Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко; Дмитро Анатолійович Миколаєць; Катерина Сергіївна Клен

doi:10.20535/2523-4455.mea.361138

Т. 31 · № 2 · 2026 сер 4, 2026 Електронні системи та сигнали

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

ІВ

Іван Андрійович Вакуленко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

ДМ

канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

КК

канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен Відповідальний Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна

Сторінки361138.1-361138.6 Опублікованосер 4, 2026 ЛіцензіяВідкритий доступ

pdf

ТОМ 31 · № 2 · 2026 Переглянути випуск

Анотація

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження призводять до гармонійних спотворень, фазової асиметрії та зниження коефіцієнтів потужності, що вимагає використання передових методів компенсації. Дослідження зосереджено на розробці та перевірці фільтр-компенсуючого перетворювача (FCC) паралельного типу, спеціально розробленого для трифазних трипровідних мереж, де відсутність нейтрального проводу ускладнює зменшення впливу складових нульової послідовності та балансування струму. Автори пропонують стратегію керування, засновану на поділі періоду мережі на дванадцять характерних інтервалів, встановлюючи точні послідовності перемикання для режимів споживання енергії та генерації. Комплексна симуляційна модель була реалізована в середовищі MATLAB/Simulink з використанням бібліотеки Simscape Electrical для оцінки динамічних характеристик перетворювача. Параметри силового кола, включаючи вхідні дроселі та ємність постійного струму, були розраховані для забезпечення стабільності та мінімальних пульсацій напруги. Результати моделювання показують, що FCC ефективно перетворює сильно нелінійний струм навантаження (з початковим коефіцієнтом гармонійних спотворень 35,13%) на майже синусоїдальний струм мережі з коефіцієнтом гармонійних спотворень 7,65%. Результати підтверджують, що запропонований перетворювач та його алгоритми керування успішно забезпечують електромагнітну сумісність та компенсацію реактивної потужності, забезпечуючи надійне рішення для промислових трипровідних електричних мереж.

Ключові слова

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення #MATLAB/Simulink #компенсація реактивної потужності #нелінійне навантаження

Посилання

K. V. Suslov, V. S. Stepanov and N. N. Solonina, "Study of the Impact on the Rectifying Devices Operation on the Power Consumers in Smart Grid," International ETG-Congress 2013; Symposium 1: Security in Critical Infrastructures Today, Berlin, Germany, 2013, pp. 1-5. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6661660
B. Jacobsen, "Impact of harmonics on the electrical power supply system in an energetic, economic and ecological perspective," ETG Kongress 2025; Voller Energie – heute und morgen., Kassel, Germany, 2025, pp. 818-825. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11202162
A. Miron, A. C. Cziker, Ş. Ungureanu, H. G. Beleiu and C. P. Dărab, "Power Quality Prediction at Consumers Using a Hybrid Knowledge-Based Approach," 2023 IEEE International Smart Cities Conference (ISC2), Bucharest, Romania, 2023, pp. 1-7, DOI: https://doi.org/10.1109/ISC257844.2023.10293729
Cadaval E.R., Gonzalez F.B., Montero M.I.M. Active power line conditioner based on two parallel converters topology. Compatibility in Power Electronics. 2005, Gdynia, Poland. IEEE, June 1. Pp. 134 - 140. DOI: https://doi.org/10.1109/CPE.2005.1547558
V. Zhuikov and D. Mikolaiets, “THE USE OF A GEOMETRIC APPROACH FOR THREE-PHASE ACTIVE POWER LINE CONDITIONER”, Tekhnichna Elektrodynamika, vol. 2018, no. 5, pp. 35–38, Aug. 2018. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.05.035
Zhuikov, V. Ya. Single-phase filter-compensation converter on the AC side [Electronic resource]: monograph / V. Ya. Zhuikov, D. A. Mykolayets, N. L. Tung. – Electronic text data (1 file: 14.89 MB). – Kyiv: Osvita Ukrainy, 2018. – 154 p
V.Ya. Zhuikov, L.M. Lukyanenko, D.A. Mykolaets, K.S. Osypenko and others. Increasing the efficiency of systems with renewable energy sources. – K.: Department, 2018. – 368 p. ISBN 978-617-7301-48-5.
Mykhalskyi V.M., Soboliev V.M., Chopyk V.V., Shapoval I.A. The minimization strategy of undesirable instantaneous power components with different topologies of shunt active filter. Tekhnichna Elektrodynamika. 2014. no 1. pp. 41-50. URL: https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/991
Osypenko E. S. Determination of the shape of the compensator's setting current during operation of a wind generator on a rectifier load. Tekhnichna Elektrodynamika. 2014. no 4. pp. 90-92. URL: https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1103
V. Zhuikov and K. Osypenko, “Compensator currents form determination considering wind generator aerodynamic resistance”, in 2014 IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kyiv, Ukraine, 2014, pp. 168–170. DOI: https://doi.org/10.1109/IEPS.2014.6874173
D. Mikolaiets, “The calculating algorithm of active power line conditioner with uninterruptible power supply function”, in 2015 IEEE 35th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, Ukraine, 2015, pp. 534–538. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2015.7146945
B. YuSang, B. Yang, P. L. Zeng, and X. H. Xu, “Coordinated control method of distributed energy storage system for peak load shifting of distribution network”, in 2014 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), Shenzhen, China, 2014, pp. 525–527. DOI: https://doi.org/10.1109/CICED.2014.6991764
E. B. Barcenas, V. Cardenas, and J. A. Roffiel, “Design tradeoffs in PWM rectifiers with active filtering function”, in 2008 Twenty-Third Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, Austin, TX, USA, 2008, pp. 1423–1429. DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2008.4522911
Y. A. Grebenko and K. Zayar, “Complex Active RC-Filters on Identical Links”, Radio engineering, no. 2, pp. 61–66, Jan. 2008.

