Інтергармонічний аналіз напруги мережі зі збуреннями на основі ряду Фур’є декількох змінних

Evgenii Volodymyrovych Verbytskii

doi:10.20535/2523-4455.mea.208428

Т. 25 · № 2 · 2020 сер 31, 2020 Електронні системи та сигнали

Інтергармонічний аналіз напруги мережі зі збуреннями на основі ряду Фур’є декількох змінних

Evgenii Volodymyrovych Verbytskii Відповідальний Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Сторінки25-32 Опублікованосер 31, 2020

PDF

ТОМ 25 · № 2 · 2020 Переглянути випуск

Анотація

Збільшення типів електронних пристроїв, особливо нелінійних імпульсних навантажень, погіршує параметри якості електроенергії. Одним з найбільш негативних факторів для якості електроенергії є низькочастотні інтергармоніки, які негативно впливають на електродвигуни, трансформатори та інше обладнання змінного струму. Інтергармоніки, викликані збуреннями, що утворюються за рахунок навантажень, які працюють з частотою, не кратною електричній мережі. Виявлення інтергармонік є складною проблемою через постійне коливання їх частоти. Впровадження загальних чисельних методів для інтергармонічного аналізу призводить до великої кількості математичних операцій, тому аналітичні методи є більш привабливими при вирішенні цієї задачі. Зазвичай, інтергармоніки досліджуються в широкому діапазоні параметрів збурень з метою подальшого аналізу та їх придушення. Для зменшення кількості математичних операцій під час інтергармонічного аналізу використовується імовірнісний підхід, що застосовується у кількох точках діапазону параметрів з подальшим розширенням його результату на весь діапазон параметрів, що призводять до неточних результатів. У статті пропонується повністю аналітичний метод, заснований на ряді Фур'є декількох змінних, що дозволяє: безпосередньо описати модель напруги в частотній області; обчислювати інтергармоніки напруги в усьому діапазоні параметрів збурень з мінімальною кількістю математичних операцій за рахунок введення цих параметрів у кінцевій аналітичній формулі для обчислення інтергармонік; мінімізувати помилку обчислень. Модель електричної мережі складається з активно-індуктивного внутрішнього опору та набору нелінійних навантажень: системи змінного струму, яка працює на іншій частоті порівняно з частотою мережі; імпульсне навантаження, що перемикається з іншою частотою, ніж частота мережі; параметричне навантаження з не кратним періодом зміни до частоти мережі. Проаналізовано властивості ряду Фур'є з декількох змінних та показано переваги опису сигналів з декількома компонентами. Показано принцип проекції багатовимірного спектру на одну змінну. Проаналізовано спотворення напруги мережі для кожного навантаження та отримано модель напруги в частотній області декількох змінних. Побудовано форму кожного збурення для діапазону вхідних параметрів та побудовано загальну форму напруги мережі та її спектр. Показано характер формування інтергармонік як комбінаційних гармонік. Аналізується зменшення кількості математичних операцій для загального випадку і показано загальну перевагу запропонованого способу у порівнянні з числовими рядом Фур'є однієї змінної.

Ключові слова

#спектр напруги мережі #інтергармонічні збурення напруги #ряд Фур’є декількох змінних

Посилання

Testa, A., Akram, M. F., Burch, R., Carpinelli, G., Chang, G., Dinavahi, V., … Xu, W, "Interharmonics: Theory and Modeling," IEEE Transactions on Power Delivery, 2007, 22(4), pp. 2335–2348. - DOI: 10.1109/tpwrd.2007.905505.
Yacamini, R, "Power system harmonics. Part 4: Interharmonics," Power Engineering Journal, 1996, 10(4), pp. 185–193. DOI: 10.1049/pe:19960411.
Harris, Fredric j, "On the use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform," Proceedings of the IEEE, 1978, 66(1), pp. 51–83. DOI: 10.1109/PROC.1978.10837.
N.E. Huang; N.O. Attoh-Okine, "The Hilbert-Huang transform in engineering," Taylor & Francis, 2005, 328 p. DOI: 10.1201/9781420027532.
Tripathy, P.; Srivastava, S. C. & Singh, S. N., "A Modified TLS-ESPRIT-Based Method for Low-Frequency Mode Identification in Power Systems Utilizing Synchrophasor Measurements," IEEE Transactions on Power Systems, 2011, 26(2), pp. 719–727. DOI: 10.1109/tpwrs.2010.2055901.
G.E.P. Box, G. M. Jenkins, G. C. Reinsel, "Time series analysis: Forecasting and control," 3rd ed., Prentice-Hall International, 1994, 712 p.
Carbone, R., Castaldo, D., Langella, R., & Testa, A., "Probabilistic modeling of industrial systems for voltage distortion analyses," Ninth International Conference on Harmonics and Quality of Power. Proceedings, 2000. DOI: 10.1109/ichqp.2000.897748.
Carbone, R., Castaldo, D., De Rosa, F., Langella, R., & Testa, A., "Monte Carlo simulation of AC/DC/AC power converter distortion," 2001 IEEE Porto Power Tech Proceedings, 2001. DOI: 10.1109/ptc.2001.964768.
Verbytskyi, I.V.; Zhuikov, V.J., "Asynchronous motor drive interharmonics calculation based on generalized Fourier series of several variables," Technical Electrodynamics, 2020, № 2, pp. 36-42. DOI: 10.15407/techned2020.02.036.
Anil K. Chopra, "Dynamics of Structures - Theory and applications to Earthquake Engineering," Pearson Education Asia Limited and Tsinghua University Press, Beijing, 2001.
Ievgen Verbytskyi, "A double fourier series implementation for modulated signal with the arbitrary modulation," 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2017, pp. 518-521. DOI: 10.1109/UKRCON.2017.8100295.
Verbytskyi, I. V., "Input Current Quality Parameters Analysis of Modular AC-DC SEPIC Charger Based on Double Fourier Series," Microsystems, Electronics and Acoustics, 2019, 24(6), p. 29-37. DOI: 10.20535/2523-4455.2019.24.6.197361.

