Electrical Engineering & Electromechanics (E-Journal - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute") / Електротехніка і Електромеханіка (Національний технічний університет - "Харківський політехнічний iнститут")
Not a member yet
941 research outputs found
Sort by
Simulation-based analysis of dynamic voltage restorer with sliding mode controller at optimal voltage for power quality enhancement in distribution system
Get PDFIntroduction. Nowadays, power quality issues are of considerable interest to both utilities and end users as they cause significant financial losses to the industrial customers. Due to this, power quality assurance in power distribution systems is very important, when considering commercial and industrial applications. Problem Statement. Unfortunately, sudden faults such as sag, transients, harmonics distortion and notching in the power system create disturbances and affect the load voltages. Out of these, voltage sag and harmonics seriously affect sensitive devices. Harmonics in the power system cause increased heating of equipment and conductors, misfires in variable speed drives, and torque pulsations in motors. Harmonics reduction is considered desirable. Methodology. This paper presents an efficient and robust solution to this problem by using dynamic voltage restorer in series with distribution system. Dynamic voltage restorer is economical and effective solution for protecting sensitive loads from harmonics and sag. Control strategy is adopted with dynamic voltage restorer topology and the performance with the proposed controller is analyzed. Novelty. In this research work modelling, analysis and simulation of dynamic voltage restorer with proportional integral controller and dynamic voltage restorer with sliding-mode controller at optimal voltage is used to improve the dynamic voltage restorer performance by reducing total harmonic distortion. Results. The simulation is performed in MATLAB / Simulink software package and comparative analysis of dynamic voltage restorer with different controllers for distribution system is presented. The proposed scheme successfully reduced percentage total harmonics distortion and voltage sag using dynamic voltage restorer with sliding mode controller at optimal voltage which is found to be 0.38 %.Вступ. Сьогодні питання якості електроенергії викликають значний інтерес як для комунальних підприємств, так і для кінцевих споживачів, оскільки вони завдають значних фінансових втрат промисловим споживачам. У зв’язку з цим забезпечення якості електроенергії в розподільних системах є дуже важливим при розгляді комерційних та промислових застосувань. Постановка задачі. На жаль, раптові несправності, такі як прогини, перехідні процеси, спотворення гармонік і виїмки в енергосистемі створюють збурення та впливають на напругу навантаження. З них провали напруги та гармоніки серйозно впливають на чутливі пристрої. Гармоніки в енергосистемі викликають посилений нагрів обладнання та провідників, пропуски запалювання в приводах із змінною частотою обертання, пульсації крутного моменту в двигунах. Зниження гармонік вважається бажаним. Методологія. У цій статті представлено ефективне та надійне рішення цієї проблеми за допомогою динамічного відновника напруги послідовно з розподільною системою. Динамічний відновник напруги – це економне та ефективне рішення для захисту чутливих навантажень від гармоній та провисань. Прийнято стратегію керування з топологією динамічного відновника напруги та проаналізовано ефективність при використанні запропонованого контролера. Новизна. У цій дослідницькій роботі використовується моделювання, аналіз та чисельне дослідження динамічного відновника напруги з пропорційним інтегральним контролером та динамічного відновника напруги з регулятором ковзного режиму при оптимальній напрузі для підвищення ефективності динамічного відновника напруги за рахунок зменшення сумарних гармонійних спотворень. Результати. Моделювання виконано в програмному комплексі MATLAB / Simulink та представлено порівняльний аналіз динамічного відновника напруги з різними контролерами для розподільчої системи. Запропонована схема успішно зменшила відсоток спотворення сумарних гармонік і провалів напруги за допомогою динамічного відновника напруги з регулятором ковзного режиму при оптимальній напрузі, який становить 0,38 %
Регулятори підвищувально-понижувального типу в режимі передавання максимальної потужності
Get PDFIntroduction. Switching DC voltage regulators are traditionally used to regulate and stabilize the voltage on the load. Due to the widespread use of non-traditional and renewable sources of electricity, there is a need to select from them the maximum possible amount of electricity. As is known, the maximum power from the power supply to the load will be transmitted provided that the output resistance of the source is equal to the load resistance. If this condition is not met, a matching switching regulator is switched on between the power supply and the load. Most often, for the purpose of matching, pulse regulators of step-up or step-down types are used. Problem. The operation of regulators in the matching mode has a number of features, in comparison with the modes of regulation and stabilization of the output voltage. Thus, since