การตรวจจับฮาร์มอนิกด้วยวิธีพีคิวเอฟร่วมกับการตรวจจับแรงดันลำดับเฟสบวกมูลฐานสำหรับระบบรางไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสร่วม
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอการตรวจจับฮาร์มอนิกด้วยวิธีพีคิวเอฟ (PQF) ร่วมกับการตรวจจับแรงดันลำดับเฟสบวกมูลฐาน (Fundamental Positive Sequence Voltage Detector : FPSVD) สำหรับระบบรางไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสร่วม วิธีการที่นำเสนอนี้ใช้สำหรับคำนวณหากระแสอ้างอิงสำหรับการชดเชยฮาร์มอนิกของวงจรกรองกำลังแอกทีฟแบบขนาน (Shunt Active Power Filter : SAPF) ทั้งในกรณีที่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าของระบบรางเป็นรูปคลื่นไซน์บริสุทธิ์ และกรณีที่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าของระบบรางมีความเพี้ยนเนื่องจากฮาร์มอนิก การทดสอบตรวจจับฮาร์มอนิกในระบบรางไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสร่วม จะประยุกต์ใช้เทคนิคการจำลองสถานการณ์แบบฮาร์ดแวร์ในลูปที่ใช้ซอฟต์แวร์โปรแกรม Simulink/MATLAB ร่วมกับบอร์ด DSP รุ่น TMS320C2000TM Experimenter Kit โดยผลการจำลองสถานการณ์กรณีที่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าของระบบรางเป็นรูปคลื่นไซน์บริสุทธิ์พบว่าการตรวจจับฮาร์มอนิกด้วยวิธี PQF สามารถคำนวณกระแสอ้างอิงได้อย่างถูกต้องและยืดหยุ่นกว่าวิธี PQ แบบดั้งเดิม ส่งผลให้ค่าเปอร์เซ็นต์ความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (percentage of total harmonic distortion : %THD) ที่ระบบไฟฟ้ากำลังสามเฟสซึ่งเป็นจุดต่อร่วม (Point of Common Coupling : PCC) มีค่าน้อยกว่า 0.42% ส่วนในกรณีที่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าของระบบรางมีความเพี้ยนเนื่องจากฮาร์มอนิกพบว่าการตรวจจับฮาร์มอนิกด้วยวิธี PQF ร่วมกับ FPSVD มีสมรรถนะในการตรวจจับฮาร์มอนิกที่ดีกว่าการใช้เพียงวิธี PQF ส่งผลให้วงจรกรองกำลังแอกทีฟแบบขนานสามารถกำจัดฮาร์มอนิกในระบบรางไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสร่วมได้อย่างมีประสิทธิผล และมีค่า %THD ภายหลังการชดเชยมีค่าน้อยกว่า 0.86% นอกจากนี้ค่า %THD ภายหลังการชดเชยของกระแสที่แหล่งจ่ายมีค่าลดลงอยู่ภายใต้กรอบมาตรฐาน IEEE Standard 519-2014
Article Details
References
C. E. Staples, "Electrification: Its Effect on Signaling and Communications," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-8, no. 4, pp. 491-498, July 1972.
J. M. Ho and C. C. Liu, "The effects of harmonics on differential relay for a transformer," 16th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution, 2001. Part 1: Contributions. CIRED. (IEE Conf. Publ No. 482), Amsterdam, Netherlands, 2001, pp. 5 pp. vol.2-.
D. E. Rice, "Adjustable Speed Drive and Power Rectifier Harmonics-Their Effect on Power Systems Components," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-22, no. 1, pp. 161-177, Jan. 1986.
C. E. Staples, "Electrification: Its Effect on Signaling and Communications," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-8, no. 4, pp. 491-498, July 1972.
V. E. Wagner et al., "Effects of harmonics on equipment," in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 8, no. 2, pp. 672-680, April 1993, doi: 10.1109/61.216874.
Z. Shu, S. Xie and Q. Li, "Single-Phase Back-To-Back Converter for Active Power Balancing, Reactive Power Compensation, and Harmonic Filtering in Traction Power System," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 2, pp. 334-343, Feb. 2011.
