Utafiti huu unapendekeza mbinu iliyoboreshwa ya udhibiti wa DSTATCOM ili kupunguza matatizo ya volteji na ubora wa nguvu za umeme katika jenereta za induksheni zinazojisisimua (Self-Excited Induction Generator, SEIG), hasa zile zinazotumika katika mifumo ya nishati ya upepo isiyounganishwa na gridi. SEIG ni muundo wa jenereta ya asinkroni unaoweza kuzalisha volteji kwa kutumia nguvu tendaji inayopokea kutoka kwa kapasiteta zilizounganishwa kwenye terminali yake bila kuhitaji mfumo wa nje wa usisimuo wa DC; ingawa mahitaji yake madogo ya matengenezo na uimara wake yanaifanya iwe na faida kwa mifumo ya nishati ya maeneo ya mbali au isiyounganishwa na gridi, ni vigumu kudumisha volteji ya terminali katika kiwango thabiti kadiri mzigo unavyobadilika. Katika utafiti huu, tatizo hilo linashughulikiwa kwa kudhibiti kwa namna inayobadilika mtiririko wa nguvu tendaji kwa kutumia Distribution Static Compensator (DSTATCOM).

Ubunifu mkuu wa utafiti ni kuongezwa kwa waendeshaji wa Delayed Signal Cancellation (DSC) na miundo ya Moving Average Filter (MAF) kwenye algoriti ya Current Synchronous Detection (CSD). Katika udhibiti wa DSC-CSD uliopendekezwa, mwendeshaji DSC2 wenye ucheleweshaji wa T/2 hukandamiza vipengele vya DC-offset katika ishara za vipimo, huku mwendeshaji DSC4 wenye ucheleweshaji wa T/4 akizalisha sehemu ya volteji ya quadrature iliyohamishwa kwa 90° kwa kila awamu. Miundo ya MAF hutumika kupunguza athari za mitikisiko isiyotakikana na harmoniki katika ukadiriaji wa amplitudo ya volteji ya awamu pamoja na nguvu amilifu na tendaji ya mzigo. Mikondo rejea inayokokotolewa kutokana na ishara hizi hutumiwa kutengeneza ishara za ubadilishaji za kibadilishaji chanzo-cha-volteji cha DSTATCOM.

Katika mazingira ya MATLAB/Simulink, hali nne zilichunguzwa kwa kutumia modeli ya SEIG ya 15 kW, 400 V, 50 Hz: mzigo usio wa mstari, mzigo usio wa mstari na usio na uwiano, DC-offset katika ishara za vipimo, na mabadiliko ya ghafla ya mzigo. Kulingana na matokeo ya chanzo, ingawa THD ya mkondo wa mzigo ilipanda hadi %15,84, THD ya mkondo wa SEIG ilibaki katika kiwango cha %2,88-%3,77 katika majaribio manne, huku THD ya volteji ikibaki katika kiwango cha %1,13-%1,60. Hata hivyo, utafiti huu ni uigaji ya namba pekee; hakuna uthibitishaji wa majaribio uliofanywa kwa prototaipu halisi ya DSTATCOM-SEIG, na hatua hiyo imeachwa kwa kazi ya baadaye.

SEIG ni nini, na kwa nini udhibiti wa volteji ni mgumu?

Jenereta ya induksheni inayojisisimua, au SEIG, ni muundo wa uzalishaji wa umeme ambapo mashine ya asinkroni huendeshwa kama jenereta na nguvu tendaji inayohitajika kwa ajili ya sumakuishaji hutolewa na kundi la kapasiteta lililounganishwa kwenye terminali yake. Utafiti unaangazia hasa faida za SEIG katika mifumo ya ubadilishaji wa nishati ya upepo, kama vile gharama ndogo, mahitaji madogo ya matengenezo, muundo thabiti wa kimitambo, kutohitaji usisimuo wa DC, ulinzi wa asili dhidi ya mzunguko mfupi, na uwezo wa kufanya kazi katika wigo mpana wa kasi.