in the maximum power transmission mode the output resistance of the source and the resistance of the load are values of the same order, in any calculation the internal resistance of the source must be taken into account. There are works in which features of work of regulators of step-up and step-down types in a mode of transfer of the maximum power are analyzed. In addition to these types of pulse regulators, there are regulators of step-up/step-down types, which are relatively rarely used for this purpose. First of all it is connected with insufficiently studied abilities of work of such regulators in the specified mode. Goal. The aim of the work is to analyze the features of the operation of pulse regulators of step-up/step-down types in the mode of transmission of maximum power from the power supply to the load, as well as to determine the conditions under which it is possible and appropriate to work in this mode. Methodology. In the work, taking into account the internal resistance of the power supply, the regulation characteristics of the basic circuit of the pulse regulator of the step-up/step-down type are analyzed. The conditions under which the transfer of maximum power from the power supply to the load is ensured are determined. Results. It is shown that the existing variants of the circuits of regulators of the step-up/step-down type can be obtained from the basic circuit by applying the rules of construction of dual electric circuits. Consequently, the basic calculated relations for such circuits can be obtained from the calculated relations of the basic circuit using the principle of duality. Originality. A method for determining and studying the regulation characteristics of pulse regulators, taking into account the internal resistance of the power supply. Practical value. The obtained results allow to determine the conditions under which it is possible and expedient to operate different circuits of regulators in the mode of transmission of maximum power from the power supply to the load. Based on these results, recommendations are given for selecting a suitable range for changing the relative time of the closed state of the controlled switch, depending on the type of power supply used, as well as the method of connecting the controlled switch in the regulator circuit.З урахуванням внутрішнього опору джерела живлення проаналізовано регулювальні характеристики імпульсних регуляторів підвищувально-понижувального типу. Визначено умови, за яких забезпечується передавання максимальної потужності від джерела живлення до навантаження. Дано рекомендації щодо вибору доцільного діапазону зміни відносного часу замкненого стану керованого ключа регулятора , у залежності від типу джерело живлення, а також способу підключення керованого ключа в імпульсному регуляторі
Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
Get PDFIntroduction. One of the main problems of electrical machine control systems is to obtain a satisfactory performance in the rejection of load disturbances, as well as in the set-point tracking tasks. Generally, the development of control algorithms does not take into account the presence of noise. Appropriate filtering is, therefore, essential to reduce the impact of noise on the output of the controller, in addition to the machine output. Recently, there has been a great tendency toward using fractional calculus to solve engineering problems. The filtering is one of the fields in which fractional calculus has received great attention. The importance of filters in signal processing and other engineering areas is unquestionable Novelty. The proposed work is intended to be a contribution in the recent works conducted on the influence of the fractional filtering on the control robustness of induction machines control. Purpose. The main contribution of this research is the application of fractional filtering to the standard PI control loop for an induction motor speed drive. Methods. In order to assess its impact and benefit, different structures for introducing the filters are investigated, A first order filter is considered in different positions, whether before or after the controller or even in both positions at the same time, with a noise source. A review of the index performance evolution (the Integral Square Error, Integral Absolute Error and Integral Time Absolute Error) has allowed a configuration design of the filter. Results. Intensive simulations were performed with a control setup using integer and fractional order filters, which permitted to conclude that the fractional filters give better performance indices compared to the integer one and thus improve the dynamic characteristics of the system.