[ Etude de l’élimination des déséquilibres et harmoniques dans un réseau de distribution basse tension par un filtre actif parallèle à quatre bras contrôlés par un régulateur neuro-flou: Cas du réseau basse tension du quartier MAMPALA ]
Volume 69, Issue 1, October 2023, Pages 1–22
KYONI NKULU Idriss1, NTAMBWE SAPU Aaron2, and ZALI MUNUNGA Franck3
1 Université de Lubumbashi, Route Kasapa, 1825 Lubumbashi, RD Congo
2 Université de Lubumbashi, Route Kasapa, 1825 Lubumbashi, RD Congo
3 Université de Lubumbashi, Route Kasapa, 1825 Lubumbashi, RD Congo
Original language: French
Copyright © 2023 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
The imbalances experienced by low voltage distribution networks following the individualization of energy consumption among domestic subscribers as well as the presence of non-linear loads in the network, reduce the quality of electrical energy and are accompanied by consequences which can on the one hand reduce the lifespan of certain equipment and on the other hand, lead to a resizing of equipment and cables in the network. However, the objective pursued in this work was to carry out a study that could eliminate imbalances and reduce the rates of harmonic distortions in a low voltage network. Indeed, the processed data were obtained following measurements carried out at the secondary level of transformer number 13 of 160kVA of the distribution network of the Gécamines city (MAMPALA district). These different measurements were carried out over a period of one week for a sampling time of 20 min using an MS2205 three-phase digital clamp multimeter. Analysis of different data has proven that this network is out of balance with imbalance rates of up to 26%. The presence of non-linear loads in this network generates harmonic currents with harmonic distortion rates of up to 13.8 or 14% which leads to the presence of distorting power in the network. The latter reached a peak of around 15kVAD. Different techniques for decontaminating low voltage networks are possible, within the framework of this thesis we have opted for the modern depollution technique, that is to say active filtering. We used a four-arm parallel active filter. The reference currents were identified using the synchronous reference method, the DC bus voltage was controlled by a neuro-fuzzy regulator and the filter was controlled by modulated hysteresis. The results obtained after simulation on Matlab-Simulink proved that connecting the four-arm parallel active filter to the low voltage network eliminated the imbalance and reduced the current harmonic distortion rate from 13.8 to 1.59%.
Author Keywords: imbalances, nonlinear loads, four-arm parallel active filter, synchronous frame of reference, neuro-fuzzy, modulated hysteresis.
Volume 69, Issue 1, October 2023, Pages 1–22
KYONI NKULU Idriss1, NTAMBWE SAPU Aaron2, and ZALI MUNUNGA Franck3
1 Université de Lubumbashi, Route Kasapa, 1825 Lubumbashi, RD Congo
2 Université de Lubumbashi, Route Kasapa, 1825 Lubumbashi, RD Congo
3 Université de Lubumbashi, Route Kasapa, 1825 Lubumbashi, RD Congo
Original language: French
Copyright © 2023 ISSR Journals. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
The imbalances experienced by low voltage distribution networks following the individualization of energy consumption among domestic subscribers as well as the presence of non-linear loads in the network, reduce the quality of electrical energy and are accompanied by consequences which can on the one hand reduce the lifespan of certain equipment and on the other hand, lead to a resizing of equipment and cables in the network. However, the objective pursued in this work was to carry out a study that could eliminate imbalances and reduce the rates of harmonic distortions in a low voltage network. Indeed, the processed data were obtained following measurements carried out at the secondary level of transformer number 13 of 160kVA of the distribution network of the Gécamines city (MAMPALA district). These different measurements were carried out over a period of one week for a sampling time of 20 min using an MS2205 three-phase digital clamp multimeter. Analysis of different data has proven that this network is out of balance with imbalance rates of up to 26%. The presence of non-linear loads in this network generates harmonic currents with harmonic distortion rates of up to 13.8 or 14% which leads to the presence of distorting power in the network. The latter reached a peak of around 15kVAD. Different techniques for decontaminating low voltage networks are possible, within the framework of this thesis we have opted for the modern depollution technique, that is to say active filtering. We used a four-arm parallel active filter. The reference currents were identified using the synchronous reference method, the DC bus voltage was controlled by a neuro-fuzzy regulator and the filter was controlled by modulated hysteresis. The results obtained after simulation on Matlab-Simulink proved that connecting the four-arm parallel active filter to the low voltage network eliminated the imbalance and reduced the current harmonic distortion rate from 13.8 to 1.59%.
Author Keywords: imbalances, nonlinear loads, four-arm parallel active filter, synchronous frame of reference, neuro-fuzzy, modulated hysteresis.
Abstract: (french)
Les déséquilibres que connaissent les réseaux de distribution basse tension suite à l’individualisation de la consommation de l’énergie chez les abonnés domestiques ainsi que la présence des charges non linéaires dans le réseau, réduisent la qualité de l’énergie électrique et sont accompagnés des conséquences qui peuvent d’une part réduire la durée de vie des certains équipements et d’autre part, conduire à un redimensionnement des équipements et des câbles dans le réseau. Cependant, l’objectif poursuivi dans ce travail a été de faire une étude pouvant éliminer les déséquilibres et réduire les taux de distorsions en harmoniques dans un réseau basse tension. En effet, les données traitées ont été obtenues suite aux mesures effectuées au secondaire du transformateur numéro 13 de 160kVA du réseau de distribution de la cité Gécamines (quartier MAMPALA). Ces différentes mesures ont été réalisées sur une période d’une semaine pour un temps d’échantillonnage de 20min au moyen d’un multimètre numérique MS2205 à pince triphasé. L’analyse de différentes données a prouvé que ce réseau est en déséquilibre avec des taux de déséquilibre allant jusqu’à 26%. La présence des charges non linéaires dans ce réseau engendre des courants harmoniques avec des taux de distorsion en harmoniques allant jusqu’à 13.8 soit 14% ce qui conduit à la présence d’une puissance déformante dans le réseau. Cette dernière a atteint un pic d’environ 15kVAD. Différentes techniques de dépollution des réseaux basse tension sont possibles, dans le cadre de ce mémoire nous avons opté pour la technique de dépollution moderne c’est-à-dire le filtrage actif. Nous avons utilisé un filtre actif parallèle à quatre bras. L’identification des courants de références s’est faite par la méthode de référentiel synchrone, le contrôle de la tension du bus continu s’est fait par un régulateur neuro-flou et la commande du filtre par hystérésis modulée. Les résultats obtenus après simulation sur Matlab-Simulink, ont prouvé que, le branchement du filtre actif parallèle à quatre bras sur le réseau basse tension a éliminé le déséquilibre et a réduit le taux de distorsion en harmonique de courant de 13.8 à 1.59%.
Author Keywords: déséquilibres, charges non linéaires, filtre actif parallèle à quatre bras, référentiel synchrone, neuro-floue, hystérésis modulée.
How to Cite this Article
KYONI NKULU Idriss, NTAMBWE SAPU Aaron, and ZALI MUNUNGA Franck, “Study of the elimination of unbalances and harmonics in a low voltage distribution network by a four-arm parallel active filter controlled by a neuro-fuzzy regulator: Case of the low voltage network in the MAMPALA district,” International Journal of Innovation and Scientific Research, vol. 69, no. 1, pp. 1–22, October 2023.
