Улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения на основе гибридных трансформаторов с алгоритмом управления, использующим вейвлет-преобразование
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 6 т.19, 2026 года.
Бесплатный доступ
В современных системах электроснабжения (СЭС) начинает преобладать нелинейная нагрузка вследствие массового использования устройств на основе силовой электроники. Такая тенденция снижает качество электроэнергии и требует применения в СЭС специальных устройств, например активных (АФГ) и пассивных фильтров высших гармоник. Один из наиболее эффективных способов улучшения показателей качества электроэнергии (ПКЭ) в СЭС может быть реализован на основе гибридных распределительных трансформаторов (ГРТ), позволяющих выполнять функцию преобразования напряжения и активно подавлять гармонические искажения непосредственно в точке их возникновения. ГРТ представляет собой устройство, объединяющее классический трансформатор и активный силовой преобразователь, который способен обеспечивать регулирование напряжения и тока в сети, что дает возможность гибко компенсировать скачки напряжения и высшие гармоники Цель представленных в статье исследований состояла в разработке системы управления АФГ ГРТ, реализованной, в отличие от известных, на основе каскадного фильтра с вейвлет-преобразованием. С помощью компьютерного моделирования в Matlab/Simulink выполнен анализ эффективности предложенной системы для активной компенсации гармоник в СЭС промышленного предприятия, включающей высоковольтные и низковольтные электродвигатели. Научная новизна представленных результатов состоит в применении оригинального подхода к реализации АФГ ГРТ, базирующегося на каскадном фильтре с вейвлет-преобразованием. Приведено описание модели ГРТ с АФГ и предлагаемой системы регулирования в координатах d-q. Полученные результаты подтвердили ее эффективность. По сравнению с СЭС, использующей трансформаторы типовой конструкции, суммарный коэффициент гармоник напряжения уменьшился в среднем на 67 %, а аналогичный показатель для тока – в 8,5 раза, коэффициент несимметрии напряжения снизился на 31 %.
Короткий адрес: https://sciup.org/146283386
IDS: 146283386 | УДК: 621.311, 621.314
Improving the Quality of Electric Power in Power Supply Systems Based on Hybrid Transformers with a Control Algorithm Using the Wavelet Transform
In modern power supply systems (PSS), nonlinear loads are becoming more prevalent due to the widespread use of power electronics. This trend reduces power quality and requires the use of specialized devices, such as active (AHF) and passive harmonic filters (PHFs). One of the most effective ways to improve power quality indicators (PQI) in PSSs can be achieved using hybrid distribution transformers (HDTs), which perform voltage conversion and actively suppress harmonic distortion directly at the source. A HDT is a device that combines a conventional transformer and an active power converter, capable of regulating voltage and current in the network, enabling flexible compensation for voltage surges and higher harmonics. The objective of the research presented in this article was to develop a control system for AHFs in HDTs, which, unlike existing systems, is based on a cascade filter with a wavelet transform. Using computer modeling in Matlab/Simulink, the effectiveness of the proposed active harmonic compensation system for an industrial power system (PSS) including high-voltage and low-voltage electric motors was analyzed. The scientific novelty of the presented results lies in the application of an original approach to implementing the active harmonic compensation of a hybrid transformer, based on a cascade filter with a wavelet transform. A description of the HDT model with AHF and the proposed control system in d- q coordinates is provided. The obtained results confirmed its effectiveness. Compared to a PSS using standard transformers, the total harmonic distortion (THD) of voltage decreased by an average of 67 %, while the same indicator for current decreased by 8.5 times, and the unbalance factor decreased by 31 %
