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
Comparative study between sliding mode control and the vector control of a brushless doubly fed reluctance generator based on wind energy conversion systems
Get PDFIntroduction. Nowadays, global investment in renewable energy sources has been growing intensely. In particular, we mention here that wind source of energy has grown recently. Purpose. Comparative study between sliding mode control and vector control of a brushless doubly fed reluctance generator based on wind energy conversion systems. Methods. This paper deals with conceptual analysis and comparative study of two control techniques of a promising low-cost brushless doubly-fed reluctance generator for variable-speed wind turbine considering maximum power point tracking. This machine's growing interest because of the partially rated power electronics and the high reliability of the brushless design while offering performance competitive to its famous spring counterpart, the doubly-fed induction generator. We are particularly interested in comparing two kinds of control methods. We indicate here the direct vector control based on Proportional-Integral controller and sliding mode controller. Results. Simulation results show the optimized performances of the vector control strategy based on a sliding mode controller. We observe high performances in terms of response time and reference tracking without overshoots through the response characteristics. The decoupling, the stability, and the convergence towards the equilibrium are assured.Вступ. Нині глобальні інвестиції у відновлювані джерела енергії стрімко зростають. Зокрема, звернемо увагу, що останнім часом має місце зростання вітряних джерел енергії. Мета. Порівняльне дослідження між управлінням ковзним режимом та векторним управлінням безщіткового реактивного генератора з подвійним живленням на основі систем перетворення енергії вітру. Методи. Стаття присвячена концептуальному аналізу та порівняльному дослідженню двох методів управління перспективним недорогим безщітковим реактивним генератором з подвійним живленням для вітряної турбіни зі змінною швидкістю з урахуванням відстеження точки максимальної потужності. Інтерес до цієї машини зростає частково завдяки силовій електроніці, а також високій надійності безщіткової конструкції, яка при цьому пропонує характеристики, порівняні з його загальновідомим пружинним аналогом, індукційним генератором з подвійним живленням. Автори особливо зацікавлені у порівнянні двох видів методів управління. Автори вказують тут на пряме векторне управління на основі пропорційно-інтегрального регулятора та регулятора ковзного режиму. Результати. Результати моделювання показують оптимізовані характеристики векторної стратегії управління на основі контролера ковзного режиму. Спостерігаються високі показники з точки зору часу відгуку та відстеження еталонних значень без перевищення показників відгуку. Розв'язка, стабільність та прагнення до рівноваги гарантуються
An improved sliding mode control for reduction of harmonic currents in grid system connected with a wind turbine equipped by a doubly-fed induction generator
Get PDFIntroduction. The implementation of renewable energy resources into the electrical grid has increased significantly in recent years. Wind power is one of the existing resources. Presently, power electronics has become an indispensable tool in wind power plants. Problem. However the associated control usually has an impact on increasing the harmonic distortion, especially on the output voltage. Goal. This paper proposes a new sliding mode control strategy, applied on a rotor-side of a doubly-fed induction generator. The main goal is to meet the electrical power requirements, while responding to the power quality issues. Methodology. The wind energy conversion system must be able to not only track the maximum power point of the wind energy, but also to mitigate the harmonic currents caused by the non-linear loads. To achieve this goal, the power converters are driven by the proposed sliding mode control strategy. The corresponding two gains of the sliding surface are well selected using a particle swarm optimization algorithm. The particle swarm optimization algorithm solves a constrained optimization problem whose fitness function is a prior formulated as the sum of two mean square error criterions. The first criterion presents the tracking dynamic of the reference active power while the second one presents the tracking dynamic of the reference reactive power. The novelty lies in the implementation of the particle swarm optimization algorithm in conventional sliding mode control strategy, in which the proposed-improved sliding mode control strategy is developed. The wind energy conversion system control uses the principal of the vector oriented control to decouple the control of the active power from that of the reactive power. Results. The improved sliding mode control strategy is applied to control separately theses powers in the presence of non-linear loads. The energy assessment of this strategy is analysed using the wind energy conversion system model based on SimPower software. Originality. The obtained simulation results confirm the superiority of the proposed-improved sliding mode control strategy in terms of reference tracking dynamics and suppression of harmonic currents.