Вступ. Однією з основних проблем систем керування електричними машинами є отримання задовільних характеристик при придушенні збурень навантаження, а також завдання відстеження уставок. Зазвичай, при розробці алгоритмів керування наявність шуму не враховується. Тому потрібна відповідна фільтрація для зниження впливу шуму на вихідний сигнал контролера на додаток до вихідного сигналу машини. Останнім часом спостерігається чітка тенденція до використання дробового обчислення для вирішення інженерних завдань. Фільтрація – це одна з областей, в якій дрібному обчисленню приділяється велика увага. Важливість фільтрів у обробці сигналів та інших галузях техніки незаперечна. Новизна. Запропонована робота покликана стати внеском у недавні роботи, присвячені впливу дробової фільтрації на надійність керування асинхронними машинами. Мета. Основним внеском цього дослідження є застосування дробової фільтрації до стандартного контуру ПІ-регулювання для приводу швидкості асинхронного двигуна. Методи. Щоб оцінити його вплив та користь, досліджуються різні конструкції для введення фільтрів. Фільтр першого порядку розглядається в різних положеннях до або після контролера або навіть в обох положеннях одночасно з джерелом шуму. Огляд розвитку показників ефективності (інтегральна квадратична помилка, інтегральна абсолютна помилка та інтегральна абсолютна помилка за часом) дозволив розробити конфігурацію фільтра. Результати. Значний обсяг моделювання був проведений з налаштуванням керування з використанням фільтрів цілочисельного та дробового порядку, що дозволило зробити висновок, що дробові фільтри дають кращі показники ефективності порівняно з цілочисельним і таким чином покращують динамічні характеристики системи
Improvement of voltage stability for grid connected solar photovoltaic systems using static synchronous compensator with recurrent neural network
Get PDFPurpose. This article proposes a new control strategy for static synchronous compensator in utility grid system. The proposed photovoltaic fed static synchronous compensator is utilized along with recurrent neural network based reference voltage generation is presented in grid system network. The novelty of the proposed work consists in presenting a Landsman converter enhanced photovoltaic fed static synchronous compensator with recurrent neural network algorithm, to generate voltage and maintain the voltage-gain ratio. Methods. The proposed algorithm which provides sophisticated and cost-effective solution for utilization of adaptive neuro-fuzzy inference system as maximum power point tracking assures controlled output and supports the extraction of complete power from the photovoltaic panel. Grid is interconnected with solar power, voltage phase angle mismatch, harmonic and voltage instability may occur in the distribution grid. The proposed control technique strategy is validated using MATLAB/Simulink software and hardware model to analysis the working performances. Results. The results obtained show that the power quality issue, the proposed system to overcome through elimination of harmonics, reference current generation is necessary, which is accomplished by recurrent neural network. By recurrent neural network, the reference signal is generated more accurately and accordingly the pulses are generated for controlling the inverter. Originality. Compensation of power quality issues, grid stability and harmonic reduction in distribution network by using photovoltaic fed static synchronous compensator is utilized along with recurrent neural network controller. Practical value. The work concerns the comparative study and the application of static synchronous compensator with recurrent neural network controller to achieve a good performance control system of the distribution network system. This article presents a comparative study between the conventional static synchronous compensator, static synchronous compensator with recurrent neural network and hardware implementation with different load. The strategy based on the use of a static synchronous compensator with recurrent neural network algorithm for the control of the continuous voltage stability and harmonic for the distribution network-linear as well as non-linear loads in efficient manner. The study is validated by the simulation results based on MATLAB/Simulink software and hardware model.Мета. У статті пропонується нова стратегія управління статичним синхронним компенсатором в енергосистемі. Запропонований статичний синхронний компенсатор з живленням від фотоелектричних елементів використовується разом з генератором опорної напруги на основі нейронної рекурентної мережі, представленим в мережі енергосистеми. Новизна запропонованої роботи полягає у поданні статичного синхронного компенсатора з покращеним фотоелектричним перетворювачем Ландсмана з алгоритмом рекурентної нейронної мережі для генерації напруги та підтримки коефіцієнта посилення за напругою. Методи. Запропонований алгоритм, який забезпечує ефективне та економічне рішення для використання адаптивної нейро-нечіткої системи логічного виведення як відстеження точки максимальної потужності, забезпечує контрольований вихід та підтримує вилучення повної потужності з фотогальванічної панелі. Мережа взаємопов’язана із сонячною енергією, у розподільній мережі можуть виникати невідповідність фазового кута напруги, гармоніки та нестабільність напруги. Запропонована стратегія методу управління перевіряється з використанням моделей програмного забезпечення MATLAB/Simulink та апаратного забезпечення для аналізу робочих характеристик. Результати. Отримані результати показують, що проблема якості електроенергії, яку запропонована система долає за допомогою усунення гармонік,потребує генерації еталонного струму, що здійснюється рекурентною нейронної мережею. За допомогою рекурентної нейронної мережі більш точно формується