Ліцензія

CCBY-SA 4.0

Creative Commons Із зазначенням авторства 4.0 Міжнародна

Ця робота має відкриту ліцензію: вільно поширюйте та адаптуйте її, посилаючись на авторів і журнал. Умови ліцензії ↗

Попередня у випуску Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій Наступна у випуску Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

§ 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

Моделювання впливу температури на електричну активність серцевих клітин: ідентифікація ключових іонних струмів за допомогою аналізу чутливості

Віталій О. Іващук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

У роботі представлено розробку модифікованої електрофізіологічної моделі епікардіального кардіоміоцита людини з урахуванням температурного впливу на кінетику та…

#температурні ефекти #електрофізіологія серця #аналіз чутливості #метод Морріса

с. 357181.1-357181.13

10.20535/2523-4455.mea.357181

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Микола Володимирович Мирошніченко, Катерина Сергіївна Клен, Прогнозування потужності на виході сонячної панелі , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 27 № 2 (2022)
Ромуальд Євгенійович Андрієнко, Катерина Сергіївна Клен, Імітаційне моделювання автономної системи електроживлення на основі сонячних панелей в режимі реального часу , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 27 № 3 (2022)
Ростислав Сергійович Марченко, Катерина Сергіївна Клен, Прогнозування потужності навантаження у Microgrid методом множинної регресії , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 27 № 1 (2022)
Михайло Костянтинович Яременко, Катерина Сергіївна Клен, Валерій Якович Жуйков, Вплив похибки прогнозування швидкості вітру на вибір кількості акумуляторів системи балансування , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 26 № 3 (2021)
Вадим Ігорович Мартинюк, Катерина Сергіївна Клен, Валерій Якович Жуйков, Визначення параметрів схем заміщення сонячних панелей за експериментальними даними , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 26 № 2 (2021)
Катерина Сергіївна Клен, Перша вибіркова ентропія як функція стану системи розосередженої генерації , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 26 № 1 (2021)

Схожі статті

Myhailo Yuhymovych Artemenko, Larysa Mykolaivna Batrak, Serhii Yosyfovych Polishchuk, Повна потужність та коефіцієнт корисної дії трифазної чотирипровідної системи живлення , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 3 (2018)
Kostiantyn S. Mazur, Alina O. Serheieva, Dmytro D. Tatarchuk, Yuri V. Didenko, Керовані частотноселективні структури НВЧ на основі неоднорідної мікросмужкової лінії передачі , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 4 (2018)
Анастасія Володимирівна Паренюк, PhD Дмитро Володимирович Паренюк, PhD, дослідник Катерина Л. Руденька, Практичний метод оцінювання безпечних звуків для осіб із ПТСР , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Віталій Р. Прус, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов, Експериментальне дослідження частотних характеристик MEMS-мікрофонів для моніторингу залізничного шуму , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна, Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
Sergey M. Osinov, Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Boris Ivanovych Lupyna, Olexandr Vasylovych Borisov, Моделювання багатофункціанального терморезистивного перетворювача, що використовує технологію теплообміну , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Mikhail Removych Dombrougov, Моделювання явища інверсії градієнта профілю алюмінію при рідиннофазній епитаксії гетероструктур GaAl(P,As,Sb) , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
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)
Mykola Fedorovych Zhovnir, Вимірювальний перетворювач кутових переміщень з використанням фазових набігань електричного поля поверхневих акустичних хвиль , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Igor Yevheniiovych Korotyeyev, Marius Klytta, Аналіз процесу в просторі двох змінних , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 2 (2018)