Вступ. Використання відновлюваних джерел енергії в електричній мережі останніми роками значно зросло. Енергія вітру – один із існуючих ресурсів. Нині силова електроніка стала незамінним інструментом вітряних електростанцій. Проблема. Проте, відповідне управління зазвичай має вплив на збільшення гармонійних спотворень, особливо у вихідній напрузі. Мета. У цій статті пропонується нова стратегія управління ковзним режимом, що застосовується на боці ротора асинхронного генератора з подвійним живленням. Основна мета – задовольнити вимоги до електроенергії, вирішуючи відповідні проблеми з якістю електроенергії. Методологія. Система перетворення енергії вітру повинна мати можливість не тільки відстежувати точку максимальної потужності вітру, але й пом'якшувати гармонійні струми, викликані нелінійними навантаженнями. Для досягнення цієї мети силові перетворювачі керуються запропонованою стратегією управління ковзним режимом. Відповідні два коефіцієнти посилення поверхні ковзання добре вибираються з використанням алгоритму оптимізації рою частинок. Алгоритм оптимізації рою частинок вирішує задачу оптимізації з обмеженнями, функція придатності якої заздалегідь сформульована як сума двох критеріїв середньоквадратичної похибки. Перший критерій репрезентує динаміку відстеження еталонної активної потужності, а другий – динаміку відстеження еталонної реактивної потужності. Новизна полягає в реалізації алгоритму оптимізації рою частинок у традиційній стратегії управління ковзним режимом, в якій розроблена запропонована покращена стратегія управління ковзним режимом. Управління системою перетворення енергії вітру використовує принцип векторно-орієнтованого управління, щоб відокремити управління активною потужністю від управління реактивною потужністю. Результати. Удосконалена стратегія управління ковзним режимом застосовується для роздільного управління цими потужностями за наявності нелінійних навантажень. Енергетична оцінка цієї стратегії аналізується за допомогою моделі системи перетворення енергії вітру на основі програмного забезпечення SimPower. Оригінальність. Отримані результати моделювання підтверджують перевагу запропонованої удосконаленої стратегії управління ковзним режимом з точки зору еталонної динаміки стеження та придушення гармонійних струмів
Design of LLC resonant converter with silicon carbide MOSFET switches and nonlinear adaptive sliding controller for brushless DC motor system
Get PDFIntroduction. The high voltage gain DC-DC converters are increasingly used in many power electronics application systems, due to their benefits of increased voltage output, reduced noise contents, uninterrupted power supply, and ensured system reliability. Most of the existing works are highly concentrated on developing the high voltage DC-DC converter and controller topologies for goal improving the steady state response of brushless DC motor driving system and also obtain the regulated voltage with increased power density and reduced harmonics, the LLC resonant DC-DC converter is implemented with the silicon carbide MOSFET switching devices Problem. Yet, it facing the major problems of increased switching loss, conduction loss, error outputs, time consumption, and reduced efficiency. Also the existing works are mainly concentrating on improving the voltage gain, regulation, and operating performance of the power system with reduced loss of factors by using the different types of converters and controlling techniques. The goal of this work is to obtain the improved voltage gain output with reduced loss factors and harmonic distortions. Method. Because, this type of converter has the ability to generate the high gain DC output voltage fed to the brushless DC motor with reduced harmonics and loss factors. Also, the nonlinear adaptive sliding controller is implemented to generate the controlling pulses for triggering the switching components properly. For this operation, the best gain parameters are selected based on the duty cycle, feedback