшить влияние «динамического конденсатора» на амплитудно-частотную характеристику сети, повысить надежность его работы и улучшить точность компенсации реактивной мощности.Досліджено роботу «динамічних конденсаторів» для компенсації реактивної потужності. Запропоновано оригінальну систему управління «динамічним конденсатором», яка забезпечує споживання ним близького до синусоїдального вхідного струму. Це дозволяє зменшити вплив «динамічного конденсатору» на амплітудно-частотну характеристику мережі, підвищити надійність його роботи та покращити точність компенсації реактивної потужності

Совершенствование метода дистанционного выявления поврежденного участка при однофазном замыкании на землю в городских распределительных сетях

Methodology for distance detection of ground fault point in the networks with an insulated neutral for cable lines with distributed loads and parameters of emergency mode have been developed in the paper. The paper proposes an algorithm of automatic one-phase ground fault in the urban cable distributive networks with indication of damage point. The possibility of centralized damage detection is considered in the paper.Разработана методика дистанционного определения места замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью для кабельных линий с распределенными нагрузками с использованием параметров аварийного режима. Предложен алгоритм автоматического выявления ОЗЗ в городских кабельных распределительных сетях с указанием места повреждения. Рассмотрена возможность централизованного выявления повреждений.

Control system of power supply for resistance welding machine

Поднебенная, С. К. Автоматизированная система управления источником питания машины контактной сварки / С. К. Поднебенная, В. В. Бурлака, С. В. Гулаков // Вісник Приазовського державного технічного університету : зб. наукових праць / ПДТУ. – Маріуполь, 2016. – Вип. 33. – С. 131–140. – (Серія : Технічні науки).В статье рассмотрены существующие способы стабилизации тепловыделения при контактной сварке, реализуемые в тиристорных источниках питания, достоинства и недостатки последних. Разработана система управления преобразователем, осуществляющая контроль энергии, выделяемой в сварочном контакте, причем электрические измерения проводятся только в первичной цепи трансформатора контактной машины. При этом учитываются реальные параметры трансформатора и сварочной цепи. Предложенная система позволяет обеспечить управление сварочным током, избежать влияния отклонений и колебаний питающего напряжения, изменения полного сопротивления сварочной цепи, вызванного внесением ферромагнитных масс в нее, изменения температуры во время сварочного процесса, и тем самым улучшить качество сварных соединений.У статті розглянуті існуючі способи стабілізації тепловиділення при контактному зварюванні, реалізовані в тиристорних джерелах живлення, достоїнства і недоліки останніх. Розроблено систему управління перетворювачем, яка здійснює контроль енергії, що виділяється в зварювальному контакті, причому виміри проводяться тільки у первинному колі трансформатора контактної машини. При цьому враховуються реальні параметри трансформатора і зварювального кола. Запропонована система управління дозволяє забезпечити управління зварювальним струмом, уникнути впливу відхилень та коливань напруги живлення, зміни повного опору зварювального кола, викликаного внесенням феромагнітних мас в нього, зміни температури під час зварювального процесу, і тим самим поліпшити якість зварних з'єднань.This article describes the existing methods of heat energy stabilizing, which are realized in thyristor power supplies for resistance welding machines. The advantages and features of thyristor power supplies have been described. A control system of power supply for resistance welding machine with stabilization of heat energy in a welding spot has been developed. Measurements are performed in primary winding of a welding transformer. Weld spot heating energy is calculated as the difference between the energy, consumed from the mains, and the energy losses in the primary and secondary circuits of the welding transformer as well as the energy losses in the transformer core. Algorithms of digital signal processing of the developed control system are described in the article. All measurements and calculations are preformed automatically in real-time. Input signals to the control system are: transformer primary voltage and current, temperature of the welding circuit. The designed control system ensures control of the welding heat energy and is not influenced by the supply voltage and impedance changes caused by insertion of the ferromagnetic mass in the welding circuit, the temperature change during the welding process. The developed control system for resistance welding machine makes it possible to improve the quality of welded joints, increase the efficiency of the resistance welding machine

On the possibilities of electric power quality control via electric loads with active rectifiers

