Zastosowanie szeregowych energetycznych filtrów aktywnych do poprawy jakości dostawy energii elektrycznej

mgr inż. Krzysztof Piątek

Promotor: dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka, prof. AGH – Akademia Górniczo-Hutnicza
Dyscyplina: Elektrotechnika

W rozprawie doktorskiej autor zaprezentował koncepcję i badania szeregowego filtru aktywnego kompensującego równocześnie kilka zaburzeń napięcia zasilającego. Potrzeba stosowania takiego układu wynika z konieczności ochrony odbiorników wrażliwych na zaburzenia napięcia. Układ dedykowany jest do instalacji w sieci trójfazowej trójprzewodowej, lub czteroprzewodowej na poziomie niskiego, lub średniego napięcia. Rozważany w pracy układ zbudowany jest w oparciu o 3 jednofazowe falowniki napięcia połączone wspólną stroną prądu stałego, natomiast sprzężenie z siecią realizowane jest przez 3 jednofazowe transformatory dodawcze. W rozprawie przedstawiono wyniki symulacji komputerowych wykonanych w pakiecie Matlab/Simulink oraz wyniki eksperymentalne pracy modelu laboratoryjnego. Badania symulacyjne dotyczyły sprawdzenia koncepcji sterowania układem szeregowym w oparciu o strategię krokową w wyprzedzeniem fazy (ang. phase advance strategy, PAS) umożliwiającą kontrolę wymiany energii między układem szeregowym a siecią i odbiornikiem i jej minimalizację. Wyprzedzenie fazy (rozsunięcie wskazów napięcia zasilania i odbiornika) wyznaczane jest na podstawie pomiaru napięcia DC. Jako regulator napięcia falownika zastosowano regulatory proporcjonalne wykorzystujące trzy wielkości wejściowe: napięcie zasilania i odbiornika, oraz prąd kondensatora filtru częstotliwości łączeniowej. Dodatkowo w celu zmniejszenia liczby przetworników pomiarowych wykorzystano estymator prądu kondensatora, co umożliwiło zbudowanie układu regulacji wykorzystującego 7 przetworników napięciowych. Model laboratoryjny zbudowano przy wykorzystaniu systemu szybkiego prototypowania dSPACE, wytwarzającego impulsy sterujące dla tranzystorów zawartych w inteligentnych modułach mocy. Model laboratoryjny przystosowano do pracy z trójfazowym odbiornikiem o mocy 3 kVA i napięciu znamionowym 230/400 V.

Pełna wersja autoreferatu autoreferat-piatek.pdf.

1. Krzysztof Piątek: Dynamic Voltage Restorer Based On A Three-Phase Inverter With Hysteresis Current Controller, Proc. of Compatibility in Power Electronics, CPE03, Gdansk, 28-30 May 2003.
2. Krzysztof Piątek: Sliding mode control of DVR with minimised energy injection, Proc. of 11th European Conference on Power Electronics and Applications, 11–14 Sep. 2005, Dresden, Germany.
3. Z. Hanzelka, W. Łoziak, M. Mróz, K. Piątek, et al.: Parametry jakościowe napięcia zasilającego 15kV po przyłączeniu farm wiatrowych – analiza przypadku, Materiały 3. Konferencji Jakość Energii Elektrycznej w Sieciach Elektroenergetycznych w Polsce, 08-09 listopada 2005, Wisła.
4. Krzysztof Piątek: A three phase DVR with progressive phase advance injection strategy, Proc. of 12th International Conference on Harmonics and Quality of Power, ICHQP2006, 1-5 Oct. 2006, Cascais, Portugal.
5. Zbigniew Hanzelka, Maciej Mróz, Ryszard Pawełek, Krzysztof Piątek: Quality parameters of 15 kV supply voltage after connection of wind farms – case study, Proc. of 12th International Conference on Harmonics and Quality of Power, ICHQP2006, 1-5 Oct. 2006, Cascais, Portugal.
6. Krzysztof Piątek: A new approach of DVR control with minimised energy injection, Proc. of 12th International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC2006, 30 Aug. - 1 Sep. 2006, Portoroz, Slovenia.
7. Krzysztof Piątek: Series voltage restoration under distorted supply condition, Proc. of IX Conference-Seminar; International School on Nonsinusoidal Currents and Compensation, ISNCC2008, 10-13 June 2008, Łagów, Poland.
8. Krzysztof Piątek: Series voltage restoration under distorted supply condition Przegląd Elektrotechniczny, nr 1, rok 2009.
9. Krzysztof Piątek: Laboratory Tests of a Dynamic Voltage Restorer Model Using Estimation of the Filter Capacitor Current, Proc. of 10th Jubilee International Conference Electrical Power Quality and Utilisation, 15-17 Sep. 2009, Lodz, Poland.
10. A. Kowal, K. Piątek, et al.: Koszty złej jakości energii elektrycznej – analiza przypadku, Materiały Międzynarodowego Kongresu Górnictwa Rud Miedzi, 24-26 września 2009, Lubin.