DC voltage and current, and gain of silicon carbide MOSFET. By using this, the controlling signals are generated and given to the converter, which helps to control the brushless DC motor with steady state error. Practical value. The simulation results of the proposed LLC silicon carbide MOSFET incorporated with nonlinear adaptive sliding controller controlling scheme are validated and compared by using various evaluation indicators. Вступ. Високовольтні перетворювачі постійного струму з високим коефіцієнтом посилення напруги все частіше використовуються в багатьох прикладних системах силової електроніки через їх переваги, пов'язані з підвищеною вихідною напругою, зниженим рівнем шуму, безперебійним живленням і гарантованою надійністю системи. Більшість існуючих робіт значною мірою зосереджені на розробці топологій високовольтного перетворювача постійного струму і контролера з метою поліпшення усталеного відгуку системи приводу безщіткового двигуна постійного струму, а також отримання регульованої напруги з підвищеною щільністю потужності і зменшеними гармоніками; резонансний LLC-перетворювач постійного струму, реалізований на перемикаючих пристроях на основі польових МОП-транзисторах з карбіду кремнію. Проблема. Тим не менш, це стикається з основними проблемами, пов'язаними зі збільшенням втрат при перемиканні, втратами провідності, помилками на виході, витратами часу та зниженням ефективності. Крім того, існуючі роботи в основному зосереджені на покращенні коефіцієнта посилення напруги, регулювання та робочих характеристик енергосистеми із зменшенням факторів втрат за рахунок використання різних типів перетворювачів та методів управління. Метою роботи є отримання покращеного коефіцієнта посилення напруги зі зниженими коефіцієнтами втрат і гармонійних спотворень. Метод. Таким чином, цей тип перетворювача здатний генерувати вихідну постійну напругу з високим коефіцієнтом посилення, що подається на безщітковий двигун постійного струму, зі зменшеними коефіцієнтами гармонік та втрат. Крім того, реалізований нелінійний адаптивний ковзний регулятор для генерування керуючих імпульсів для належного спрацьовування перемикаючих компонентів. Для цієї операції вибираються найкращі параметри посилення на основі робочого циклу, постійної напруги та струму зворотного зв'язку, а також коефіцієнта посилення польового МОП-транзистора з карбіду кремнію. При цьому керуючі сигнали генеруються і передаються на перетворювач, який допомагає керувати безщітковим двигуном постійного струму з помилкою, що встановилася. Практична цінність. Результати моделювання запропонованого LLC-перетворювача на основі польових МОП-транзисторів з карбіду кремнію зі схемою управління нелінійним адаптивним ковзним регулятором перевіряються та порівнюються з використанням різних показників оцінки. 
Fault detection and monitoring of solar photovoltaic panels using internet of things technology with fuzzy logic controller
Get PDFPurpose. This article proposes a new control monitoring grid connected hybrid system. The proposed system, automatic detection or monitoring of fault occurrence in the photovoltaic application is extremely mandatory in the recent days since the system gets severely damaged by the occurrence of different faults, which in turn results in performance degradation and malfunctioning of the system. The novelty of the proposed work consists in presenting solar power monitoring and power control based Internet of things algorithm. In consideration to this viewpoint, the present study proposes the Internet of Things (IoT) based automatic fault detection approach, which is highly beneficial in preventing the system damage since it is capable enough to identify the emergence of fault on time without any complexities to generate Dc voltage and maintain the constant voltage for grid connected hybrid system. Methods. The proposed DC-DC Boost converter is employed in this system to maximize the photovoltaic output in an efficient manner whereas the Perturb and Observe algorithm is implemented to accomplish the process of maximum power point tracking irrespective of the changes in the climatic conditions and then the Arduino microcontroller is employed to analyse the faults in the system through different sensors. Eventually, the IoT based monitoring using fuzzy nonlinear autoregressive exogenous approach is implemented for classifying the faults in an efficient manner to provide accurate solution of fault occurrence for preventing the system from failure or damage. Results. The results obtained clearly show that the power quality issue, the proposed system to overcome through monitoring of fault solar panel and improving of power quality. The