Jednym z kluczowych problemów współczesnej energoelektroniki jest poprawa jakości energii elektrycznej, a zwłaszcza działania zmierzające do ograniczenia mocy aparatury dystrybucyjnej. Sprowadza się to m.in. do nadążnej kompensacji mocy biernej i filtracji wyższych harmonicznych prądu, generowanych przez nieliniowe odbiorniki energii elektrycznej. W przypadku odbiorników o pracy nieciągłej, w których czas pracy urządzenia w odniesieniu do czasu spoczynkowego jest relatywnie krótki, instalacja zasilająca jest projektowana dla obciążeń szczytowych.

Wyposażenie równoległego filtru aktywnego w zasobnik o dużej gęstości gromadzonej energii z możliwością szybkiego jej zwrotu pozwala na ograniczenie negatywnego oddziaływania niespokojnych odbiorników na linię zasilającą. Ponadto, rozwiązanie to umożliwia uzyskanie przepływu prądu współfazowego z napięciem oraz ograniczenie zawartości harmonicznych prądu. Rozbudowując algorytm sterowania filtru aktywnego o funkcję pozwalającą na zwrot energii z zasobnika do niespokojnego odbiornika w czasie jego pracy i uzupełnienie energii magazynu, gdy odbiornik ten nie pracuje, umożliwia uzyskanie przepływu przez linię zasilającą prądu o stosunkowo małej oraz prawie stałej wartości.

Rezultaty badań analitycznych i symulacyjnych zostały potwierdzone na specjalnie w tym celu zaprojektowanym i zbudowanym stanowisku laboratoryjnym jednofazowego filtru aktywnego, wraz z dodatkowym zasobnikiem energii.


Proces rozwiązywania postawionych w pracy celów badawczych złożony był z następujących etapów:

1. Analizy koncepcyjnej - w trakcie której opracowano topologię oraz algorytm sterowania jednofazowym filtrem aktywnym z zasobnikiem energii, tak aby układ spełniał wszystkie założone cele (kompensatora wahań/udarów mocy czynnej, kompensatora mocy biernej oraz filtru harmonicznych generowanych przez analizowany typ odbiornika).
   
2. Symulacji komputerowych - podczas których zrealizowano model symulacyjny całego układu w środowisku Matlab & Simulink, na podstawie opracowanych metod sterowania oraz dobranej topologii obwodu mocy. Przeprowadzone badania symulacyjne pozwoliły na wstępne sprawdzenie poprawności zaproponowanych algorytmów i układów sterownia oraz dokonanie niezbędnych korekt algorytmów.
   
3. Budowy stanowiska badawczego i testów na rzeczywistym urządzeniu - w trakcie tego etapu zaprojektowano i zbudowano stanowisko badawcze w celu weryfikacji poprawności opracowanego układu sterowania, sprawdzonego wcześniej na modelu czasu rzeczywistego.Kompensowanym odbiornikiem jest opracowana na potrzeby eksperymentu jednofazowa zgrzewarka punktowa wyposażona w tyrystorowy regulator prądu, sterowana fazowo.
   
4. Opracowania wyników eksperymentu - uzyskane w trakcie badań wyniki poddano analizie, która wykazała, iż opracowane metody sterowania przekształtnikiem sieciowym (filtrem aktywnym) oraz magazynem energii spełniają postawione założenia.
   

Pełna wersja autoreferatu: KS_autoreferat.pdf

Pełna wersja pracy doktorskiej: KS_rozprawa.pdf

1. Stosur M., Sowa K., Kuczek T., Chmielewski T., Ruszczyk A., Koska K., Janisz K., „Overvoltage protection of solid-state switch for high-power low-voltage applications”, IET Generation, Transmission & Distribution, DOI:10.1049/iet-gtd.2017.1867, Available online: 19 March 2018, 2018
   
2. Stosur M., Sowa K., Piasecki W., Płatek R., Balcerek P., „Encapsulation of power electronics components for operation in harsh environments”, Archives of Electrical Engineering, vol. 66, iss. 4, s. 855–866, 2017
   
3. Sowa K., Baszyński M., Piróg S.,„Jednofazowy energetyczny filtr aktywny z zasobnikiem energii do kompensacji wahań mocy czynnej w linii zasilającej”, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 93, no. 3, pp. 260-266, 2017
   
4. Stosur M., Sowa K., Kuczek T., Chmielewski T., Ruszczyk A., Koska K., Janisz K., „Overvoltage protection of solid state switch for low voltage applications – simulation and experimental results”, European EMTP-ATP conference, Kiel - Germany, 2017
   
5. Grecki F., Polit A., Sowa K., „Saturation impact on inductance value of cylindrical reactor”, INDEL 2016 International Symposium on Industrial Electronics IEEE, Banja Luka - Bosnia and Herzegovina, pp. 1-6, 2017
   
6. Stosur M., Szewczyk M., Sowa K., Dawidowski P., Balcerek P., „Thermal behaviour analyses of gas-insulated switchgear compartment using thermal network method”, IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 10,iss. 12, s. 2833-2841, 2016
   
7. Sowa K., Baszyński M., Piróg S., „One phase active filter with energy storage for active power surge compensation in feed line”, Archives of Electrical Engineering, vol. 65, no. 2, pp. 221–234, 2016
   
8. Stosur M., Kuczek T., Chmielewski T., Ruszczyk A., Sowa K., „Overvoltage protection of solid state switch - simulation and analysis”, European EMTP-ATP conference, United Kingdom - Birmingham, pp. 184-195, 2016
   
9. Stosur M., Dawidowski P., Szewczyk M., Balcerek P., Sowa K., „Thermal studies for HV GIS compartment design”, European EMTP-ATP conference, Grenoble – France, 2015
   
10. Dawidowski P., Sowa K., Stosur M., Szewczyk M., Balcerek P., „Reduction of THD by switching frequency optimization in three-level NPC inverter”, Przegląd Elektrotechniczny,R. 90 nr 8, s. 18–21, 2014
    
11. Stosur M., Dawidowski P., Szewczyk M., Balcerek P., Sowa K., „Modeling and simulation of thermal behavior within typical GIS busduct using ATP-EMTP program”, European EMTP-ATP conference, Cagliari – Italy, 2014
    
12. Dawidowski P., Sowa K., Stosur M., Szewczyk M., „Impact of power-cable length on operation of NPC inverter fed induction motor drive for various LC filter”, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 89, no. 9, pp. 200-204, 2013
    

• prof. dr hab. inż. Henryk Supronowicz, WAT Recenzja nr 1
• dr hab. inż. Wojciech Jarzyna, prof. nzw. PL Recenzja nr 2