The dynamic response of Euler-Bernoulli beams to resonant harmonic moving loads is analysed. The non-dimensional form of the motion equation of a beam crossed by a moving harmonic load is solved through a perturbation technique based on a two-scale temporal expansion, which permits a straightforward interpretation of the analytical solution. The dynamic response is expressed through a harmonic function slowly modulated in time, and the maximum dynamic response is identified with the maximum of the slow-varying amplitude. In case of ideal Euler-Bernoulli beams with elastic rotational springs at the support points, starting from analytical expressions for eigenfunctions, closed form solutions for the time-history of the dynamic response and for its maximum value are provided. Two dynamic factors are discussed: the Dynamic Amplification Factor, function of the non-dimensional speed parameter and of the structural damping ratio, and the Transition Deamplification Factor, function of the sole ratio between the two non-dimensional parameters. The influence of the involved parameters on the dynamic amplification is discussed within a general framework. The proposed procedure appears effective also in assessing the maximum response of real bridges characterized by numerically-estimated mode shapes, without requiring burdensome step-by-step dynamic analyses.
현대 사회 전반에 걸쳐 조명설비와 같은 비선형 부하가 증가하여, 중성선에는 많은 고조파 전류가 흐른다. 3상 4선식 배전계통을 채용하는 중성선에 과다한 고조파 전류가 흐르면 여러 가지 고조파 장해를 일으킨다. 중성선 고조파 저감 대책으로 지그재그 변압기를 이용하는 영상 필터가 널리 쓰이고 있다. 본 논문에서는 상용화된 중성선 영상 전류 저감장치를 분석하고, 고조파를 저감시키기 위해서 조명 부하에 적용하고자 한다. 실측한 값과 MATLAB으로 시뮬레이션한 값을 수치와 그래프로 비교해 보았다.
The three-phase four-wire power distribution system can be used to supply power to single-phase and three-phase loads at the same time. There are linear loads and nonlinear loads as single-phase loads connected to each phase. The nonlinear load generates a harmonic current during the power energy conversion process. In particular, the single-phase nonlinear load has a higher proportion of generation of the third harmonic current than the harmonics of the other orders. In a three-phase four-wire system, the third harmonic current flows through the neutral wire to the power supply side, affecting the power supply side and the line. Furthermore, the magnitude of the current flowing in the neutral line can be higher than the current flowing in the individual phase. If the neutral current is higher than the phase current, the breaker may be blocked. Therefore, it is necessary to reduce the amount of current flowing in the neutral line by harmonics. There is a method of zigzag connecting a single phase transformer by a method of reducing 3 harmonic current. In this study, the method of reducing the magnitude of the three harmonic currents flowing through the zigzag wire by comparing the polarity and the negative polarity characteristics of the single phase transformer was compared through measurement and simulation.
This paper proposed a new control strategy for voltage source inverter (VSI) of effective fifth and seventh harmonic reduction in the point of common coupling (PCC) in islanded microgrid under nonlinear load without any additional hardware devices. The non-linear load regularly causes such harmonic distortion, which harmfully affect the performance of other loads or other distributed generation (DG) sources connect to the PCC. In order to improve the quality of delivered output voltage, these harmonic must be rejected. The proposed control strategy is developed based on the current controller formed by resonant controller parallel with a proportional integral controller, which perform on the fundamental reference frame. The reference current is estimated based on the voltage harmonic and the injecting power. The simulation and experimental results are shown to verify the effectiveness of proposed control method.
일반 가정집 부하는 컴퓨터, 비디오, 냉장고, 마이크로웨이브 오븐, TV, 오디오 등의 많은 비선형 부하를 가지고 있다. 이들 비선형 부하는 고조파 전류를 발생시키고, 전력계통의 정현파 전압을 왜곡시킨다. 고조파 측정 결과로 고조파는 시간에 따라 변하는 특성이 관측되었다. 시간에 따라 변하는 고조파를 해결하기 위해서 쓰이는 가장 보편적인 방법은 누적확률을 사용하는 것이다. 본 논문에서는 가정집 부하의 고조파 현장 측정과 EDSA 프로그램을 사용한 고조파 시뮬레이션을 심도 있게 다루고자 하였다.
규모가 큰 제철소는 전기로와 같은 비선형 부하를 가지고 있다. 고조파 측정 결과로 고조파는 시간에 따라 변하는 특성이 관측되었다. 순시치 측정에 의한 고조파 평가는 측정 순간에 따라 고조파가 다를 수 있으므로 모호한 결과를 초래할 수 있다. 시간에 따라 변하는 고조파를 해결하기 위해 쓰이는 가장 보편적인 방법은 누적확률을 사용하는 것이다. 고조파 시뮬레이션은 사례연구 시스템의 전압 및 전류 왜곡을 평가하기 위해 이용되었다. 본 논문에서는 전기로 부하의 고조파 현장 측정, 국제 고조파 관리 기준인 IEC 61000-3-6과 IEEE Std. 519에 의한 고조파 평가, 시간에 따라 변하는 고조파의 시뮬레이션을 심도 있게 다루고자 한다. 고조파 해석 프로그램인 EDSA는 사례 연구에 시뮬레이션 도구로 사용되었다.
Large steel industries have time-varying nonlinear loads such as electric arc furnaces. These nonlinear loads generate harmonic currents and create distortions on the sinusoidal voltage of the power system. The main objective of the static var compensator is to maintain the rms voltage at the point of common coupling within the limit. In this research, harmonic mitigation studies were conducted with and without the SVC, and time-varying harmonics were evaluated according to the international harmonic standards (IEC 61000-3-6 and IEEE Std. 519) using a cumulative probabilistic approach.
The reactive and harmonic current components of dc loads can be compensated by the three-phase hybrid power filter (HPF) system. After compensation, the resulting current has sinusoidal and in-phase components with the source voltage. The HPF system is constructed by an active filter and passive filters. The passive filter reduce the 5th and 7th harmonic of the load current. The active filter compensates the remainder of the load current. Using the HPF system, a low cost harmonic compensator can be made. Performance of the HPF system is verified through simulation,
Harmonic current mitigation is vital in power distribution networks owing to the inflow of nonlinear loads, distributed generation, and renewable energy sources. The active power filter (APF) is the current electrical equipment that can dynamically compensate for harmonic distortion and eliminate asymmetrical loads. The compensation performance of an APF largely depends on the control strategy applied to the voltage source inverter (VSI). Model predictive control (MPC) has been demonstrated to be one of the effective control approaches to providing fast dynamic responses. This approach covers different types of power converters due to its several advantages, such as flexible control scheme and simple inclusion of nonlinearities and constraints within the controller design. In this study, a finite control set-MPC technique is proposed for the control of VSIs. Unlike conventional control methods, the proposed technique uses a discrete time model of the shunt APF to predict the future behavior of harmonic currents and determine the cost function so as to optimize current errors through the selection of appropriate switching states. The viability of this strategy in terms of harmonic mitigation is verified in MATLAB/Simulink. Experimental results show that MPC performs well in terms of reduced total harmonic distortion and is effective in APFs.
High speed electric trains have nonlinear loads including converters and inverters for the control synchronous motors. Harmonic field measurements have shown that the harmonic contents of a waveform varies with time. Direct application of the harmonic assessment to the snapshot measurements would result in ambiguous conclusions depending on which instant is sampled. A cumulative probabilistic approach is the most commonly used method to solve time varying harmonics. This paper provides an in depth analysis on harmonics field measurement of the high speed electric train loads, harmonics assessment by the international harmonic standards IEC 61000-3-6 and IEEE Std. 519-1992, and harmonics simulation using EDSA program for the case study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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