obtained output from the hybrid system is fed to the grid through a 3ϕ voltage source inverter is more reliable and maintained power quality. The power obtained from the entire hybrid setup is measured by the sensor present in the IoT based module. The experimental validation is carried out in ATmega328P based Arduino UNO for validating the present system in an efficient manner. Originality. The automatic Fault detection and monitoring of solar photovoltaic system and compensation of grid stability in distribution network based IoT approach is utilized along with sensor controller. Practical value. The work concerns a network comprising of electronic embedded devices, physical objects, network connections, and sensors enabling the sensing, analysis, and exchange of data. It tracks and manages network statistics for safe and efficient power delivery. The study is validated by the simulation results based on real interfacing and real time implementation.Мета. У цій статті пропонується нова гібридна система керування моніторингу підключення до мережі. Пропонована система автоматичного виявлення або моніторингу виникнення несправностей у фотогальванічному обладнанні наразі вкрай необхідна, оскільки система серйозно ушкоджується при виникненні різних несправностей, що, у свою чергу, призводить до погіршення показників і некоректної роботи системи. Новизна запропонованої роботи полягає у поданні алгоритму моніторингу сонячної енергетики та управління потужністю на основі Інтернету речей. Зважаючи на цю точку зору, у цьому дослідженні пропонується підхід автоматичного виявлення несправностей на основі Інтернету речей (IoT), який дуже корисний для запобігання пошкодженню системи, оскільки вона достатньо здатна вчасно ідентифікувати виникнення несправності без будь-яких складнощів, щоб генерувати постійну напругу. та підтримувати постійну напругу для гібридної системи, підключеної до мережі. Методи. Пропонований перетворювач постійного струму, що підвищує, використовується в цій системі для максимізації фотоелектричної потужності ефективним чином, тоді як алгоритм збурення та спостереження реалізований для виконання процесу відстеження точки максимальної потужності незалежно від змін кліматичних умов, а потім мікроконтролер Arduino використовується для аналізу несправностей у системі за допомогою різних датчиків. Зрештою, моніторинг на основі IoT з використанням нечіткого нелінійного авторегресійного екзогенного підходу реалізований для ефективної класифікації несправностей, щоб забезпечити точне вирішення несправності, що виникла, для запобігання відмови або пошкодженню системи. Результати. Отримані результати показують, що запропонована система вирішує проблему якості електроенергії за рахунок моніторингу несправності сонячної панелі та покращення якості електроенергії. Отримана з гібридної системи енергія подається в мережу через інвертор джерела напруги 3ϕ, що є більш надійним і підтримує якість електроенергії. Потужність, отримана від усієї гібридної установки, вимірюється датчиком, присутнім у модулі на основі IoT. Експериментальна перевірка проводиться у Arduino UNO на базі ATmega328P для ефективної перевірки цієї системи. Оригінальність. Автоматичне виявлення несправностей та моніторинг сонячної фотоелектричної системи і компенсація стабільності мережі у підході IoT на основі розподільчої мережі використовуються разом із контролером датчиків. Практична цінність. Робота стосується мережі, що складається з вбудованих електронних пристроїв, фізичних об'єктів, мережевих підключень і датчиків, що дозволяють сприймати, аналізувати і обмінюватися даними. Вона відстежує та керує мережевою статистикою для безпечної та ефективної подачі енергії. Дослідження підтверджено результатами моделювання, що базуються на реальному інтерфейсі та реалізації в реальному часі
Improvement of power transformer differential protection through detection and exploitation of the negative sequence currents
Get PDFIntroduction. Power transformers are the most important and the most expensive equipment used in transport and distribution of electrical energy. Their failure results in huge economic losses. Despite the great advances in the design of power equipment in recent years, the feeble link in the chain remains the insulation weakness of coil turns of the power transformer. The novelty of the proposed research consists in the development of a new procedure for diagnosing and localizing the occurrence of turn to turn short-circuits in the windings of three-phase power transformer. The main problems of the current differential relay are short circuits of one or more turns of a transformer winding. Hence a new approach using' the amplitude