еталонний сигнал і відповідно генеруються імпульси для керування інвертором. Оригінальність. Компенсація проблем з якістю електроенергії, стабільністю мережі та зниженням гармонік у розподільній мережі за допомогою статичного синхронного компенсатора з фотоелектричним живленням використовується разом із контролером рекурентної нейронної мережі. Практична цінність. Робота стосується порівняльного дослідження та застосування статичного синхронного компенсатора з рекурентним нейромережевим контролером для досягнення хорошої продуктивності системи управління системою розподільної мережі. У цій статті представлено порівняльне дослідження традиційного статичного синхронного компенсатора, статичного синхронного компенсатора з рекурентною нейронною мережею та апаратною реалізацією з різним навантаженням. Стратегія, що ґрунтується на використанні статичного синхронного компенсатора з рекурентним алгоритмом нейронної мережі для ефективного контролю стабільності постійної напруги та гармонік для лінійних та нелінійних навантажень розподільної мережі. Дослідження підтверджується результатами моделювання з урахуванням програмно-апаратної моделі MATLAB/Simulink
A comparative study of maximum power point tracking techniques for a photovoltaic grid-connected system
Get PDFPurpose. In recent years, the photovoltaic systems (PV) become popular due to several advantages among the renewable energy. Tracking maximum power point in PV systems is an important task and represents a challenging issue to increase their efficiency. Many different maximum power point tracking (MPPT) control methods have been proposed to adjust the peak power output and improve the generating efficiency of the PV system connected to the grid. Methods. This paper presents a Beta technique based MPPT controller to effectively track maximum power under all weather conditions. The effectiveness of this algorithm based MPPT is supplemented by a comparative study with incremental conductance (INC), particle swarm optimization (PSO), and fuzzy logic control (FLC). Results Faster MPPT, lower computational burden, and higher efficiency are the key contributions of the Beta based MPPT technique than the other three techniques.Мета. В останні роки фотоелектричні системи набули популярності завдяки низці переваг серед відновлюваних джерел енергії. Відстеження точки максимальної потужності у фотоелектричних системах є важливим завданням і складною проблемою для підвищення їх ефективності. Було запропоновано безліч різних методів керування відстеженням точки максимальної потужності (ВТМП) для регулювання пікової вихідної потужності та підвищення ефективності генерації фотоелектричної системи, підключеної до мережі. Методи. У цій статті представлений контролер ВТМП, заснований на бета-методі, для ефективного відстеження максимальної потужності за будь-яких погодних умов. Ефективність ВТМП на основі цього алгоритму доповнюється порівняльним дослідженням з інкрементною провідністю, оптимізацією рою частинок та нечітким логічним управлінням. Результати. Швидше ВТМП, менші витрати на обчислення та більша ефективність є ключовими перевагами методу ВТМП на основі бета-методу порівняно з трьома іншими методами
Model reference adaptive backstepping control of double star induction machine with extended Kalman sensorless control
Get PDFIntroduction. Newly, the design of a controller for speed control of double star induction motor as a research focus. Consequently, backstepping technique is used to recursively construct a stable control law for speed and flux. Nevertheless, this control law coming from backstepping requires the knowledge of speed and flux values; in practice the measurement sensors are expensive and fragile. The novelty of this work consists to propose a control strategy which based on accurate Kalman filter observer that estimates speed, flux and torque. This extended Kalman filter is an optimal state estimator and is usually applied to a dynamic system that involves a random noise environment. Purpose. Apply a backstepping control of double star induction motor based on principle of rotor flux orientation. This approach consists in finding a Lyapunov function that allows deducing a control law and a modified adaptation rule is referred and sufficient conditions for the stability of the command-observer, in contrast to other techniques who use nonlinear principle. Results. The simulation results are shown to illustrate the performance of the proposed scheme under parametric uncertainties by simulation on MATLAB. The obtained results showed the robustness of the sensorless control in front of load and parameters variation of double stator induction motor. The research directions of the model were determined for the subsequent implementation of results with simulation samples.