Hata hivyo, mojawapo ya matatizo makuu ya SEIG ni kwamba volteji ya terminali huathiriwa kwa kiasi kikubwa na mzigo. Jenereta inapokuwa bila mzigo au ikiwa na mzigo mdogo, kundi la kapasiteta linaweza kutoa nguvu tendaji inayohitajika kwa sumakuishaji. Mzigo unapounganishwa, mzigo wenyewe pia unaweza kutumia nguvu tendaji, na kapasiteta zisizobadilika zinaweza kushindwa kutoa kiwango kinachohitajika katika kila hali ya uendeshaji. Matokeo yake, volteji katika sehemu ya pamoja ya uunganishaji, au Point of Common Coupling (PCC), inaweza kushuka. Katika hali nyingine zenye tabia ya kikapasiteta, volteji inaweza pia kupanda.

Kwa nini kapasiteta isiyobadilika haitoshi peke yake?

Katika utafiti, benki ya kapasiteta ya awamu tatu iliyounganishwa kwa nyota hutumiwa kama kipengele kikuu kinachotoa usisimuo wa awali wa SEIG. Katika vigezo vya modeli, thamani ya benki hii imetolewa kama:

C = 290 µF, iliyounganishwa kwa nyota

.

Hata hivyo, kwa kuwa thamani ya kapasiteta haibadiliki, haiwezi kufuatilia kwa vitendo nguvu tendaji inayohitajika na jenereta chini ya hali tofauti za mzigo. Kwa hiyo, badala ya kuondoa benki ya kapasiteta, utafiti unaunganisha DSTATCOM sambamba kwenye PCC hiyo hiyo ili kukamilisha kwa njia ya kielektroniki mahitaji yanayobadilika ya nguvu tendaji.

Tofauti kuu kati ya SVC na DSTATCOM

Chanzo kinaeleza kuwa mbinu ya zamani zaidi ya Static Var Compensator (SVC) pia inaweza kutoa udhibiti wa nguvu tendaji, lakini inaweza kuwa na mipaka katika udhibiti wa volteji, hasa chini ya mizigo isiyo na uwiano au yenye harmoniki. Kwa kuwa nguvu tendaji ambayo SVC inaweza kutoa hutegemea volteji ya terminali, uwezo wake wa fidia unaweza pia kupungua wakati volteji inapoporomoka ghafla.

DSTATCOM, kwa upande mwingine, hutumia Voltage Source Converter (VSC) kuingiza mkondo unaodhibitiwa kwenye mfumo. Hivyo, badala ya kutoa tu kiwango kisichobadilika cha nguvu tendaji ya kikapasiteta, inaweza kuzalisha kwa njia ya kielektroniki mkondo wa fidia unaohitajika na mzigo wakati huo.

DSTATCOM inadumishaje volteji ya SEIG katika kiwango thabiti?

DSTATCOM hudhibiti uhusiano wa ukubwa na awamu kati ya volteji ya kutoka ya VSC na volteji ya PCC, na kupitia indukta ya uunganishaji huzalisha mkondo wa fidia wenye tabia ya kikapasiteta au kiindukta. Mzigo wa kiindukta unapochukua nguvu tendaji kutoka SEIG, DSTATCOM huingiza mkondo wenye tabia ya kikapasiteta ili kufidia nguvu tendaji inayokosekana; katika hali ya ukapasiteta uliopitiliza, hubadilishana nguvu tendaji katika mwelekeo wa kinyume ili kupunguza kupanda kwa volteji.

Vipengele vya muundo wa DSTATCOM

Kielelezo 1 cha chanzo kinaonyesha usanifu wa DSTATCOM-SEIG kwa vipengele vikuu vifuatavyo:

Maana ya kifizikia ya udhibiti wa nguvu amilifu na tendaji

Chanzo kinasisitiza kuwa ubadilishanaji wa nguvu amilifu wa DSTATCOM unahusishwa hasa na pembe ya awamu kati ya VSC na mfumo, huku ubadilishanaji wa nguvu tendaji ukihusishwa na tofauti ya ukubwa wa volteji hizo mbili. Kwa sifa hii, VSC inaweza kuzalisha mkondo wa fidia unaohitajika kulingana na mwelekeo wa volteji ya PCC kushuka au kupanda.