comparison between the negative sequence currents' is developed and a digital discriminator internal / external fault is applied to discriminate turn to turn faults among the other ones. The proposed procedure is based on the exploitation of the negative sequence currents. The purpose of using this new procedure is to identify small faults inside power transformer coils and to distinguish inner faults from the outer faults by using an ameliorate circuit. The method used in this paper is a novel algorithm which based on the comparison between the negative sequence current amplitudes and to calculate the corresponding phase angle shifts. The performance of the proposed procedure has been confirmed by MATLAB/Simulink environment. The results of simulation reveal the efficiency of the suggested procedure, and indicate that this procedure can provide fast and sensitive approach for detecting low level turn-to-turn faults.Вступ. Силові трансформатори – найважливіше і найдорожче устаткування, яке використовується при передачі та розподілі електроенергії. Їх відмова призводить до величезних економічних втрат. Незважаючи на великі успіхи в проектуванні силового обладнання в останні роки, слабкою ланкою в ланцюзі залишається недостатня міцність ізоляції витків котушки силового трансформатора. Новизна запропонованого дослідження полягає в розробці нової методики діагностики та локалізації виникнення міжвиткових коротких замикань в обмотках трифазних силових трансформаторів. Основні проблеми диференціального реле струму – це коротке замикання одного або декількох витків обмотки трансформатора. Тому, розроблено новий підхід, який використовує порівняння амплітуд струмів зворотної послідовності, а також застосовується цифровий дискримінатор внутрішніх/зовнішніх несправностей для розрізнення міжвиткових короткого замкнень серед інших. Запропонована методика заснована на використанні струмів зворотній послідовності. Мета використання цієї нової методики – виявити невеликі несправності всередині котушок силового трансформатора і відрізнити внутрішні несправності від зовнішніх несправностей за допомогою поліпшеної схеми. Метод, який використовується в цій статті, це новий алгоритм, заснований на порівнянні амплітуд струму зворотної послідовності і обчисленні відповідних зміщень фазового кута. Еефективність запропонованої методики підтверджена у середовищі MATLAB/Simulink. Результати моделювання показують ефективність запропонованої методики і вказують на те, що цій метод може забезпечити швидкий і чутливий підхід для виявлення міжвиткових коротких замикань низького рівня
Power quality improvement using ultra capacitor based dynamic voltage restorer with real twisting sliding mode control
Get PDFIntroduction. Power quality is a major problem in today's power system, since it may have an impact on customers and utilities. Problem. Power quality is important issue of financial consequences for utilities, their consumers and load apparatus vendors. Voltage sag/swell are the most significant and usually occurring power quality issues in a secondary distribution system for sensitive loads. Goal. Dynamic voltage restorer is a fast, flexible, effective and dynamic custom power device can be used to compensate voltage sag/swell with integration of energy storage. Ultra capacitors have ideal properties of great power density and low energy density for elimination of voltage sag/swell. Their performance is mostly determined by the control strategy established for switching of voltage source converters. Originality. In this research, a strategy for the voltage source converter of dynamic voltage restorer based on the real twisting sliding mode control and ultra capacitor is developed to correct the fault that successfully eliminates the impacts of voltage sag/swell. Methodology. Ultra capacitor along with real twisting sliding mode control gives the more robustness and faster response, with also increasing the compensation time of the dynamic voltage restorer. Testing environment. To evaluate the performance of the proposed control approach, the MATLAB / Simulink SimPower System tool box is employed. Practical values. According to Simulation results clearly shows that the ultra capacitor along with real twisting sliding mode control effectively eliminate the voltage sag/swell in a very short time of 2 ms as compared to IEEE standards that is 20 ms, with less than 5 % total harmonic distortion for sensitive loads as per Information Technology Industry Council Curve and SEMI-F-47 Standards.