Registration Number
0826U005243, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
10-09-2026
popup.evolution
.
Title
Development of a method for controlling the permissible load of isolated microgrids with photovoltaic generation using harmonic analysis
Author
Roman Hrytsak,
popup.head Vitalii S. Tsykh
popup.opponent Denys H. Derev'ianko
popup.opponent Yuliia V. Malohulko
popup.review Yaroslav V. Batsala
popup.review Oleksandr S. Krynytskyi
popup.rada
Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas
Description
Об’єктом досліджень є процес визначення навантаження в ізольованих мікромережах із фотоелектричною генерацією.
Предметом дослідження є методи, алгоритми, моделі визначення допустимого навантаження інверторів в ізольованих мікромережах із фотоелектричною генерацією на основі гармонічного аналізу за умови дотримання нормативних вимог до показників якості електричної енергії.
У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача, пов’язана з розробленням методу контролю допустимого навантаження ізольованих мікромереж із ФЕС шляхом застосування гармонічного аналізу. Запропонований підхід спрямований на визначення допустимих режимів роботи інверторів з урахуванням активної та реактивної складових навантаження, характеру підключених споживачів і рівня THD напруги.
У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, сформульовано мету, об’єкт і предмет дослідження, визначено основні завдання, наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.
У першому розділі виконано аналіз методів і засобів оцінки якості електричної енергії в загальних мережах, у тому числі із ФЕС. Розглянуто законодавче регулювання сфери стандартизації якості електричної енергії в Україні та ЄС, а також стандарти, що визначають окремі показники якості електроенергії, методи їх вимірювання та вимоги до засобів вимірювальної техніки. Окрему увагу приділено аналізу сучасних приладів контролю якості електричної енергії та їхніх метрологічних характеристик, що дозволило визначити придатність таких засобів для дослідження мікромереж із ФЕС.
У другому розділі проведено експериментальне дослідження зміни показників якості електричної енергії в мікромережах із ФЕС. Для цього розроблено методику проведення експериментів та інформаційно-вимірювальну систему, що дозволила досліджувати роботу інверторів за різних режимів роботи та різного характеру навантаження. Експериментальні дослідження були спрямовані на визначення впливу топології інверторів, режимів роботи, а також активного, реактивного та нелінійного навантаження на вимірювання та зміну ПЯЕ.
За результатами експериментальних досліджень встановлено, що в ізольованих мікромережах із ФЕС рівень гармонічних спотворень напруги суттєво залежить від характеру підключеного навантаження. Показано, що нелінійне та реактивне навантаження може спричиняти зростання THD, зміну форми кривої напруги та погіршення умов роботи інверторного обладнання при роботі в автономному режимі. Окремо виконано міжприладове метрологічне оцінювання узгодженості вимірювань THD напруги, що дозволило підвищити достовірність отриманих експериментальних результатів.
У третьому розділі розроблено метод визначення допустимої потужності інверторів для роботи в ізольованих системах зі значним рівнем реактивного навантаження. Сформовано методичні основи визначення критеріїв прийнятності та меж застосування методу, обґрунтовано вибір випробувальних режимів і чинників впливу, а також розроблено алгоритм визначення максимально допустимої потужності та правила прийняття рішень. Основою методу є застосування гармонічного аналізу для оцінювання допустимості режимів роботи інвертора за критерієм неперевищення встановленого рівня THD напруги.
Також розглянуто метрологічне забезпечення методу та підходи до оцінювання достовірності результатів. Визначено можливості застосування методу в діючих мікромережах та експлуатаційних режимах і сформовано схему накопичення похибки розробленого методу. Це дозволило обґрунтувати застосування запропонованого підходу не лише для лабораторних випробувань, а й для практичного контролю допустимого навантаження в реальних ізольованих мікромережах із ФЕС.
У четвертому розділі виконано перевірку ефективності запропонованого методу та розглянуто можливості його інтеграції в нормативну базу. Для цього удосконалено математичну модель мікромережі з ФЕС в середовищі MATLAB/Simulink. Описано структуру математичної моделі, розроблено розрахунково-вимірювальний модуль для визначення допустимих P-Q режимів інвертора та реалізовано алгоритм автоматизації виконання методу визначення максимально допустимої потужності ФЕС.
Удосконалена математична модель дала змогу моделювати спільну роботу інвертора з активним, реактивно-індуктивним, реактивно-ємнісним та нелінійним навантаженням. За допомогою моделі проведено дослідження впливу параметрів навантаження на рівень THD напруги та визначено допустимі області роботи інвертора в координатах активної і реактивної потужності.
Окрему увагу в четвертому розділі приділено формуванню пропозицій щодо удосконалення нормативної бази з урахуванням специфіки гібридних ФЕС. Запропонована в методі P-Q діаграма допустимих режимів роботи інвертора може бути використана виробниками інверторного обладнання як додатковий елемент технічної документації. Її застосування дозволяє проєктувальникам та експлуатаційним організаціям обґрунтовано вибирати потужність інвертора, враховувати характер майбутнього навантаження та попереджати режими, за яких можливе погіршення ЯЕ.
Registration Date
2026-09-17
popup.nrat_date
2026-09-17 / 2026-09-18