H. Hu, Z. He and S. Gao, "Passive Filter Design for China High-Speed Railway With Considering Harmonic Resonance and Characteristic Harmonics," in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 1, pp. 505-514, Feb. 2015.
M. Cirrincione, M. Pucci, G. Vitale and A. Miraoui, "Current Harmonic Compensation by a Single-Phase Shunt Active Power Filter Controlled by Adaptive Neural Filtering," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 8, pp. 3128-3143, Aug. 2009.
P. C. Tan, P. C. Loh and D. G. Holmes, "A robust multilevel hybrid compensation system for 25 kV electrified railway applications," IEEE 34th Annual Conference on Power Electronics Specialist, 2003. PESC '03., Acapulco, Mexico, 2003, pp. 1020-1025 vol.3.
M. Izhar, C. M. Hadzer, M. Syafrudin, S. Taib and S. Idris, "Performance for passive and active power filter in reducing harmonics in the distribution system," PECon 2004. Proceedings. National Power and Energy Conference, 2004., Kuala Lumpur, Malaysia, 2004, pp. 104-108.
T. Udomkitpanya, T. Narongrit, Harmonic Detection using Instantaneous Reactive Power Theory for Co-Phase AC Electric Railway Systems”,The 7th TNI Academia Conference 2021, 2021, pp. 397-402.
Wang, Z., Bian, J., Wang, Y., & Li, G. (2013). A Novel Algorithm of Fundamental Positive Sequence Voltage Detector under Unbalanced and Distorted Voltages. International Journal of Interactive Mobile Technologies.
B A. Angelico, L B.G. Campanhol, S A. Oliveira da silva, “P-I/P-I-D tuning procedure of a single-phase shunt active power filter using Bode diagram,” IET Power Electron, 2014, vol. 7, pp. 2647–2659.
Ghosh, S. K., Roy, T. K., Pramanik, M. A. H., & Mahmud, M. A. (2021). Design of nonlinear backstepping double-integral sliding mode controllers to stabilize the DC-bus voltage for DC–DC converters feeding CPLs. Energies, 14(20), 6753.
Fang Zheng Peng and Jih-Sheng Lai, "Generalized instantaneous reactive power theory for three-phase power systems," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 45, no. 1, pp. 293-297, Feb. 1996.
P. S. Sanjan, N. G. Yamini and N. Gowtham, "Performance Comparison of Single-Phase SAPF Using PQ Theory and SRF Theory," 2020 International Conference for Emerging Technology (INCET), Belgaum, India, 2020, pp. 1-6.
Tiyarachakun, S., Areerak, K., & Areerak, K. (2014). Instantaneous power theory with Fourier and optimal predictive controller design for shunt active power filter. Modelling and Simulation in Engineering, 2014, 23-23.
El-Habrouk, M., & Darwish, M. K. (2001). Design and implementation of a modified Fourier analysis harmonic current computation technique for power active filters using DSPs. IEE Proceedings-Electric Power Applications, 148(1), 21-28.
V. Kaura and V. Blasko, "Operation of a phase locked loop system under distorted utility conditions," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 33, no. 1, pp. 58-63, Jan.-Feb. 1997.
Rahmani S, Mendalek N, Al-Haddad K. Experimental Design of a Nonlinear Control Technique for Three-Phase Shunt Active Power Filter. IEEE Trans. on Industrial Electronics.2010; 57: 3364–3375.
C. Bert, "An improved approximation for settling time of second-order linear systems," in IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 31, no. 7, pp. 642-643, July 1986.
Narongrit, T., Areerak, K., & Areerak, K. (2015). A new design approach of fuzzy controller for shunt active power filter. Electric Power Components and Systems, 43(6), 685-694.
Huang S-R, Chen B-N. Harmonic study of the LeBlanc transformer for Taiwan railway’s electrification system. IEEE Transactions on Power Delivery. 2002; 17(2): 495–499.
IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power System, IEEE Standard 519-2014, 27 March 2014.
Zhang, B. (1999, July). The method based on a generalized dq/sub k/coordinate transform for current detection of an active power filter and power system. In 30th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Record. (Cat. No. 99CH36321) (Vol. 1, pp. 242-248). IEEE.