Seminarium doktoranckie „Nieliniowe algorytmy sterowania prądowym przekształtnikiem AC/DC”

Zapraszamy na seminarium doktoranckie, które odbędzie się 1 czerwca 2022 r. o godz. 11:15 w sali Rady Wydziału WE-007. Pani mgr inż.Agata Godlewska przedstawi wyniki swoich badań w związku ze złożeniem rozprawy doktorskiej.

Promotorem rozprawy jest prof. dr hab. inż. Andrzej Sikorski a promotorem pomocniczym dr inż. Krzysztof Kulikowski z Katedry Elektrotechniki, Energoelektroniki i Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego.

W czasie seminarium zostaną przedstawione sposoby sterowania prądowym przekształtnikiem sieciowym AC/DC. Na bazie modelu matematycznego układu wyznaczono zależności wektorowe, które umożliwiły opracowanie trzech nieliniowych metod sterowania. Celem działania tych metod jest zapewnienie sinusoidalnego prądu sieci oraz jednostkowego współczynnika mocy.
Pierwsza część seminarium będzie wyjaśniała w jaki sposób zaprojektowano wszystkie trzy algorytmy. Pierwszym z nich jest metoda bezpośredniej regulacji prądu, którą oparto na tablicy wyboru wektorów przekształtnika. Tablica ta została utworzona poprzez analizę wpływu stanu łączników tranzystorowych na uchyb składowych prądu przekształtnika w każdym z sześciu sektorów, na które została podzielona płaszczyzna wirującego układu odniesienia. Dodatkowo, sterowanie to zostało wyposażone w aktywne tłumienie harmonicznych polegające na wprowadzeniu wirtualnej rezystancji, dzięki którym wytłumiono rezonansowe harmoniczne sieciowego filtra LC. Kolejnym algorytmem jest predykcyjna regulacja prądu DC i napięcia kondensatorów, która została stworzona na podstawie równań opisujących kierunek i szybkość zmian napięcia na kondensatorze oraz prądu stałego. Równania te umożliwiły wyznaczenie koniecznej zmiany wektora prądu przekształtnika, który zapewni pożądane zmiany wektora napięcia na kondensatorze filtra LC gwarantujące uzyskanie sinusoidalnego prądu sieci. Mechanizm predykcji w tej metodzie korzysta z kryterium minimalizacji uchybów regulacji wektora napięcia kondensatora i wartości prądu stałego w pojedynczym okresie sterowania. Na podstawie wskazanego kryterium, algorytm wyznacza numer załączanego wektora przekształtnika. Trzecim algorytmem sterowania jest predykcyjna regulacja prądu sieci i napięcia kondensatorów. Na podstawie równań opisujących kierunek i szybkość zmian wektorów napięcia na kondensatorze i prądu sieci opracowano zestaw równań mających na celu wyznaczenie koniecznej zmiany wektora prądu przekształtnika. Mechanizm predykcji w opracowanej metodzie korzysta z kryterium optymalizacji będącym osiągnięciem pełnej kompensacji uchybu regulacji wektora prądu sieci zasilającej w pojedynczym okresie sterowania. Na podstawie wskazanego kryterium, algorytm wyznacza numer załączanego wektora przekształtnika.
W drugiej części seminarium zostanie przedstawione stanowisko badawcze, na którym zaimplementowano przedstawione metody sterowania, a także zostaną zaprezentowane wyniki badań. Opracowane rozwiązania zapewniają znaczne wytłumienie harmonicznych rezonansowych filtra LC w widmie kształtowanego prądu sieci oraz współczynnik mocy bardzo bliski jedności, co pozytywnie wpływa na jakość energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych. W szczególności trzecia z przedstawionych metod wykazuje dużą odporność na często występujące zaburzenia w napięciu sieci elektroenergetycznej takie jak wyższe harmoniczne czy niesymetria.
Przedstawiona tematyka doskonale wpisuje się w światowe trendy ograniczania emisji harmonicznych, zmniejszania kosztów produkcji urządzeń, redukcji eksploatacji sieci zasilających, jak również służy zwiększaniu bezpieczeństwa eksploatacji nowoczesnych sieci elektroenergetycznych. Ponadto, badany układ ma szerokie zastosowanie, m.in. w nowoczesnych instalacjach OZE, systemach napędowych, ładowarkach i zasilaniu sieci DC.

Seminarium ma charakter otwarty, serdecznie zapraszamy!