Вступ. Новітня розробка контролера для регулювання швидкості асинхронного двигуна з подвійною зіркою є предметом дослідження. Отже, метод відступу використовується для рекурсивної побудови стабільного закону керування швидкістю та потоком. Тим не менш, цей закон керування, що випливає з відступу, вимагає знання значення швидкості та потоку; на практиці вимірювальні датчики коштовні та недовговічні. Новизна даної роботи полягає в тому, щоб запропонувати стратегію управління на основі точного спостерігача за фільтром Калмана, який оцінює швидкість, потік і крутний момент. Цей розширений фільтр Калмана є оптимальним засобом оцінки стану і зазвичай застосовується до динамічної системи, яка включає середовище випадкових шумів. Мета. Застосування підходу відступу до керування асинхронним двигуном з подвійною зіркою на основі принципу орієнтації потоку ротора. Цей підхід полягає у знаходженні функції Ляпунова, яка дозволяє вивести закон керування та модифіковане правило адаптації, а також достатні умови для стабільності спостерігача команд, на відміну від інших методик, які використовують нелінійний принцип. Результати. Результати моделювання наведені для ілюстрації роботи запропонованої схеми за параметричних невизначеностей шляхом моделювання на MATLAB. Отримані результати показали надійність безсенсорного керування перед зміною навантаження та параметрів асинхронного двигуна з подвійним статором. Визначені напрямки дослідження моделі для подальшої реалізації результатів на прикладах моделювання
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials
Get PDFIntroduction. Due to the good electrical and thermal properties of carbon, carbon-based materials represent a major trend is various applications, including electromagnetic compatibility. Among carbon-based materials, graphite-impregnated woven fabrics represent a new trend in the field of electromagnetic shielding, with the perspective of being used for protective clothing. The novelty of the proposed work consists in the exhaustive comparative analysis of various carbon-based sample shields by employing both simulation and experimental methods. The selected configurations included a simple graphite plate, a graphite powder strip network, and a graphite-impregnated fabric with 2´2 twill weave. Purpose. The main scope of the analysis is to prove the efficiency of the graphite-impregnated twill woven fabric in the field of electromagnetic shielding. Methods. Two main research methods were employed: simulation and experiment, both following the same protocol: the shield placed in the middle, with the excitation (transmitting antenna) on one side and the measurement / receiving antenna on the other. The experimental stage was thorough, being performed in two different laboratories and by applying the double transverse electromagnetic (TEM) cell method and the shielded box method. Results. A significant difference yielded from the comparison of the simulation and experimental results for the shielding effectiveness, probably due to the fact that the virtual model is an idealized version of the physical one, not taking into account its imperfections. The virtual analysis yielded the graphite plate shield as the most efficient, followed closely by the twill fabric. The graphite strip network had significantly poorer performance compared to the other two shields, probably due to the electrical contact imperfections between the graphite strips and the optical transparency of the shield. The main focus of the analysis was the twill woven graphite-impregnated fabric; therefore, its shielding effectiveness was determined through simulation and experiment. The experimental analysis was performed in two stages in two different electromagnetic compatibility laboratories, by employing the double TEM cell method and the shielded box method, respectively, both methods providing similar results and classifying the shielding performance as good. Practical value. The paper provides an accurate analysis of the graphite-impregnated 2´2 twill woven fabric in terms of electromagnetic shielding effectiveness, by employing both simulation and experimental methods, and comparing its performance to the one other graphite-based shields.Вступ. Завдяки хорошим електричним і тепловим властивостям вуглецю, вуглецевмісні матеріали являють собою основні напрямки у різних застосуваннях, у тому числі в області електромагнітної сумісності, завдяки хорошим екрануючим властивостям. Серед матеріалів на основі вуглецю просочені графітом тканини є новою тенденцією в області електромагнітного екранування з перспективою використання для захисного одягу. Новизна запропонованої роботи полягає у вичерпному порівняльному аналізі різних зразків екранів на основі вуглецю з використанням як моделювання, так і експериментального методів. Вибрані конфігурації включали просту графітову пластину, сітку зі смуг з графітового порошку і просочену графітом тканину з переплетенням саржею 2´2. Ціль. Основною метою аналізу є доказ ефективності саржевого полотна, просоченого графітом, у галузі електромагнітного екранування. Методи. Використовувалися два основних методи дослідження: моделювання та експеримент, обидва слідували одному й тому ж протоколу: екран розташовувався посередині, з збуджуванням (передаючою антеною) з одного боку і вимірювальною/приймальною антеною з іншого. Експериментальний етап був ретельним і проводився у двох різних лабораторіях із застосуванням методу подвійної поперечної електромагнітної (ПЕМ) комірки та методу екранованої скриньки. Результати. Порівняння результатів моделювання та експериментів стосовно ефективності екранування демонструє суттєву відмінність, ймовірно, через те, що віртуальна модель є ідеалізованою версією фізичної, не враховуючи її