Ili kudumisha volteji ya basi la DC katika kiwango thabiti, DSTATCOM huchukua kiasi kidogo cha nguvu amilifu kutoka kwa jenereta. Nguvu hii amilifu hufidia hasara za VSC na vipengele vya uunganishaji. Nguvu tendaji ndiyo inayounda kazi kuu ya fidia ya DSTATCOM.

Katika hali ya mzigo wa kiindukta

Mkondo wa fidia unaozalishwa na DSTATCOM unapokuwa na mzigo wa kiindukta huwa na tabia ya kikapasiteta kwa kuwa unaongoza volteji. Kwa njia hii, nguvu tendaji inayokosekana kwa mzigo hufidiwa na kushuka kwa volteji ya terminali ya SEIG kunadhibitiwa.

Katika hali ya mzigo wa kikapasiteta

Nguvu tendaji ya kikapasiteta inapozidi katika mfumo, mkondo wa DSTATCOM unaweza kuwa na tabia ya kiindukta kwa kubaki nyuma ya volteji. Kwa njia hii, nguvu tendaji ya ziada hufyonzwa na kupanda kwa volteji ya PCC hukandamizwa.

Mbinu ya udhibiti wa DSC-CSD inabadilisha nini?

Badala ya kutumia moja kwa moja algoriti ya kawaida ya Current Synchronous Detection, mbinu iliyopendekezwa hupitisha volteji ya kila awamu kwenye waendeshaji wawili tofauti wa Delayed Signal Cancellation na hutumia Moving Average Filter kwenye njia za nguvu amilifu/tendaji na amplitudo ya volteji. Lengo ni kuzalisha mkondo rejea sahihi kwa VSC hata kukiwa na harmoniki, kutokuwepo kwa uwiano na hasa DC-offset inayotokana na vipimo.

DSC2: kukandamiza DC-offset

Volteji ya kila awamu hupelekwa kwanza kwenye mwendeshaji DSC2 mwenye ucheleweshaji unaolingana na nusu ya kipindi cha msingi:

Urefu wa ucheleweshaji = T/2

Hapa \(T\) ni kipindi cha volteji ya msingi ya gridi. Kwa 50 Hz, kipindi cha msingi ni 20 ms. Chanzo kinafafanua kazi kuu ya muundo wa DSC2 kuwa kuondoa sehemu ya DC-offset inayoweza kusababishwa na sensa za vipimo.

Hili ni muhimu kwa sababu DC-offset ikibaki bila kuchujwa, algoriti ya udhibiti inaweza kukadiria vibaya sehemu ya msingi ya volteji au mkondo na kutuma mkondo rejea usio sahihi kwa VSC.

DSC4: sehemu ya quadrature ya 90°

Mwendeshaji wa pili, DSC4:

Urefu wa ucheleweshaji = T/4

hutumika na huzalisha sehemu ya quadrature ya awamu husika iliyohamishwa kwa 90°.

Kwa mfano, kwa kutumia volteji iliyochujwa ya awamu a \(\hat{v}_a\) na sehemu ya quadrature \(q\hat{v}_a\), amplitudo ya volteji ya awamu katika chanzo huhesabiwa kwa:

\[ V_{am} = \sqrt{ \hat{v}_a^2+ (q\hat{v}_a)^2 } \]

uhusiano wa vipengele ortogonal. Hatua hiyo hiyo inatumika kwa awamu b na c.

Kwa nini MAF imeongezwa?

Inaelezwa kuwa katika mbinu ya kawaida ya CSD hakuna kichujio kinachotumika kwenye njia ya amplitudo ya jumla ya volteji. Katika utafiti uliopendekezwa, Moving Average Filter imeongezwa kwenye njia hii.

Zaidi ya hayo, MAF mbili za ziada hutumiwa kwa nguvu amilifu ya mzigo \(P_L\) na nguvu tendaji \(Q_L\). Sababu ni kwamba harmoniki zinazozalishwa na mizigo isiyo ya mstari husababisha vipengele vya AC visivyotakikana katika hesabu ya papo hapo ya nguvu amilifu na tendaji.

MAF hukandamiza vipengele hivi ili kuhakikisha kwamba hesabu ya mkondo rejea inategemea hasa sehemu ya wastani/msingi ya nguvu inayotakiwa.

