Науковий вісник НГУ

Миттєва потужність асинхронного генератора із фазним ротором при несиметрії обмоток статора

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2025

Останнє оновлення: 26 серпня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1873

Authors:

О. В. Бялобржеський*, orcid.org/0000-0003-1669-4580, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. О. Постіл, orcid.org/0000-0001-9411-7047, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М. Ю. Олійніченко, orcid.org/0000-0001-6651-0175, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (4): 098 - 107

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-4/098

Abstract:

Асинхронні генератори із фазним ротором знайшли розповсюдження в системах генерації, в яких підтримка частоти обертання ротора не може бути вирішена в повній мірі шляхом регулювання приводного механізму.

Мета. Встановлення миттєвої потужності асинхронного генератора із фазним ротором в автономній системі з нелінійним навантаженням за умови зміни електричних параметрів обмоток статора машини.

Методика. У результаті аналізу відомих досліджень встановлена наявність технічних рішень, що забезпечують регулювання струму ротора генератора навіть в умовах нелінійного або несиметричного навантаження. Із використанням відомих положень теорії електротехніки й теорії електричних машин із використанням принципів балансу миттєвої потужності визначені рівняння балансу для трифазної асинхронної машини із фазним ротором.

Результати. Синтезована модель для дослідження процесів розподілу компонент потужностей елементів схеми заміщення асинхронного генератора із фазним ротором у пакеті візуального програмування. Зазначена модель дозволяє імітувати режими машини з лінійним і нелінійним навантаження генератора та несиметрію електричних параметрів обмоток статора. За умови проведення експериментів, відмічена суттєва зміна спектру потужності електромагнітної фази обмоток ротора за умов несиметрії, яка характеризується наявністю гармонік потужності частотою 50 Гц, що відповідає взаємодії постійного струму фаз ротора зі змінними складовими напруги відповідного елемента роторного кола.

Наукова новизна. У ході проведення дослідження, за умови несиметрії електричних параметрів обмоток статора, встановлено, що гармоніки потужності електромагнітної фази обмоток статора мають значення, які на порядок перевищують номінальну потужність машини та, формуючись у загальну потужність трьох фаз, взаємокомпенсуються. При чому рівень цих гармонік чутливий до характеру несиметрії на частоті 100 Гц. У потужності трьох фаз елементів асинхронного генератора із фазним ротором за умов проведених експериментів домінують постійні складові, рівень яких для кола статора чутливий до характеру несиметрії електричних параметрів обмоток статора й призводить до змін більш ніж на 2,3 % для електромагнітної потужності обмоток статора та 2,2 % для механічної потужності.

Практична значимість. Отримані результати в подальшому можуть бути використані для удосконалення систем регулювання параметрів режиму асинхронного генератора із фазним ротором для підвищення енергетичних показників комплексу.

Ключові слова: електрична потужність, миттєва потужність, гармоніки потужності, асинхронний генератор

References.

1. Jodeiri-Seyedian, S. S., & Veysi, M. (2025). Microgrid-level reliability assessment of mid-term electricity provision under intermittency of renewable distributed generation: A probabilistic conditional value at risk modeling. Reliability Engineering & System Safety, 261, 1-21, https://doi.org/10.1016/j.ress.2025.111087

2. Zhao, Z., Hong, H., Deng, Y., Lv, X., Chen, H., & Li, H. (2024). Voltage Regulation of Electricity Distribution Systems with Penetration of Distributed Renewable Generation. Procedia Computer Science, 247, 908-915, https://doi.org/10.1016/j.procs.2024.10.110

3. Irudayaraj, A. X. R., Qiu, H., Veerasamy, V., Tan, W., & Beng Gooi, H. (2024). Blockchain-based distributed frequency control of sustainable networked microgrid system with P2P trading. Applied Energy, 373, 1-16, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.123849

4. Zarei-Jelyani, M., Zarei-Jelyani, F., Salahi, F., & Rahimpour, M. R. (2024). Wind Distributed Generation System. Encyclopedia of Renewable Energy, Sustainability and the Environment, 3, 271-282. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-93940-9.00170-5

5. Li, C., Cao, Y., Li, B., Wang, S., & Chen, P. (2024). A novel power control scheme for distributed DFIG based on cooperation of hybrid energy storage system and grid-side converter. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 157, 109801. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2024.109801

6. Cortajarena, J. A., Barambones, O., Alkorta, P., & Cortajarena J. (2021). Grid Frequency and Amplitude Control Using DFIG Wind Turbines in a Smart Grid. Mathematics, 9(2), 143. https://doi.org/10.3390/math9020143

7. Xu, Z., Zhang, N., Zhang, Z., & Huang, Y. (2023). The Definition of Power Grid Strength and Its Calculation Methods for Power Systems with High Proportion Nonsynchronous-Machine Sources. Energies, 16, 1842. https://doi.org/10.3390/en16041842

8. Xu, Y., Chen, P., Zhang, X., & Yang, D. (2021). An Improved Droop Control Scheme of a Doubly-Fed Induction Generator for Various Disturbances. Energies, 14, 7980. https://doi.org/10.3390/en14237980