недосконалості. Віртуальний аналіз показав, що екран із графітових пластин є найбільш ефективним, за ним близько слідує саржева тканина. Мережа з графітових смуг мала значно гірші характеристики порівняно з двома іншими екранами, ймовірно, через недосконалість електричного контакту між графітовими смужками та оптичною прозорістю екрана. Основним предметом аналізу була тканина саржевого переплетення, просочена графітом; тому її ефективність екранування визначалася шляхом моделювання та експерименту. Експериментальний аналіз був виконаний у два етапи у двох різних лабораторіях електромагнітної сумісності з використанням методу подвійної ПЕМ комірки та методу екранованої скриньки, відповідно, обидва методи дали аналогічні результати та визначили характеристики екранування як хороші. Практична цінність. У статті наведено точний аналіз просоченої графітом саржевої тканини 2´2 з точки зору ефективності електромагнітного екранування з використанням як моделювання, так і експериментальних методів, а також порівняння її характеристик з іншими екранами на основі графіту
Determination of the input filter parameters of the active rectifier with a fixed modulation frequency
Get PDFGoal. Development of a methodology for calculating the parameters of the active rectifier-voltage source input filter operating with a fixed modulation frequency to ensure electromagnetic compatibility with the supply network acceptable by standards at minimum values of the input inductance and checking its main characteristics on a mathematical model. Methodology. The authors have developed a methodology for calculating the parameters of the input filter of an active rectifier-voltage source. The calculation results are verified on the constructed mathematical model of a frequency converter, the scheme of which is an active rectifier and an autonomous voltage inverter. A series of experiments was carried out on a mathematical model to study the dependence of the total harmonic distortion of current and mains voltage on the value of the input inductance for various parameters of the input filter. Results. The structure and calculation procedure the input filter of an active rectifier operating with a fixed modulation frequency are proposed. The simulation results showed that the inclusion of a filter at the input of the active rectifier significantly improves its electromagnetic compatibility with the supply network in the entire range of variation of the input inductance of the circuit and makes it possible to achieve the values of the total harmonic distortion permissible by the norms. Originality. A structure and a calculation procedure the input filter of an active rectifier-voltage source operating with a fixed modulation frequency are proposed. Practical significance. The dependencies obtained in the article allow us to evaluate the relationship between the parameters of the filter elements and its characteristics among themselves and come to a compromise between them when designing a scheme for specific technical conditions.В статті запропоновано структуру та методику розрахунку вхідного фільтру активного випрямляча-джерела напруги, який працює з фіксованою частотою модуляції. Отримані залежності дозволяють оцінити взаємозв'язок параметрів елементів фільтра та його характеристик між собою та дійти компромісу між ними під час проектування схеми для конкретних технічних умов. Результати моделювання показали, що включення додаткового ланцюга RC фільтра на вході активного випрямляча істотно покращує його електромагнітну сумісність з мережею живлення у всьому діапазоні зміни вхідної індуктивності схеми та дозволяє досягати допустимих нормами значень сумарного коефіцієнту гармонічних спотворень
Непряме полеорієнтоване керування двошнековим електромеханічним гідролізером
Get PDFGoal. Development of a mathematical model of indirect field-oriented control of a twin-screw electromechanical hydrolyzer. Methodology. The paper presents a mathematical model of Indirect field-oriented control of twin-screw electromechanical hydrolyzer. The mathematical model was developed in the MATLAB / Simulink software environment. The determination of the main parameters of a twin-screw electromechanical hydrolyzer was carried out by developing a finite element model in the Comsol Multiphysics software environment. Results. Based on the results of a mathematical study, graphical dependences of the distribution of magnetic induction in the air gap of a ferromagnetic rotor, a spatial representation of the distribution of magnetic induction on a 3D model of a ferromagnetic rotor of a twin-screw electromechanical hydrolyzer were obtained. The results of finite element modeling were confirmed by a practical study of a mock-up of a ferromagnetic rotor of a twin-screw electromechanical hydrolyzer. By implementing the MATLAB / Simulink model, graphical dependences of the parameters of the ferromagnetic rotor of a twin-screw electromechanical hydrolyzer are obtained under the condition of a stepwise change in the torque and a cyclic change in the angular velocity. Originality. The paper presents an implementation of the method of indirect field-oriented control for controlling the ferromagnetic rotor of a twin-screw electromechanical hydrolyzer. The work takes into account the complex design of the ferromagnetic rotor of a twin-screw electromechanical hydrolyzer. Practical significance. The practical implementation of the results of mathematical modeling makes it possible to achieve effective control of a complex electromechanical system, allows further research to maintain the necessary parameters of the technological process and to develop more complex intelligent control systems in the future.