Chaguo la usanifu kati ya MAF na LPF

Chanzo kinaeleza kuwa katika muundo wa kawaida wa CSD, vichujio vya masafa ya chini (LPF) vinaweza kutumiwa katika hesabu za \(P_L\) na \(Q_L\). Katika mbinu iliyopendekezwa, Moving Average Filter yenye muundo wa FIR imechaguliwa badala yake kwa sababu ya muundo rahisi zaidi wa kidijitali na kupunguza ucheleweshaji unaosababishwa na LPF.

Njia ya mkondo rejea amilifu

Kidhibiti kwanza huhesabu nguvu amilifu ya papo hapo ya mzigo kwa kutumia volteji za terminali zilizochujwa na mikondo ya mzigo iliyopimwa. Kiasi hiki kinaweza kuwa na sehemu ya wastani/DC pamoja na vipengele vya AC visivyotakikana kutokana na mzigo usio wa mstari.

Katika kutoka kwa MAF, sehemu ya wastani ya nguvu amilifu hupatikana. Kisha huongezwa \(P_{loss}\), inayohitajika kufidia hasara za DSTATCOM yenyewe na udhibiti wa volteji ya basi la DC.

\(P_{loss}\) huzalishwa kwa kupeleka hitilafu kati ya volteji ya basi la DC iliyopimwa \(V_{dc}\) na rejea \(V_{dc,ref}\) kwenye kidhibiti cha PI.

Njia ya mkondo rejea tendaji

Katika hesabu ya nguvu tendaji, vipengele vya volteji ya quadrature vya 90° vinavyozalishwa na DSC4 hutumiwa. Baada ya nguvu tendaji ya papo hapo ya mzigo kuchujwa kwa MAF, nguvu tendaji inayohitajika ili kuweka volteji ya terminali ya SEIG katika thamani rejea huhesabiwa pia kando.

Katika kitanzi hiki cha pili cha udhibiti, thamani ya kilele ya volteji ya terminali ya SEIG \(V_t\) hulinganishwa na rejea \(V_{t,ref}\). Hitilafu hupelekwa kwenye kidhibiti cha PI na amri ya nguvu tendaji inayohitajika kurekebisha volteji ya jenereta hutengenezwa.

Kuzalisha mkondo rejea

Kwa kila awamu, vipengele vya mkondo rejea amilifu na tendaji hujumlishwa ili kupata mkondo rejea wa jumla:

\[ i_{sa}^{*} = i_{sap}^{*} + i_{saq}^{*} \]

na hatua hiyo hiyo hutumika kwa awamu b na c.

Mikondo rejea hii hulinganishwa na mikondo ya SEIG iliyopimwa. Ishara ya hitilafu inayopatikana hulinganishwa na mawimbi ya kubeba ya pembetatu ili kuunda mapigo ya ubadilishaji kwa IGBT zilizomo ndani ya VSC.

Mbinu na matokeo ya utafiti

Muundo wa kazi wa MATLAB/Simulink

Udhibiti wa DSC-CSD uliopendekezwa umemodeliwa katika muda wa kidijitali ndani ya MATLAB/Simulink. Chanzo kinaeleza kwamba kilitumia kisuluhishi cha fixed-step ili kuzingatia ufaafu kwa matumizi ya kidijitali ya wakati halisi, na muda wa sampuli uliwekwa kuwa:

50 µs

.

Masafa ya ubadilishaji ya VSC:

10 kHz

yametolewa.

Vigezo vya modeli ya SEIG

Vigezo vya modeli ya DSTATCOM

Jaribio 1: mzigo usio wa mstari

Katika jaribio la kwanza, kirekebishaji cha diodi cha awamu tatu chenye kichujio cha kikapasiteta na mzigo wa upinzani viliunganishwa kwenye terminali ya SEIG. Kwa kuwa kirekebishaji cha diodi hakina tabia ya mstari ya mkondo-volteji, huchukua mkondo usio wa sinusoidal kutoka kwenye gridi.

