Shelest D. Improving the quality of electric energy in a network with solar power plants in the mode of reducing the generated power.

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U002587

Thesis Registration Form

0824U002587.pdf

Applicant for

Specialization

  • 141 - Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

05-09-2024

Specialized Academic Board

ДФ 64.050.162-6601

National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Essay

The aim of the dissertation is to increase the quality indicators of the electric energy generated by the solar power plant to three-phase electric networks in the mode of reducing the generated power. The object of research is the process of transferring electrical energy to three-phase electrical networks by solar power plants in the mode of reduced generated power. The subject of the study is the parameters of the quality of electric energy in networks with solar power plants in the mode of reduced generated power. The following scientific results were obtained as a result of the study: 1. The method of indirect determination of the maximum power point of solar panels has been further developed, which differs from the known ones by determining the maximum output voltage of matching converters at a fixed value of the output current, which makes it possible to simplify the control systems of the photovoltaic system, the hardware implementation of the control system for matching converters and reduces its cost. 2. For the first time, a method of compensatory control of matching converters of solar power plants is proposed, which implements mutual synchronisation of control channels of individual matching converters in the power take-off system and, unlike the known ones, provides mutual compensation of voltage fluctuations in the DC link of a solar power plant from individual matching converters, which allows to achieve reduction of voltage fluctuations in the DC link, which further improves the quality of electricity generated by three-phase. 3. For the first time, a method of frequency-adaptive control of the grid-tie voltage inverter of a solar power plant is proposed, which, unlike the known ones, allows to ensure improved quality of electricity generated to the three-phase power grid in the mode of reducing the generated power. 4. The method of controlling a three-phase current inverter with sinusoidal PWM, which differs from the existing ones in correcting the task of the grid phase currents, was further developed, which allows reducing power fluctuations in the DC link of the inverter, when operating the PPES on the power in the DC link of the inverter, when operating the PPES on an asymmetric three-phase network, by 50 % and the coefficient of nonlinear distortion of mains currents by 60 %, unlike control systems that do not take into account the asymmetry of mains voltages. 5. For the first time, a method for determining the parameters of the LC filter of a PV power inverter operating in the mode of an autonomous power supply has been developed, which, unlike the existing ones, allows determining the filter parameters, taking into account the frequency of PWM modulation of the inverter, the permissible current of the inverter keys and the requirements for the quality of the output voltage with a harmonic distortion coefficient of less than 5%. Practical implications of the results for the electric power industry: 1. The method for calculating the main parameters of a sequential photovoltaic system that transmits electricity to a three-phase power grid has been developed. 2. The method of compensation of voltage fluctuations in the DC link of a solar power plant is proposed, which ensures improvement of the quality of electricity generated to a three-phase electrical network. 3. The method of controlling the grid-tie voltage inverter of a PV power plant is proposed, which ensures an increase in the quality of electricity in the mode of reduced generated power. 4. The simulation computer models of solar power plants were developed, which allow to study the quality of electricity, determine power losses in power converters of solar power plants, analyse the operation of regulators and other studies. 5. The methodology for determining the parameters of the LC filter of a PV power inverter operating in the mode of an autonomous power supply was developed, which allows determining the filter parameters, taking into account the frequency of PWM modulation of the inverter, the permissible current of the inverter keys and the requirements for the quality parameters of the output voltage with a harmonic distortion coefficient of less than 5%. The results of the dissertation work were used at AKUTEK LLC in the development of network voltage inverters and frequency converters with improved output voltage quality indicators (implementation act dated 04.15.2024) as well as in the educational process at the Department of Electric Energy Transmission of the National Technical University of «KhPI » (act on implementation of September 11, 2023).

Read more

Research papers

1. Shelest D. Modeling of thermal ventilation processes in printed circuit boards of power sources. Smart Technologies in Urban Engineering : Book Chapter Lecture Notes in Networks and Systems / O. Plakhtii, V. Nerubatskyi, D. Shelest, D. Hordiienko, I. Khomenko: Springer. 2023. Vol. 808. P. 294-304. (SCOPUS, Switzerland)

2. Шелест Д. Дослідження впливу скін-ефекту на втрати потужності в системах тягового електропостачання постійного струму / О. Плахтій, В. Нерубацький, Д. Шелест, В. Цибульник // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. Харків, 2021. №4. С. 3-14. (Б)

3. Шелест Д. А. Дослідження системи керування пристрою плавного пуску асинхронного двигуна / О.А. Плахтій, В.П. Нерубацький, Д.А. Гордієнко, Д.А. Шелест, А.В. Синявський // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. Харків, 2022. №202. С. 62-77. (Б)

4. Шелест Д.А. Динаміка, концепції та перспективи розвитку вітрової енергетики / О.А. Плахтій, В.П. Нерубацький, Д.А. Гордієнко, Д.А. Шелест, А.В. Синявський // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. Харків, 2022. № 4. С. 3-14. (Б)