Вступ. Якість електроенергії являє собою серйозну проблему в сучасній енергосистемі, оскільки вона може впливати на споживачів та комунальні служби. Проблема. Якість електроенергії є важливим питанням з точки хору фінансових наслідків для комунальних підприємств, їх споживачів та постачальників апаратури-навантажень. Провали/стрибки напруги є найбільш серйозними проблемами з огляду на якість електроенергії, які зазвичай виникають у вторинній системі розподілу для чутливих навантажень. Мета. Динамічний відновник напруги — це швидкий, гнучкий, ефективний і динамічний пристрій живлення, який можна використовувати для компенсації провалів/стрибків напруги за допомогою інтеграції накопичувача енергії. Суперконденсатори мають ідеальні властивості високої щільності потужності та низької щільності енергії для усунення провалів/стрибків напруги. Їх ефективність переважно визначається стратегією управління, встановленої для комутації перетворювачів джерел напруги. Оригінальність. У цьому дослідженні розроблено стратегію для перетворювача джерела напруги динамічного відновника напруги на основі керування реальним ковзним режимом скручування та суперконденсатора для виправлення несправності, яка успішно усуває наслідки провалу/стрибка напруги. Методологія. Суперконденсатор разом із керуванням реальним ковзним режимом скручування забезпечує більшу надійність та швидшу реакцію, а також збільшує час компенсації динамічного відновника напруги. Середовище для тестування. Для оцінки ефективності запропонованого підходу до управління використовується комплекс програмного забезпечення MATLAB/Simulink SimPower System. Практична цінність. Згідно з результатами моделювання ясно видно, що суперконденсатор разом з керуванням реальним ковзним режимом скручування ефективно усувають провали/стрибки напруги за дуже короткий час 2 мс у порівнянні зі стандартами IEEE, у відповідності до яких він становить 20 мс, із загальним спотворенням гармонік менше 5 % для чутливого навантаження відповідно зі стандартами Information Technology Industry Council Curve та SEMI-F-47
Equivalent cable harness method generalized for predicting the electromagnetic emission of twisted-wire pairs
Get PDFIntroduction. In this paper, the equivalent cable harness method is generalized for predicting the electromagnetic emissions problems of twisted-wire pairs. The novelty of the proposed work consists in modeling of a multiconductor cable, in a simplified cable harness composed of a reduced number of equivalent conductors, each one is representing the behavior of one group of conductors of the initial cable. Purpose. This work is focused on the development and implementation of simplified simulations to study electromagnetic couplings on multiconductor cable. Methods. This method requires a four step procedure which is summarized as follows. Two different cases, of one end grounded and two ends grounded configurations can be analyzed. Results. The results had shown that the model complexity and computation time are significantly reduced, without, however, reducing the accuracy of the calculations.Вступ. У цій статті метод еквівалентного кабельного джгута узагальнюється для прогнозування задач електромагнітного випромінювання кручених пар дротів. Новизна запропонованої роботи полягає в моделюванні багатожильного кабелю в спрощеному джгуті проводів, що складається зі зменшеної кількості еквівалентних провідників, кожен з яких репрезентує поведінку однієї групи провідників вихідного кабелю. Мета. Робота зосереджена на розробці та реалізації спрощеного моделювання для дослідження електромагнітних зв'язків у багатожильних кабелях. Методи. Цей метод вимагає чотириступінчастої процедури, яка коротко описана у статті. Можна проаналізувати два різні випадки: конфігурації із заземленням одного кінця та заземлення двох кінців. Результати. Результати показали, що складність моделі та тривалість обчислень значно знижуються, проте без зниження точності обчислень
Simulation of electromagnetic processes in the grounding system with a short circuit in the operating high-voltage substation
Get PDFThe aim of the work is a test of the developed mathematical model of electromagnetic processes of short circuit and approbation of the created software complex «LiGro» on its basis for the existing grounding system located in three-layer soil. Methodology. To improve the accuracy of calculating the normalized parameters of operating power stations and substations, the authors developed the «LiGro» software package based on the expressions obtained in for calculating the potential of the electric field of a non-equipotential grounding system (GS). To monitor the state and assess the efficiency of the GS of operating power facilities, the electromagnetic diagnostics is used. The topology of the GS was determined with the induction method by