Kielelezo 6(a) cha chanzo kinaonyesha kwamba mikondo ya mzigo imepotoshwa kwa kiwango kinachoonekana wazi. DSTATCOM huingiza kwenye PCC mkondo wa kufidia vipengele hivi vya harmoniki. Matokeo yake, katika Kielelezo 6(c) mikondo ya SEIG na katika Kielelezo 6(d) volteji za terminali za jenereta huonekana kama mawimbi ya sinusoidal ya awamu tatu yaliyo laini na yenye uwiano zaidi.

Chanzo kinaonyesha hasa katika Kielelezo 14 kuwa harmoniki za 5. na 7. katika mkondo wa mzigo zinaonekana wazi.

Jaribio 2: mzigo usio na uwiano na usio wa mstari

Katika hali ya pili, pamoja na mzigo usio wa mstari, mzigo wa ukubwa tofauti uliunganishwa kwenye kila mojawapo ya awamu tatu:

Kwa njia hii, mikondo ya mzigo ilifanywa kuwa na harmoniki na pia kutokuwa na uwiano kati ya awamu. Kielelezo 8(a) kinaonyesha moja kwa moja hali hii, huku baada ya mikondo ya fidia iliyoingizwa na DSTATCOM, mikondo na volteji za awamu tatu upande wa SEIG zikionekana kurudi katika hali yenye uwiano.

Kati ya majaribio manne, THD ya chini zaidi ya mkondo wa SEIG iliripotiwa katika hali hii kuwa %2.88.

Jaribio 3: uendeshaji chini ya DC-offset

Hali ya tatu inalenga hasa kujaribu kazi ya mwendeshaji DSC2. Wakati mzigo usio wa mstari ukiwa unafanya kazi, vipengele vya kudumu vya DC viliongezwa kimakusudi kwenye ishara za vipimo.

Kwa vipimo vya volteji ya SEIG katika wakati \(t=5.03\) s:

iliongezwa.

Baadaye, kwa mikondo ya mzigo iliyopimwa katika wakati \(t=5.06\) s:

iliongezwa.

Kwa nini mwendeshaji DSC2 ni muhimu wakati kuna DC-offset?

Sehemu ya kudumu ya DC inapoongezwa juu ya volteji au mkondo uliopimwa, algoriti ya udhibiti inaweza kuitafsiri kama sehemu ya kijenzi halisi cha msingi cha AC na kuzalisha mkondo rejea usio sahihi. Katika utafiti, muundo wa DSC2 wenye ucheleweshaji wa T/2 hukandamiza sehemu hii ya kudumu na kufanya udhibiti utegemee kijenzi cha msingi cha AC; katika jaribio la DC-offset, kurejea kwa mkondo na volteji ya jenereta katika umbo la sinusoidal lenye uwiano ni kiashiria cha uigaji cha kazi hii.

Chanzo kinaonyesha katika Kielelezo 16 kwamba sehemu ya harmoniki ya 0. hujitokeza katika mkondo wa mzigo kutokana na DC-offset, lakini athari ya harmoniki hii ya 0. huondolewa katika spektra ya mkondo na volteji ya SEIG.

Jaribio 4: mabadiliko ya mzigo wa dinamik

Katika jaribio la mwisho, kiwango cha mzigo kilibadilishwa ghafla kwa muda. Mwanzoni, mahitaji ya nguvu amilifu ya mfumo yalikuwa takriban:

6.6 kW

lakini katika \(t=7\) s yaliongezwa hadi:

13.2 kW

.

Pamoja na ongezeko hili la karibu mara mbili la nguvu, amplitudo ya mikondo ya mzigo huongezeka ghafla. DSTATCOM pia huzalisha kwa wakati mmoja mkondo mpya wa fidia unaohitajika.

Kielelezo 12(c) cha chanzo kinaonyesha kwamba mikondo ya SEIG inadumisha tabia yake ya awamu tatu yenye uwiano inapohamia kwenye amplitudo mpya baada ya mabadiliko ya mzigo; Kielelezo 12(d) kinaonyesha kwamba volteji za terminali zimeweza kudumishwa kwa kiasi kikubwa.

Kulingana na Kielelezo 13, mara tu baada ya hatua ya mzigo hutokea kushuka kwa mpito kwa takriban 10 V katika amplitudo ya volteji ya SEIG na volteji ya basi la DC, kisha thamani hizo hurejea kufuatilia viwango rejea ndani ya mizunguko michache.