5. Шелест Д.А. Огляд конфігурації і стратегії керування мікромережами на основі силової електроніки / В.П. Нерубацький, О.А. Плахтій, Д.А. Гордієнко, А.В. Синявський, Д.А. Шелест // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. Харків, 2023. Вип. 204. С. 101-115. (Б)

6. Шелест Д. Дослідження передачі електроенергії сонячної електростанції в трифазну електричну мережу / О. Плахтій, І. Хоменко, Д. Шелест, А. Синявський // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. Харків, 2023. Вип. 2(10), С. 38-44. (Б)

7. Шелест Д.А. Аналіз режимів роботи електричних мереж з урахуванням впливу зубцевих гармонік / І.В. Хоменко, О.А. Плахтій, Д.А. Шелест // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність. Харків, 2023. Вип. 2(7). С. 77-84. (Б)

8. Шелест Д.А. Визначення дії скін-ефекту на додаткові втрати потужності від вищих гармонік в електричних мережах // В.П. Нерубацький, О.А. Плахтій, Д.А. Гордієнко, Д.А. Шелест // Інтелектуальні транспортні технології : тези доповідей 2-ої Міжнародної науково-технічної конференції (Харків, 27–29 квітня 2021 р.). Харків: УкрДУЗТ, 2021. С. 139–141.

9. Shelest D. Approximation of the dependence of the active resistance of the conductor on the frequency for the high frequency zone / Scherbak Y., Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D., Shelest D., Semenenko Y. // IEEE 19th International Conference on Smart Technologies (EUROCON) (м. Львів, 6-8 липня 2021 р.). Lviv, Lviv polytechnic National University, 2021. – Р. 438-442.

10. Shelest D. Research of energy characteristics of three-phase voltage source inverters with modified pulse width modulation / Plakhtii O., Nerubatskyi V., Mykhalkiv S., Hordiienko D., Shelest D., Khomenko I. // IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (м. Харків, 13–17 вересня 2021 р.). Kharkiv, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», 2021. – Р. 422-427.

11. Shelest D. Thermal-Powerloss Approximation Method for Determination of Efficiency in Semiconductor Devices / O. Plakhtii, V. Nerubatskyi, D. Hordiienko, D. Sushko, A. Syniavskyi, D. Shelest // IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO) (м. Київ, 10-14 жовтня 2022 р.). Kyiv, National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», 2022. – Р. 456-461.

12. Шелест Д.А. Віброакустичні засоби діагностики стану силових трансформаторів / Хоменко І. В., Шелест Д. А. // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я (MicroCAD) : тези доповідей ХXХ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2022 (м. Харків, 19–22 жовтня 2022 р.). – Харків: Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2022. – С. 88.

13. Шелест Д.А. Дослідження механізму вібрації та шумоутворення осердя трансформатора, викликаного магнітострикцією листа з електротехнічної сталі / І.В. Хоменко, Д.А. Шелест // Енергоефективність та енергетична безпека електроенергетичних систем (EEES-2020) : збірник наукових праць VІ Міжнародної науково-технічної конференції (м. Харків, 20–23 грудня 2022 р.). – Харків: Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», 2022. – С. 75–78.

14. Shelest D. Research of Single-Phase Current Rectifier in the Rectification and Recuperation Modes / O. Plakhtii, N. Karpenko, K. Trubchaninova, M. Filipieva, D. Shelest, K. Ivakina // IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES) (м. Кременчук, 27-30 вересня 2023 р.). Kremenchuk, Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, 2022. – Р. 1-6.

15. Shelest D. Research and calculation of the levels of higher harmonics of rotary electric machines in active-adaptive networks / Khomenko I., Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Shelest D. // IOP 4th international conference on sustainable futures: environmental, technological, social and economic matters (ICSF) (м. Кривий Ріг, 22-26 травня). Kryvyi Rih, Kryvyi rih State Pedagogical University, 2024. Vol.1254. – Р. 1-15.

16. Патент UA 151131, МПК H02J 3/26 (2021.12). Трифазний трирівневий силовий активний фільтр для трифазної трипровідної електричної мережі / О.А. Плахтій, В. П. Нерубацький, Д. А. Гордієнко, С. М. Тихонравов, С. Б. Кочук, К. Ф. Фомичов, Д. А. Шелест // Опубл. 08.06.2022, бюл. № 23. 12с.

Read more

Files

1_1_Дисертація_Шелест.pdf

autoreferat-Аннотація_Д-Шелест.pdf

Similar theses

0824U002616

Anton B. Ozulu

Electromechanical system of regulation of oscillations of a body of a high-speed electric train with an inclination of a body

0824U002637

Yevhen Y. Stanovskyi

Improvement of hybrid photovoltaic system with storage battery for local facility needs

0824U002565

Roman Demianenko

Methods and means of analysis of asymmetric modes of operation of electrical equipment.

0824U002588

Andrii Y. Kozlov

Controlled electromagnetic drive of the devices for forming high-quality concrete products

0824U002557

Anton V. Ivanov

Energy-efficient electromagnetic drives of vibrating conveyor devices