STUDY OF THE PARAMETERS OF THE TOTAL HARMONIC DISTORTION OF A CONTROL STATION WITH AN INPUT PHASE-SHIFT AUTOTRANSFORMER

Authors

  • Dmytro Gapon
  • Petro Kachanov
  • Andrey Olshevskiy
  • Evgeniy Petrik

DOI:

https://doi.org/10.26906/SUNZ.2025.4.027

Keywords:

frequency converter, control station, energy efficiency, THDi, multi-pulse rectifier, phase-shifting transformer

Abstract

When developing minerals in Ukraine, such as oil, mechanized extraction methods are used, using submersible electric motors. Such extraction methods provide high productivity and the ability to adjust to the current parameters of the well, which in turn provides maximum flow rate. To ensure the optimal operation of the pump, frequency-controlled submersible electric motor control stations are used, which consume non-sinusoidal current from the power supply network during operation. Also, to reduce distortions of the consumed current, various methods of reducing the total harmonic distortion (THDi) of input currents are used. To solve this problem, a control station with a multi-pulse rectifier powered by a phaseshifting autotransformer was developed, which allows you to reduce the THDi of input currents. This solution allows you to improve the overall performance of the equipment and its cost by reducing the power of the phase-shifting transformer. The functional capabilities of the electric drive control station are considered based on experimental data of measuring THDi of input currents of the network +30% in the frequency range of 47.5-52.5Hz. This frequency range is due to the fact that in many cases, in the fields, work is carried out with power supply from diesel generators, in which the fluctuations of frequency and supply voltage are in a significant range. Additionally, the possibility of drive operation at input supply voltages of 460-480V and 430460V is investigated. The measurement results are analyzed, and recommendations are proposed for increasing the energy efficiency of the station.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Гудим В., Яцишин С., Мамцаж Д. Визначення коефіцієнта спотворення напруги в системах електропостачання. Вимірювальна техніка та метрологія. Том 80, вип. 3, 2019 р. с. 64-71. doi: 10.23939/istcmtm2019.03.064

2. ДСТУ 13109-97 (ГОСТ 13109-97). Електрична енергія. Сумісність технічних засобів електромагнітна. Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення. – [Чинний від 1999-01-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 1999. – 51 с.

3. Радимов С. М. Експериментальне дослідження ступеня спотворення мережевого струму частотного електроприводу / С. М. Радимов, В. Л. Бєляєв, А. М. Бесараб [та ін.] // Електромашинобудування та електрообладнання: міжвід. наук.- техн. зб. – К., 2010. – Вип. 75. – С. 52–56. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/etks_2010_75_11.

4. A. von Jouanne, P. N. Enjeti and B. Banerjee, "Assessment of ride-through alternatives for adjustable-speed drives," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 35, no. 4, pp. 908-916, July-Aug. 1999, doi: 10.1109/28.777200.

5. Бєляєв В. Л. Гармонійний склад мережевого струму частотних електроприводів з широтно-імпульсною модуляцією / В. Л. Бєляєв, С. М. Радимов // Електромеханічні та енергозберігаючі системи: тематич. вип. «Проблеми автоматизованого електропривода: теорія і практика». – Кременчук, 2012. – № 1(19). – С. 469–471.

6. Бєляєв В. Л. Спрощені моделі електроприводів з широтно-імпульсною модуляцією / В. Л. Бєляєв, С. М. Радимов // Проблеми енергоресурсозбереження в електротехнічних системах: наука, освіта і практика: зб. наук. пр. – Кременчук, 2014. – Вип. 1(2). – С. 240–242.

7. Das J. C. Passive Filters – Potentialities and Limitations / J. C. Das // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2004. – Vol. 40, No. 1. – P. 232–241.

8. Гапон Д. А. Визначення джерела вищих гармонік в системах електропостачання зі змішаним навантаженням / Д. А. Гапон, А. О. Зуєв, П. О. Качанов, Б. І. Кубрик // Сучасні інформаційні системи. – 2022. – Т. 6, № 1. – С. 66–74. DOI: doi: 10.20998/2522-9052.2022.1.09

9. S. Khan, X. Zhang, M. Saad, H. Ali, B. M. Khan, and H. Zaman, “Comparative analysis of 18-pulse autotransformer rectifier unittopologies with intrinsic harmonic current cancellation”, Energies, vol.11, no. 6, p. 1347, 2018. doi: 10.3390/en11061347.

10. R. Abdollahi, G. B. Gharehpetian, F. Mohammadi, and S. Prakash P., “Multi-pulse rectifier based on an optimal Pulse Doubling Technique”, Energies, vol. 15, no. 15, p. 5567, 2022. doi: 10.3390/en15155567

Downloads

Published

2025-12-02

Issue

Vol. 4 No. 82 (2025): Control, Navigation and Communication Systems

Section

Management in Complex Systems

License

Copyright (c) 2025 Dmytro Gapon, Petro Kachanov, Andrey Olshevskiy, Evgeniy Petrik

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.