Ulinganisho wa THD katika hali nne za uendeshaji

Maana ya kihandisi ya matokeo ya THD

Matokeo yanayoonekana zaidi katika jedwali ni kwamba DSTATCOM si lazima “isafishe” mkondo wa mzigo. Mtumiaji wa mzigo usio wa mstari anaweza kuendelea kuchukua mkondo uleule uliopotoshwa; DSTATCOM huingiza kwenye PCC mkondo wa nyongeza unaofidia vipengele vyake visivyotakikana. Hivyo, hata ikiwa THD ni kubwa upande wa mzigo, mkondo upande wa jenereta unaweza kuwa na maudhui ya chini ya harmoniki.

Jaribio la kwanza linaonyesha mfano wa wazi: wakati THD ya mkondo wa mzigo ni %15.84, THD ya mkondo wa SEIG hushuka hadi %3.71. THD ya volteji ya SEIG ni %1.60.

Tofauti hii ni muhimu kwa sababu jenereta hailazimiki kuzalisha moja kwa moja mahitaji ya mkondo wa harmoniki ya mzigo usio wa mstari. Chanzo kinaeleza kuwa mikondo ya harmoniki isiyofidiwa inaweza kupunguza ufanisi wa SEIG na kuchangia kupanda kupita kiasi kwa joto.

Amplitudo ya volteji na mwenendo wa basi la DC

Katika hali zote nne, chanzo kinaripoti kwamba amplitudo ya volteji ya terminali ya SEIG na volteji ya basi la DC la DSTATCOM zilibaki karibu na thamani rejea. Katika majaribio ya mzigo usio wa mstari na usio na uwiano, mitikisiko midogo tu ilionekana.

Katika hali ya DC-offset, ingawa hutokea mkengeuko wa muda katika amplitudo ya volteji, athari ya kichujio na muundo wa udhibiti huirudisha karibu na rejea. Katika jaribio la mzigo wa dinamik, kurejea katika hali ya kawaida huripotiwa ndani ya mizunguko michache baada ya kushuka kwa mpito kwa takriban 10 V.

Je, matokeo haya yanathibitisha prototaipu halisi ya DSTATCOM-SEIG?

Hapana. Matokeo yote ya utafiti yametokana na uigaji ya muda wa kidijitali katika mazingira ya MATLAB/Simulink. Muda wa sampuli wa 50 µs na masafa ya ubadilishaji ya VSC ya 10 kHz yanalenga muundo wa ukokotoaji unaofaa kwa matumizi ya udhibiti wa kidijitali wa wakati halisi, lakini chanzo hakiripoti jaribio kwenye DSP, FPGA, dSPACE, HIL, kibadilishaji halisi cha IGBT au SEIG halisi ya 15 kW. Sehemu ya hitimisho ya makala inaonyesha wazi uthibitishaji wa majaribio kwenye prototaipu ya vifaa kama kazi ya baadaye.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Kwa kutumia mwendeshaji DSC2, athari ya DC-offset inayotokana na vipimo inaweza kukandamizwa katika uigaji.
• Muundo wa DSC4 huzalisha sehemu ya volteji ya quadrature kwa kila awamu.
• MAF hufanya amplitudo ya jumla ya volteji pamoja na ukadiriaji wa nguvu amilifu na tendaji kuathiriwa kwa kiwango kidogo na harmoniki.
• Chini ya mzigo usio wa mstari, wakati THD ya mkondo wa mzigo ni %15.84, THD ya mkondo wa SEIG iliripotiwa kuwa %3.71 na THD ya volteji %1.60.
• Licha ya kutumia pamoja mzigo usio na uwiano na usio wa mstari, mawimbi ya awamu tatu yenye uwiano yalipatikana upande wa SEIG.
• Licha ya kuongeza kwa makusudi DC-offset kwenye vipimo vya volteji na mkondo, imeonyeshwa kuwa sehemu ya harmoniki ya 0. huondolewa upande wa jenereta.
• Katika jaribio la dinamik ambapo mahitaji ya nguvu amilifu yaliongezwa kutoka takriban 6.6 kW hadi 13.2 kW, mfumo ulijirekebisha katika hali mpya baada ya kipindi kifupi cha mpito.
• Katika majaribio yote manne, thamani za THD za mkondo na volteji ya SEIG zilizoripotiwa na chanzo zilibaki chini ya %5.