Попередня у випуску Енергоефективне управління шахтною водовідливною установкою Наступна у випуску Моделювання магнітного відсічення електронів у вакуумному комутаторі з анодом у вигляді індуктора

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація

с. 362283.1-362283.7

10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел

с. 356487.1-356487.11

10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення

с. 361138.1-361138.6

10.20535/2523-4455.mea.361138

Схожі статті

Igor Yevheniiovych Korotyeyev, Аналіз частотних характеристик інвертуючого перетворювача , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Igor Yevheniiovych Korotyeyev, Аналіз процесу перетворювача, що встановився зі змінним навантаженням , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Igor Yevheniiovych Korotyeyev, Marius Klytta, Аналіз процесу в просторі двох змінних , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 2 (2018)
Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен, Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Liubomyr Mykolaiovych Korolevych, Natalia Maksimchuk, Oleksandr Vasyliovych Borysov, Вплив методів отримання тонких плівок оксиду церію на вольт-фарадні характеристики МДН-структур , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 3 (2019)
Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Olexander Vasylovych Borisov, Лабораторний тестер сонячних елементів з динамічною реконфігурацією вимірювальної схеми , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Oleksandr Ihorovych Bezvеrhyi, Ludmіla Oleksandrivna Grigoryeva, Електромеханічна чутливість круглих та кільцевих п'єзоелектричних тонких пластин при механічному збуренні , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Arkadii Mykolaiovych Prodeus, Andrii Vitaliiovych Vityk, Daniil Yuriiovych Didenko, Суб’єктивне оцінювання якості та розбірливості мовних сигналів, спотворених синтезованими шумами , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Valerij Kostyantynovych Bohushevych, Lidiya Mykolayivna Zamarenova, Hlib Mykhaylovych Kotov, Mykhailo Ivanovych Skipa, Прецизійні ультразвукові вимірювачі рівня рідини в закритих резервуарах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Mykhailo Hryhorovych Dusheiko, Heorhii Serhiiovych Koltsov, Tetiana Yuriivna Obukhova, Особливості фотолюмінесценції та спектрів пропускання тонких шарів пористого кремнію на діелектричних основах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)

1-10 з 115 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] Testa, A., Akram, M. F., Burch, R., Carpinelli, G., Chang, G., Dinavahi, V., … Xu, W, "Interharmonics: Theory and Modeling," IEEE Transactions on Power Delivery, 2007, 22(4), pp. 2335–2348. - DOI: 10.1109/tpwrd.2007.905505.

[2] Yacamini, R, "Power system harmonics. Part 4: Interharmonics," Power Engineering Journal, 1996, 10(4), pp. 185–193. DOI: 10.1049/pe:19960411.

[3] Harris, Fredric j, "On the use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform," Proceedings of the IEEE, 1978, 66(1), pp. 51–83. DOI: 10.1109/PROC.1978.10837.

[4] N.E. Huang; N.O. Attoh-Okine, "The Hilbert-Huang transform in engineering," Taylor & Francis, 2005, 328 p. DOI: 10.1201/9781420027532.

[5] Tripathy, P.; Srivastava, S. C. & Singh, S. N., "A Modified TLS-ESPRIT-Based Method for Low-Frequency Mode Identification in Power Systems Utilizing Synchrophasor Measurements," IEEE Transactions on Power Systems, 2011, 26(2), pp. 719–727. DOI: 10.1109/tpwrs.2010.2055901.

[6] G.E.P. Box, G. M. Jenkins, G. C. Reinsel, "Time series analysis: Forecasting and control," 3rd ed., Prentice-Hall International, 1994, 712 p.

[7] Carbone, R., Castaldo, D., Langella, R., & Testa, A., "Probabilistic modeling of industrial systems for voltage distortion analyses," Ninth International Conference on Harmonics and Quality of Power. Proceedings, 2000. DOI: 10.1109/ichqp.2000.897748.

[8] Carbone, R., Castaldo, D., De Rosa, F., Langella, R., & Testa, A., "Monte Carlo simulation of AC/DC/AC power converter distortion," 2001 IEEE Porto Power Tech Proceedings, 2001. DOI: 10.1109/ptc.2001.964768.

[9] Verbytskyi, I.V.; Zhuikov, V.J., "Asynchronous motor drive interharmonics calculation based on generalized Fourier series of several variables," Technical Electrodynamics, 2020, № 2, pp. 36-42. DOI: 10.15407/techned2020.02.036.

[10] Anil K. Chopra, "Dynamics of Structures - Theory and applications to Earthquake Engineering," Pearson Education Asia Limited and Tsinghua University Press, Beijing, 2001.

[11] Ievgen Verbytskyi, "A double fourier series implementation for modulated signal with the arbitrary modulation," 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2017, pp. 518-521. DOI: 10.1109/UKRCON.2017.8100295.

[12] Verbytskyi, I. V., "Input Current Quality Parameters Analysis of Modular AC-DC SEPIC Charger Based on Double Fourier Series," Microsystems, Electronics and Acoustics, 2019, 24(6), p. 29-37. DOI: 10.20535/2523-4455.2019.24.6.197361.