1-10 з 56 Наступне

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

[1] K. V. Suslov, V. S. Stepanov and N. N. Solonina, "Study of the Impact on the Rectifying Devices Operation on the Power Consumers in Smart Grid," International ETG-Congress 2013; Symposium 1: Security in Critical Infrastructures Today, Berlin, Germany, 2013, pp. 1-5. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6661660

[2] B. Jacobsen, "Impact of harmonics on the electrical power supply system in an energetic, economic and ecological perspective," ETG Kongress 2025; Voller Energie – heute und morgen., Kassel, Germany, 2025, pp. 818-825. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11202162

[3] A. Miron, A. C. Cziker, Ş. Ungureanu, H. G. Beleiu and C. P. Dărab, "Power Quality Prediction at Consumers Using a Hybrid Knowledge-Based Approach," 2023 IEEE International Smart Cities Conference (ISC2), Bucharest, Romania, 2023, pp. 1-7, DOI: https://doi.org/10.1109/ISC257844.2023.10293729

[4] Cadaval E.R., Gonzalez F.B., Montero M.I.M. Active power line conditioner based on two parallel converters topology. Compatibility in Power Electronics. 2005, Gdynia, Poland. IEEE, June 1. Pp. 134 - 140. DOI: https://doi.org/10.1109/CPE.2005.1547558

[5] V. Zhuikov and D. Mikolaiets, “THE USE OF A GEOMETRIC APPROACH FOR THREE-PHASE ACTIVE POWER LINE CONDITIONER”, Tekhnichna Elektrodynamika, vol. 2018, no. 5, pp. 35–38, Aug. 2018. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.05.035

[6] Zhuikov, V. Ya. Single-phase filter-compensation converter on the AC side [Electronic resource]: monograph / V. Ya. Zhuikov, D. A. Mykolayets, N. L. Tung. – Electronic text data (1 file: 14.89 MB). – Kyiv: Osvita Ukrainy, 2018. – 154 p

[7] V.Ya. Zhuikov, L.M. Lukyanenko, D.A. Mykolaets, K.S. Osypenko and others. Increasing the efficiency of systems with renewable energy sources. – K.: Department, 2018. – 368 p. ISBN 978-617-7301-48-5.

[8] Mykhalskyi V.M., Soboliev V.M., Chopyk V.V., Shapoval I.A. The minimization strategy of undesirable instantaneous power components with different topologies of shunt active filter. Tekhnichna Elektrodynamika. 2014. no 1. pp. 41-50. URL: https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/991

[9] Osypenko E. S. Determination of the shape of the compensator's setting current during operation of a wind generator on a rectifier load. Tekhnichna Elektrodynamika. 2014. no 4. pp. 90-92. URL: https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1103

[10] V. Zhuikov and K. Osypenko, “Compensator currents form determination considering wind generator aerodynamic resistance”, in 2014 IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kyiv, Ukraine, 2014, pp. 168–170. DOI: https://doi.org/10.1109/IEPS.2014.6874173

[11] D. Mikolaiets, “The calculating algorithm of active power line conditioner with uninterruptible power supply function”, in 2015 IEEE 35th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, Ukraine, 2015, pp. 534–538. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2015.7146945

[12] B. YuSang, B. Yang, P. L. Zeng, and X. H. Xu, “Coordinated control method of distributed energy storage system for peak load shifting of distribution network”, in 2014 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), Shenzhen, China, 2014, pp. 525–527. DOI: https://doi.org/10.1109/CICED.2014.6991764

[13] E. B. Barcenas, V. Cardenas, and J. A. Roffiel, “Design tradeoffs in PWM rectifiers with active filtering function”, in 2008 Twenty-Third Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, Austin, TX, USA, 2008, pp. 1423–1429. DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2008.4522911

[14] Y. A. Grebenko and K. Zayar, “Complex Active RC-Filters on Identical Links”, Radio engineering, no. 2, pp. 61–66, Jan. 2008.