О возможностях управления параметрами качества электроэнергии со стороны электроприемников с активными выпрямителями / В. В. Бурлака [и др.] // Вісник Приазовського державного технічного університету : зб. наукових праць / ПДТУ. – Маріуполь, 2017. – Вип. 34. – С. 139–147. – (Серія : Технічні науки).В работе предложен способ управления параметрами качества электроэнергии распределительной сети путем модификации алгоритмов управления электроприемниками с активными выпрямителями, питающихся от этой сети. Так, за счет управления реактивной компонентой потребляемого тока таких выпрямителей возможно уменьшение колебаний напряжения в точке общего присоединения (ТОП), причем эффективность такого способа тем выше, чем выше отношение X/R сети. Также возможно снижение коэффициента гармоник напряжения в ТОП за счет интеграции функций параллельных активных фильтров в активные выпрямители. Предложенный способ позволяет ограниченно осуществлять управление потоками неактивной мощности в распределительной сети, что дает возможность повысить качество электроэнергии и снизить требуемую мощность фильтрокомпенсирующих устройств.В роботі запропонований спосіб управління параметрами якості електроенергії в розподільчий мережі шляхом модифікації алгоритмів управління електроприймачами з активними випрямлячами, що живляться від цієї мережі. Так, за рахунок керування реактивною компонентою споживаного струму таких випрямлячів можливе зменшення коливань напруги в точці загального приєднання (ТЗП), причому ефективність такого способу тим вище, чим вище відношення X/R мережі. Також можливе зниження коефіцієнта гармонік напруги в ТЗП за рахунок інтеграції функцій паралельних активних фільтрів в активні випрямлячі. Запропонований спосіб дозволяє обмежено здійснювати управління потоками неактивної потужності в розподільчий мережі, що дає можливість підвищити якість електроенергії і знизити необхідну потужність фільтрокомпенсуючих пристроїв.The paper proposes a method for controlling the electric power quality parameters in a distribution network by modifying the control algorithms for electric loads equipped with active rectifiers fed from this network. Thus, by controlling the reactive component of the input current of such rectifiers, it is possible to reduce the voltage fluctuations at the point of common connection (PCC), the efficiency of such a method being higher the higher the X/R ratio of the network is. It is also possible to reduce the voltage harmonics in the PCC by integrating the functions of parallel active filters into active rectifiers. The proposed method allows for limited control over the flow of inactive power in the distribution network, which makes it possible to improve the electric power quality and reduce the required power of the filter compensating devices. The proposed algorithm for controlling the active rectifier is tested on the mathematical model of group loads. A group of high power resistance welding machines (RWMs) operating randomly with a normal probability distribution connected to 0,4 kV grid as a non-stationary load is used. The application of the proposed reactive current control method in the RWM power supplies made it possible to reduce the voltage fluctuations in 0,4 kV grid from 12% to 5%

Improvement of Method for Distance Detection of Damaged Section at One-Phase Ground Fault in Urban Distributive Networks

Methodology for distance detection of ground fault point in the networks with an insulated neutral for cable lines with distributed loads and parameters of emergency mode have been developed in the paper. The paper proposes an algorithm of automatic one-phase ground fault in the urban cable distributive networks with indication of damage point. The possibility of centralized damage detection is considered in the paper

КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ З ПЛАВНИМ РЕГУЛЮВАННЯМ

Reactive power compensation devices are widely used: thyristor-control reactors (TCR) and thyristor-switched capacitors (TSC). The TCR disadvantages are discussed. The TSC disadvantages are: influence of higher harmonics on nonsinusoidal voltage power system, the inability to ensure the smooth regulation. The proposed reactive power compensator consists of series with active filter and capacitors with step switch. Reactive power compensator’s control system is proposed. Hysteretic control of the inverter with current feedback is applied. DC-voltage regulator provides balance of active power. The control system allows overcompensation or undercompensation of reactive power modes. Reactive power distribution regulator performs the redistribution of power between switching capacitors and active filter. Minimization condition of this regulator is active filter’s power. Adjustment properties of reactive power compensator are analyzed. The choice of relations between the capacitors TSC steps to minimize the installed capacity of the active filter and the number of stages in TSC is considered. The approach that makes possible to «isolate» capacitors from harmonic currents and provide smooth control of reactive power is proposedПредложено схемное решение гибридного компенсатора реактивной мощности, состоящего из последовательного активного фильтра и батареи конденсаторов (БК) с тиристорным переключением ступеней, что позволяет «изолировать» БК от токов высших гармоник и обеспечить плавное регулирование реактивной мощности. Рассмотрены вопросы выбора соотношений между емкостями ступеней БК, позволяющих минимизировать установленную мощность активного фильтра и количество ступеней в БКРозглянуто широко використовувані пристрої компенсації реактивної потужності (ПКРМ) – батареї конденсаторів (БК) з тиристорним перемиканням, проведено аналіз їх недоліків: вплив вищих гармонік при несинусоїдальній напрузі мережі, неможливість забезпечити плавність регулювання. Запропоновано схемне рішення УКРМ, що складається з послідовного активного фільтра і БК із ступінчастим перемиканням, що дозволяє «ізолювати» БК від струмів вищих гармонік і забезпечити плавне регулювання реактивної потужності. Розглянуто питання вибору співвідношень між ємностями ступенів БК, що дозволяють мінімізувати встановлену потужність активного фільтра і кількість ступенів у Б

КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ З ПЛАВНИМ РЕГУЛЮВАННЯМ

Reactive power compensation devices are widely used: thyristor-control reactors (TCR) and thyristor-switched capacitors (TSC). The TCR disadvantages are discussed. The TSC disadvantages are: influence of higher harmonics on nonsinusoidal voltage power system, the inability to ensure the smooth regulation. The proposed reactive power compensator consists of series with active filter and capacitors with step switch. Reactive power compensator’s control system is proposed. Hysteretic control of the inverter with current feedback is applied. DC-voltage regulator provides balance of active power. The control system allows overcompensation or undercompensation of reactive power modes. Reactive power distribution regulator performs the redistribution of power between switching capacitors and active filter. Minimization condition of this regulator is active filter’s power. Adjustment properties of reactive power compensator are analyzed. The choice of relations between the capacitors TSC steps to minimize the installed capacity of the active filter and the number of stages in TSC is considered. The approach that makes possible to «isolate» capacitors from harmonic currents and provide smooth control of reactive power is proposedПредложено схемное решение гибридного компенсатора реактивной мощности, состоящего из последовательного активного фильтра и батареи конденсаторов (БК) с тиристорным переключением ступеней, что позволяет «изолировать» БК от токов высших гармоник и обеспечить плавное регулирование реактивной мощности. Рассмотрены вопросы выбора соотношений между емкостями ступеней БК, позволяющих минимизировать установленную мощность активного фильтра и количество ступеней в БКРозглянуто широко використовувані пристрої компенсації реактивної потужності (ПКРМ) – батареї конденсаторів (БК) з тиристорним перемиканням, проведено аналіз їх недоліків: вплив вищих гармонік при несинусоїдальній напрузі мережі, неможливість забезпечити плавність регулювання. Запропоновано схемне рішення УКРМ, що складається з послідовного активного фільтра і БК із ступінчастим перемиканням, що дозволяє «ізолювати» БК від струмів вищих гармонік і забезпечити плавне регулювання реактивної потужності. Розглянуто питання вибору співвідношень між ємностями ступенів БК, що дозволяють мінімізувати встановлену потужність активного фільтра і кількість ступенів у Б

ANALYSIS OF THE 0,4 kV SMART GRID ISLANDING PREVENTION METHOD

The article analyzes the methods affecting autonomous operation regimes of the powergrid sections with distributed electric-power sources (distributed generation) whose connection to the electric-power grid is realized by means of special distributed generation inverters. The authors evidentiate the reasons for which autonomous operation is undesirable; examine consequences of the autonomous asynchronous operation of the grid-sections during islanding. These problems are innate for the modern Smart Grid networks. Islanding detection methods include passive and active ones. The passive methods rely only on observation of the voltage and/or frequency at the point of common coupling (PCC) disconnecting the inverter if the  measured  values  are  outside  the  specified  limits.  Despite  their  simplicity,  passive methods cannot assure reliable islanding detection, especially in the cases when distributed generation power equals the power of loads in the potential grid-island. The active methods assume the inverter affecting the grid with the view of detecting deviation from the standard regime parameters in the PCC. Although these methods have much better islanding detection ability, their utilization reduces the power-grid operation quality.The paper holds that the grid-sections autonomous regime detection without virtually no failure-to-detect zone is only possible with employment of effective anti-islanding schemes such as connecting capacitor batteries to the disconnected power-grid sector. If appropriate providing enhanced survivability and continuity of power supply, the authors recommend providing islanding detection lock option in the inverters of the distributed generation sources