Matokeo ambayo utafiti hauthibitishi moja kwa moja

• Kwamba mbinu itatoa thamani zilezile za THD kwenye prototaipu halisi ya SEIG ya 15 kW.
• Kwamba utendaji huo huo utadumishwa chini ya kelele halisi za sensa, dead-time ya ubadilishaji, tabia zisizo za mstari za IGBT na ucheleweshaji wa vipimo.
• Kwamba muda wa ukokotoaji katika kichakataji cha wakati halisi cha DSP/FPGA utatosha.
• Kwamba utendaji huo huo utapatikana katika michanganyiko yote inayowezekana ya mizigo isiyo ya mstari au isiyo na uwiano.
• Kwamba benchmark mpya ya moja kwa moja ya side-by-side dhidi ya mbinu za IRPT na SRF imefanywa katika hali nne zilizopo.
• Kwamba tathmini ya IEEE-519 iliyotolewa katika chanzo ni jaribio huru la uthibitishaji.

Muktadha wa IRPT, SRF na CSD

Kulingana na mapitio ya maandiko ya makala, Instantaneous Active and Reactive Power Theory (IRPT) inaweza kuwa na tatizo la harmoniki za kiwango cha chini katika volteji ya terminali kuonekana katika mikondo rejea. Mbinu ya Synchronous Reference Frame (SRF), kwa kutumia ubadilishaji wa d-q, inaweza kutoa matokeo mazuri katika mifumo yenye uwiano, lakini inaweza kukumbana na matatizo katika uondoaji wa mkondo rejea chini ya mizigo isiyo na uwiano.

Faida ya CSD ni muundo rahisi zaidi wa ukokotoaji na uwezo wa kutengeneza rejea kwa haraka kutoka kwa vipengele vya msingi vya volteji za PCC. Mbinu iliyopendekezwa inalenga kuongeza uimara wa CSD dhidi ya upotoshaji wa vipimo kwa kuongeza tabaka za DSC na MAF bila kubadilisha muundo huu wa msingi.

Mzigo wa ukokotoaji kwa matumizi ya wakati halisi

Katika falsafa ya usanifu wa utafiti, si kupunguza THD pekee kunakohesabiwa kuwa muhimu, bali pia ugumu wa ukokotoaji wa algoriti ya udhibiti. Ingawa inaelezwa kuwa mitandao bandia ya neva, udhibiti wa fuzzy na mbinu za hali ya juu za udhibiti wa kutabiri kwa modeli zinaweza kutoa utendaji wa juu katika hali fulani, inajadiliwa kuwa zinaweza kuwa ngumu zaidi katika mafunzo, urekebishaji wa vigezo au mzigo wa kichakataji.

Kwa kuwa miundo ya DSC na MAF ina tabia ya FIR na ni rahisi kwa kiasi katika ukokotoaji, hilo ni mojawapo ya motisha kuu za mbinu iliyopendekezwa kuelekea matumizi ya wakati halisi.

Hatua inayofuata ya utafiti

Waandishi wanataja njia kuu mbili za maendeleo:

• kuthibitisha kwa majaribio mbinu iliyopendekezwa kwenye prototaipu halisi ya vifaa,
• kuitumia kwenye miundo tata zaidi ya mizigo yenye maudhui ya juu ya harmoniki na inayobadilika kwa muda.

Maelezo ya chanzo na mbinu

Utafiti asilia: Enhanced Method for Power Quality Improvement in DSTATCOM-Based SEIG Applications

Waandishi: Ali Sait Özer; Fehmi Sevilmiş; Hulusi Karaca.

Mwandishi wa mawasiliano: Fehmi Sevilmiş.

Uhusiano wa taasisi 1: Department of Control and Automation Technology, Konya Technical University, Konya, Türkiye.

Uhusiano wa taasisi 2-3: Department of Electrical and Electronics Engineering, Selçuk University, Konya, Türkiye.