complex KNTR-1, the geoelectric structure of the soil was determined by the method of vertical electrical sounding using the Wenner installation, the interpretation of the sounding results was made by the «VEZ-4A» program. The calculation results show that for the selected substation, the model developed in the «LiGro» complex has a deviation δ2 from the experimental values Ut by an average of 8,2 %, and the model implemented in Grounding 1.0 (IEEE model) δ1 is 17,2 %. Originality. The results of the study confirm the adequacy of the developed GS model in the «LiGro» complex based on a three-layer soil model, with the experimental values of the touch voltage obtained by simulating a single-phase ground fault on a real GS in operation. The first time was made approbation of the «LiGro» software package when performing the EMD of the GS of an operating substation with a voltage class of 150 kV. Practical significance. The program software can be used by special measuring’s laboratory to determining electrical safety parameters: touch voltage, GS voltage, and GS resistance. Метою роботи є перевірка розробленої математичної моделі електромагнітних процесів короткого замикання та апробація створеного програмного комплексу «LiGro на її основі для існуючого заземлювального пристрою (ЗП), який розташовано в тришаровому ґрунті. Перевірка практичного застосування була виконана на діючий підстанції класом напруги 150 кВ з використанням вдосконаленої методики електромагнітної діагностики. Топологія ЗП була визначена індукційним методом за допомогою приладу KNTR-1, параметри ґрунту визначені чотириелектродною симетричною установкою за схемою Веннера методом вертикального електричного зондування, інтерпретація результатів зондування виконана спеціалізованою програмою VEZ-4A. Результати порівняння розрахунку показують, що для обраної підстанції модель розроблена в комплексі LiGro має відхилення від експериментальних значень в середньому на 8,2 %, а модель реалізована в Grounding 1.0 (IEEE model) – 17,2 %. Виконано розрахунок нормованих параметрів ЗП в режимі короткого замикання: напругу дотику, опір ЗП та напругу на ЗП. Встановлено, що вони не перевищують допустимого значення. Проаналізовано переваги розрахункового комплексу у порівнянні з аналогами. Отримані результати дозволяють виконати повномасштабне впровадження програмного комплексу в діагностику стану ЗП. 
Single phase transformerless inverter for grid connected photovoltaic system with reduced leakage current
Get PDFIntroduction. Transformerless inverters are of vital importance in the field of grid connected solar photovoltaic systems offering higher efficiency than the conventional one. i.e., using transformer. General grid connected inverters are constituting of transformers requires more area besides the loss in them. Problem. Eliminating transformers can cause leakage current due to the variation of common mode voltage which in turn due to parasitic capacitance effect. Research literature in transformerless inverters has addressed the problems of common mode leakage current issues by offering the study of different inverter topologies like H4, H5, H6 and HERIC etc. utilizing variety of modulation strategies like unipolar, bipolar pulse width modulations. Goal. The paper significantly presents a new transformerless inverter topology, analyzes common mode voltage and leakage current behavior of the system. The simulation is carried out for comparing the leakage current profiles with other transformerless inverter topologies in literature. Novelty. This paper gives an impression of the efficient transformerless inverter for grid connected photovoltaic system. Results. The various inverter topologies full bridge with different pulse width modulation techniques are analyzed and to determine the common mode voltages and leakage currents.Вступ. Безтрансформаторні інвертори мають життєво важливе значення в області сонячних фотоелектричних систем, підключених до мережі, та забезпечують більш високу ефективність, ніж звичайні, завдяки трансформатору. Підключені до загальної мережі інвертори, які складаються з трансформаторів, потребують більшої площі через втрати у них. Проблема. Усунення трансформаторів може спричинити струм витоку через зміну синфазної напруги через вплив паразитної ємності. Дослідницька література з безтрансформаторних інверторів присвячена проблемам синфазних струмів витоку, пропонуючи дослідження різних топологій інверторів, таких як H4, H5, H6, HERIC та ін., з використанням різних стратегій модуляції, таких як уніполярна, біполярна широтно-імпульсна. Мета. У статті докладно подано нову топологію безтрансформаторного інвертора, проаналізовано поведінку синфазної напруги та струму витоку в системі. Моделювання проводиться для порівняння профілів струму витоку з іншими топологіями безтрансформаторних інверторів, описаних у літературі. Новизна. Ця стаття містить ефективний безтрансформаторний інвертор для фотоелектричної системи, підключеної до мережі. Результати. Проаналізовано різні топології інверторів з повним мостом та різними методами широтно-імпульсної модуляції, а також визначено синфазну напругу та струми витоку