9. Pura, P., & Iwanski, G. (2021). Rotor Current Feedback Based Direct Power Control of a Doubly Fed Induction Generator Operating with Unbalanced Grid. Energies, 14, 3289. https://doi.org/10.3390/en14113289

10.      Wang, T., Nian, H., Zhu, Z. Q., Huang, H., & Huang, X. (2017). Flexible PCC Voltage Unbalance Compensation Strategy for Autonomous Operation of Parallel DFIGs. IEEE Transactions on Industry Applications, 53(5), 4807-4820. https://doi.org/10.1109/TIA.2017.2696491

11.      Nian, H., Cheng, P., & Zhu, Z. Q. (2016). Coordinated Direct Power Control of DFIG System Without Phase-Locked Loop Under Unbalanced Grid Voltage Conditions. IEEE Transactions on Power Electronics, 31(4), 2905-2918. https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2453127

12.      Gao, B., Wang, Y., & Xu, W. (2023). An impedance matrix model of DFIG for harmonic power flow analysis considering DC-link dynamics. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 148, 108895. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2022.108895

13.      Michalec, L., Jasinski, M., Sikorski, T., Leonowicz, Z., Jasiqnski, L., & Suresh, V. (2021). Impact of Harmonic Currents of Nonlinear Loads on Power Quality of a Low Voltage Network–Review and Case Study. Energies, 14, 3665. https://doi.org/10.3390/en14123665

14.      de Santana, M. P., de Paula, G. T., de Oliveira, C. M. R., Bor­ges, F. d. A., Paredes, H. K. M., & Monteiro, J. R. B. d. A. (2021). Vector Control Applied to Mitigate the Electromagnetic Torque Ripple in Doubly Fed Induction Generator. IEEE Transactions on Energy Conversion, 36(4), 2977-2986. https://doi.org/10.1109/TEC.2021.3075933

15.      Ranjan, A., Kumar Behera, M., & Chandra Saikia, L. (2024). An Advance Control of Grid Integrated Wind Turbine Driven DFIG-Battery System with Grid Power Shaping Under Gust Wind Variation. IETE Journal of Research, 70(3), 3030-3051. https://doi.org/10.1080/03772063.2023.2178532

16.      Zagirnyak, M., Prus, V., Somka, O., & Dolezel, I. (2015). Models of reliability prediction of electric machine taking into account the state of major structural units. Advances in Electrical and Electronic Engineering, 13(5), 447-452. https://doi.org/10.15598/aeee.v13i5.1397

17.      Reva, I., Bialobrzheskyi, O., & Usatiuk, O. (2020). Investigation of distribution a harmonic power in three phase transformer at idling mode. IEEE 7 ^th International Conference on Energy Smart Systems, ESS 2020 ‒ Proceedings, art. no. 9160282, 273-276. https://doi.org/10.1109/ESS50319.2020.9160282

18.      Bialobrzheskyi, O., RodKin, D., & Gladyr, A. (2022). Electrical power components decomposition of periodic polyharmonic current. COMPEL ‒ The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 41(4), 1134-1145. https://doi.org/10.1108/COMPEL-10-2021-0397

19.      Jin, J. X., Yang, R. H., Zhang, R. T., Fan, Y. J., Xie, Q., & Chen, X. Y. (2021). Combined low voltage ride through and power smoothing control for DFIG/PMSG hybrid wind energy conversion system employing a SMES-based AC-DC unified power quality conditioner. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 128, 106733. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106733

20.      Prakash, A., & Naveen, C. (2023). Combined strategy for tuning sensor-less brushless DC motor using SEPIC converter to reduce torque ripple. ISA Transactions, 133, 328-344, https://doi.org/10.1016/j.isatra.2022.06.045

21.      Postil, A., Bialobrzheskyi, O., & Oliynichenko, M. (2023). Double Feed Induction Generator Mathematical Model for Studying Generation Modes with Unbalance of Electrical Machine Parameters. Proceedings of the 5 ^th International Conference on Modern Electrical and Energy System, MEES 2023. https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402438

22.      Reva, I., Bialobrzheskyi, O., & Lomonos, A. (2020). Single-Phase Transformer Active and Reactive Power Distribution with the Inter-tum Fault Conditions and the Eddy Currents Increase. Proceedings of the 25^th IEEE International Conference on Problems of Automated Electric Drive. Theory and Practice, PAEP 2020, art. no. 9240827. https://doi.org/10.1109/PAEP49887.2020.9240827

23.      IEEE Std 1459-2010 (Revision of IEEE Std 1459-2000) (2010). IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions, IEEE. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2010.5439063

24.      Bialobrzheskyi, O. V., & RodKin, D. (2023). A positive, negative and zero sequences electric power, to improve upon the standard IEEE 1459-2010. COMPEL ‒ The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 42(2), 402-424. https://doi.org/10.1108/COMPEL-03-2022-0109

25.      Zagirnyak, M., Prus, V., & Miljavec, D. (2015). Improved method for calculation of parameters of electromagnetic and power processes in electric circuits with steel in saturation mode. Technical Electrodynamics, 2015(4), 12-18. Retrieved from http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/134080/02-Zagirnyak.pdf?sequence=1

• < Попередня
• Наступна >