Jarida: Konya Journal of Engineering Sciences / Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi.

Juzuu / Toleo: 14(1).

Kurasa: 137-161.

Tarehe ya kuchapishwa: 1 Machi 2026.

Iliwasilishwa: 5 Mei 2025.

Ilikubaliwa: 22 Septemba 2025.

DOI: 10.36306/konjes.1691534

ISSN: 2667-8055 (Electronic).

Aina ya chanzo: Research Article.

Mapitio ya kitaalamu: Sera ya jarida la Konya Journal of Engineering Sciences inaeleza kwamba makala hupitiwa kwa mfumo wa mapitio ya kitaalamu wa upofu mara mbili.

Mchapishaji: Konya Technical University.

Ufikiaji wazi / leseni: Sera ya sasa ya jarida inafafanua makala kama maudhui ya ufikiaji wazi chini ya leseni ya Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).

Mfumo mkuu: 15 kW, 400 V, 50 Hz SEIG + benki ya kapasiteta za usisimuo ya 290 µF iliyounganishwa kwa nyota + DSTATCOM.

Modeli ya vifaa ya DSTATCOM: indukta ya uunganishaji ya 5 mH, kapasiteta ya basi la DC ya 2500 µF na masafa ya ubadilishaji ya VSC ya 10 kHz.

Mbinu ya udhibiti: waendeshaji DSC2 + DSC4, Moving Average Filters na hesabu ya mkondo rejea amilifu/tendaji inayotegemea Current Synchronous Detection.

Utekelezaji wa kidijitali: MATLAB/Simulink, suluhisho la discrete-time fixed-step, muda wa sampuli wa 50 µs.

Majaribio: mzigo usio wa mstari; mzigo usio wa mstari + usio na uwiano; DC-offset katika vipimo vya volteji na mkondo; mabadiliko ya ghafla ya mzigo ya 6.6 kW → 13.2 kW.

Kiwango kilichoripotiwa cha THD ya mkondo wa SEIG: %2.88-%3.77.

Kiwango kilichoripotiwa cha THD ya volteji ya SEIG: %1.13-%1.60.

Tathmini ya kiwango: Chanzo kinatathmini thamani za THD za mkondo na volteji ya SEIG katika hali nne kuwa zinakidhi mipaka ya IEEE-519-2014 kwa sababu ziko chini ya %5. Kauli hii ni tafsiri ya kiwango iliyotolewa na makala yenyewe.

Uthibitishaji wa majaribio: Hakuna. Utafiti ni uigaji ya MATLAB/Simulink; uthibitishaji wa prototaipu halisi umepangwa kama kazi ya baadaye.

Kikomo cha ulinganisho wa IRPT/SRF: Sehemu ya hitimisho ya makala inaeleza kuwa mbinu iliyopendekezwa ina ubora wa mwitikio na uimara ikilinganishwa na IRPT na SRF; hata hivyo, utafiti huu hautoi jedwali jipya la kiasi la benchmark linalolinganisha mbinu hizo tatu moja kwa moja katika hali nne za majaribio.

Kamati ya maadili: Waandishi wanaeleza kwamba vifaa na mbinu zilizotumika hazihitaji idhini ya kamati ya maadili au ruhusa maalum ya kisheria.

Michango ya waandishi: Ali Sait Özer — metodolojia, utafiti, uundaji wa modeli, uchambuzi, uthibitishaji na rasimu ya kwanza; Fehmi Sevilmiş — utafiti, uundaji wa modeli, uchambuzi rasmi, rasimu ya kwanza na uhariri; Hulusi Karaca — ushauri, mapitio/uhariri na usimamizi wa mradi.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wanaripoti kwamba hakuna maslahi ya kifedha yanayojulikana au uhusiano wa kibinafsi unaoweza kuathiri utafiti.

Ufadhili / msaada: Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü, Na. ya Mradi 20111012.

Upatikanaji wa data: Chanzo kinaeleza kwamba hakuna seti tofauti ya data iliyozalishwa au kuchambuliwa wakati wa utafiti huu.

Tamko la matumizi ya akili bandia: Inaelezwa kwamba zana za AI generative zilitumika tu kwa lengo la kuboresha ubora wa lugha na usomaji.