У статті детально розглянуто конструктивні і електромагнітні особливості нестандартного електромеханічного перетворювача енергії – двошнекового електромеханічного гідролізера. Це технічний пристрій з поліфункціональними властивостями, здатний одночасно нагрівати, диспергувати, транспортувати, перемішувати та піддавати впливу магнітним полем в одному пристрої робочу сировину. Розроблено коло-польові та математичні моделі електромагнітних перехідних процесів цього пристрою. Основні параметри електромеханічної системи визначено шляхом кінцево-елементного моделювання та практичного дослідження феромагнітного ротора. В роботі представлено керування обертовим моментом та кутовою швидкістю феромагнітного ротора двошнекового електромеханічного гідролізера шляхом непрямого полеорієнтованого керування. Шляхом реалізації MATLAB / Simulink моделі отримано графічні залежності основних параметрів феромагнітного ротора за умов ступінчатої зміни обертового моменту та циклічної зміни кутової швидкості. За результатами моделювання помітно доцільність застосування методу непрямого керування з орієнтацією на поле для ефективного керування технологічним процесом двошнекового електромеханічного гідролізера. В порівнянні з розглянутими методами керування, непряме керування з орієнтацією на поле більш просте в проектуванні та реалізації, дозволяє досягнути бажаних характеристик та відкриває подальші можливості для дослідження двошнекового електромеханічного гідролізера
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid
Get PDFIntroduction. As a result of increasing fossil fuel price and state-of-the-art technology, more and more residential and commercial consumers of electricity have been installing wind turbines. The motivation being to cut energy bills and carbon dioxide emissions. Purpose. The main goal of this work is developing a control scheme for a variable speed wind turbine generator in order to produce utmost power from varying wind types, and variable wind speed. Novelty. This research paper presents an IGBT power converter control scheme for active power in relation to wind speed and reactive power by adjusting Q-reference (Qref) value in a gearless variable speed wind turbine with permanent magnet synchronous generator. Methods. An effective modelling and control of the wind turbine with the suggested power converter is executed by utilizing MATLAB/Simulink software. The control scheme consists of both the wind turbine control and the power converter control. Simulation results are utilized in the analysis and deliberation of the ability of the control scheme, which reveals that the wind turbine generator has the capability to actively sustain an electric power grid network, owing to its ability to independently control active and reactive power according to applied reference values at variable wind speed. Practical value. This research can be utilized for assessing the control methodology, the dynamic capabilities and influence of a gearless variable-speed wind energy conversion system on electric power grids. A case study has been presented with a (3×10 MW = 30 MW) wind farm scheme.Вступ. Внаслідок зростання цін на викопне паливо та використання найсучасніших технологій, дедалі більше побутових та комерційних споживачів електроенергії встановлюють вітряні турбіни. Мотивація полягає в тому, щоб скоротити рахунки за електроенергію та викиди вуглекислого газу. Мета. Основною метою цієї роботи є розробка схеми управління вітряним генератором зі змінною швидкістю для отримання максимальної потужності від різних типів вітру та змінної швидкості вітру. Новизна. У даній дослідницькій роботі представлена схема управління силовим IGBT перетворювачем для активної потужності в залежності від швидкості вітру та реактивної потужності шляхом регулювання значенняQ-еталона (Qref) у безредукторній вітровій турбіні з регульованою швидкістю та синхронним генератором із постійними магнітами. Методи. Ефективне моделювання та керування вітровою турбіною з запропонованим перетворювачем потужності здійснюється з використанням програмного забезпечення MATLAB/Simulink. Схема управління складається з управління вітряною турбіною і з управління силовим перетворювачем. Результати моделювання використовуються для аналізу та обговорення можливостей схеми управління, що показує, що генератор вітрової турбіни здатний активно підтримувати електроенергетичну мережу завдяки своїй здатності незалежно контролювати активну та реактивну потужність відповідно до застосовуваних еталонних значень при змінній швидкості вітру. Практична цінність. Це дослідження може бути використане для оцінки методології управління, динамічних можливостей та впливу безредукторної системи перетворення енергії вітру зі змінною швидкістю на електричні мережі. Наведено тематичне дослідження зі схемою вітряної електростанції (3×10 МВт = 30 МВт)