Diagnosis and localization of fault for a neutral point clamped inverter in wind energy conversion system using artificial neural network technique
Get PDFIntroduction. To attain high efficiency and reliability in the field of clean energy conversion, power electronics play a significant role in a wide range of applications. More effort is being made to increase the dependability of power electronics systems. Purpose. In order to avoid any undesirable effects or disturbances that negatively affect the continuity of service in the field of energy production, this research provides a fault detection technique for insulated-gate bipolar transistor open-circuit faults in a three-level diode-clamped inverter of a wind energy conversion system predicated on a doubly-fed induction generator. The novelty of the suggested work ensures the regulation of power exchanged between the system and the grid without faults, advanced intelligence approaches based on a multilayer artificial neural network are used to discover and locate this type of defect; the database is based on the module and phase angle of three-phase stator currents of induction generators. The proposed methods are designed for the detection of one or two open-circuit faults in the power switches of the side converter of a doubly-fed induction generator in a wind energy conversion system. Methods. In the proposed detection method, only the three-phase stator current module and phase angle are used to identify the faulty switch. The primary goal of this fault diagnosis system is to effectively detect and locate failures in one or even more neutral point clamped inverter switches. Practical value. The performance of the controllers is evaluated under different operating conditions of the power system, and the reliability, feasibility, and effectiveness of the proposed fault detection have been verified under various open-switch fault conditions. The diagnostic approach is also robust to transient conditions posed by changes in load and speed. The proposed diagnostic technique's performance and effectiveness are both proven by simulation in the SimPower /Simulink® MATLAB environment.Вступ. Для досягнення високої ефективності та надійності у галузі чистого перетворення енергії силова електроніка відіграє важливу роль у широкому спектрі застосування. Докладаються зусилля для підвищення надійності систем силової електроніки. Мета. Щоб уникнути будь-яких небажаних ефектів або перешкод, що негативно впливають на безперервність роботи в галузі виробництва енергії, у цьому дослідженні пропонується методика виявлення несправностей біполярних транзисторів із ізольованим затвором при обриві ланцюга в трирівневому інверторі з діодною фіксацією системи перетворення енергії вітру, що ґрунтується на асинхронному генераторі з подвійним живленням. Новизна запропонованої роботи забезпечує регулювання потужності, що обмінюється між системою та мережею, без збоїв, для виявлення та локалізації цього типу дефекту використовуються передові інтелектуальні підходи, засновані на багатошаровій штучній нейронній мережі; база даних заснована на модулі та фазовому куті трифазних статорних струмів асинхронних генераторів. Запропоновані методи призначені для виявлення одного або двох обривів у силових ключах бокового перетворювача асинхронного генератора подвійного живлення у системі перетворення енергії вітру. Методи. У запропонованому методі виявлення для ідентифікації несправного вимикача використовуються тільки трифазний модуль струму статора і фазовий кут. Основною метою цієї системи діагностики несправностей є ефективне виявлення та локалізація відмов в одному або навіть кількох інверторних перемикачах з фіксованою нейтральною точкою. Практична цінність. Робочі характеристики контролерів оцінюються за різних умов роботи енергосистеми, а надійність, здійсненність та ефективність запропонованого виявлення несправностей були перевірені за різних умов відмови розімкнутого вимикача. Діагностичний підхід також стійкий до перехідних станів, спричинених змінами навантаження та швидкості. Продуктивність та ефективність запропонованого діагностичного методу підтверджені моделюванням у середовищі SimPower/Simulink® MATLAB