Остання редакція: 2024-12-06
Анотація
У даній роботі розглянуто питання розробки пристрою керування для активного фільтра на базі мікроконтролера ESP32. Основною метою розробки є ефективна компенсація гармонічних спотворень в електричних мережах, які виникають під впливом нелінійних навантажень. У роботі детально описані схеми сенсорів напруги та струму, які використовуються для моніторингу параметрів мережі, а також їх інтеграція з ESP32 для збору даних.
Сенсори напруги та струму відіграють ключову роль у забезпеченні точності керування фільтром. Їхні схеми включають точні резистивні дільники для вимірювання напруги та датчики Холла для вимірювання струму. В результаті отримання сигналів з цих датчиків генерується аналоговий сигнал, який перетворюється в цифровий за допомогою вбудованого АЦП ESP32. Особлива увага приділяється аналізу діаграм сигналів з сенсорів, які демонструють зміну електричних параметрів у реальному часі. Це забезпечує швидке реагування системи на зміни у навантаженні та ефективне керування активним фільтром.
ESP32 виконує генерацію ШІМ-сигналу, який слугує для управління інвертором активного фільтра гармонік. У роботі розглянуто методи формування ШІМ-сигналів, які забезпечують мінімізацію гармонічних спотворень у мережі. Генерація ШІМ-сигналів відбувається з використанням 16-бітного генератора, що дозволяє досягнути високої точності та плавності керування напругою і струмом за допомогою інвертора. Також наведені особливості налаштування частоти та ширини імпульсів для адаптації до змінних умов експлуатації пристрою керування активним фільтром.
Алгоритм перетворення сигналів з сенсорів базуються на швидкісному зчитуванні аналогових сигналів, їхньому фільтруванні та обробці для формування керуючих дій. Для забезпечення роботи пристрою керування силовим активним фільтром використовується програмний код, що дозволяє системі одночасно зчитувати дані, генерувати керуючий сигнал і контролювати параметри мережі.
Результати даного дослідження можуть бути використані в промислових системах і побутових мережах для покращення якості електричної енергії шляхом активної компенсації гармонічних спотворень.
Ключові слова
Посилання
[1] М. Й. Бурбело і Д. Ю. Лебедь, "Розробка цифрового блоку схеми керування напругою конденсатора активного фільтра," в Матеріали LI науково-технічної конференції підрозділів ВНТУ, Вінниця, Україна, 31 травня 2022 р. [Електронний ресурс]. Доступно: https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/all-feeem/all-feeem-2022/paper/view/15298.
[2] М. Й. Бурбело, Д. Ю. Лебедь і О. Р. Лещенко, "Оптимізація часу заряду/розряду конденсаторів активного фільтра під час коливань напруги," Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки, № 3, с. 119–124, 2022.
[3] М. Й. Бурбело, О. М. Кравець і Д. Ю. Лебедь, "Підвищення точності регулювання напруги на конденсаторі активного фільтра," Вісник Вінницького політехнічного інституту, вип. 1, с. 28–34, 2022.
[4] H. Okyere, M. Nibouche, H. Nouri, and O. Mrayat, "Application of DSPS and Microcontrollers in Voltage Source Inverters STATCOM Digital Designs: A Comparative Approach," in Proc. 2007 IEEE Int. Conf. Signal Process. and Commun., ICSPC 2007, Dubai, 2007, pp. 321-324, doi: 10.1109/ICSPC.2007.4728320.
[5] S. Benavides Cordoba, J. Ortiz, J. Cano, N. Munoz, and J. López-Lezama, "Implementation of a Distribution Static Compensator D-STATCOM: Hardware and Firmware Description," Scientia et technica, vol. 24, pp. 555-561, 2020, doi: 10.22517/23447214.21601.
[6] M. J. Triana Figueroa, J. L. Diaz Rodriguez, and A. Pardo Garcia, "Single-phase D-STATCOM prototype based on the use of an Arduino nano controller," in Leadership in Education and Innovation in Engineering in the Framework of Global Transformations: Integration and Alliances for Integral Development, Buenos Aires, 2023, pp. 1031.
[7] M. Mangaraj and A. K. Panda, "DSTATCOM deploying CGBP based icos ϕ neural network technique for power conditioning," Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology, Rourkela, India, received Aug. 24, 2016, accepted Nov. 13, 2016, available online Nov. 18, 2016, version of record Dec. 28, 2018.
[8] K. Chenchireddy, K. Sreejyothi, and V. Kumar, "Comparative investigation of single-phase Distributed Grid-connected with and without D-STATCOM," E3S Web of Conferences, vol. 309, p. 01045, 2021, doi: 10.1051/e3sconf/202130901045.