A. Koduah daktaro disertacijos „Aukšto dažnio srovių tiesioginio matricinio keitiklio įėjime tyrimas ir jų slopinimas, naudojant hibridinius filtrus “ gynimas

Autorius, institucija: Asare Koduah, Kauno technologijos universitetas

Mokslo sritis, kryptis: technologijos mokslai, energetika ir termoinžinerija, T006

Mokslinis vadovas: doc. dr. Gytis Svinkūnas (Kauno technologijos universitetas, technologijos mokslai, energetika ir termoinžinerija, T006)

Energetikos ir termoinžinerijos mokslo krypties disertacijos gynimo taryba:
vyr. m. d. dr. Nerijus Striūgas (Lietuvos energetikos institutas, technologijos mokslai, energetika ir termoinžinerija, T006) – pirmininkas
prof. dr. Algirdas Baškys (Vilniaus Gedimino technikos universitetas, technologijos mokslai, elektros ir elektronikos inžinerija, T001)
prof. dr. Ilya Galkin (Rygos technikos universitetas, Latvija, technologijos mokslai, energetika ir termoinžinerija, T006)
prof. dr. Saulius Gudžius (Lietuvos energetikos institutas, technologijos mokslai, energetika ir termoinžinerija, T006)
prof. dr. Renaldas Raišutis (Kauno technologijos universitetas, technologijos mokslai, elektros ir elektronikos inžinerija, T001)

Disertacijos gynimas vyks Kauno technologijos universiteto Rektorato salėje (K. Donelaičio g. 73 – 402, Kaunas)

Su disertacija galima susipažinti Kauno technologijos universiteto bibliotekoje (Gedimino g. 50, Kaunas)

© A. Koduah, 2025 „Disertacijos tekstą draudžiama kopijuoti, platinti, išleisti, viešai skelbti, įskaitant padarymą viešai prieinamu kompiuterių tinklais (internete), atgaminti bet kokia forma ir priemonėmis, įskaitant, bet neapsiribojant, elektroniniais, mechaniniais ar kitais būdais. Vadovaujantis Lietuvos Respublikos autorių teisių ir gretutinių teisių įstatymo 25 str. 1 dalimi, asmuo su negalia, kuriam kyla sunkumų perskaityti internete skelbiamos disertacijos dokumentą, ir kiek tai pateisinama konkrečia negalia, su prašymu dėl dokumento pateikimo kita forma turi kreiptis el. p. doktorantura@ktu.lt.“

Anotacija: Nepaliaujamas elektros apkrovos augimas ir kartu siekis padidinti elektros energijos vartojimo efektyvumą lėmė, kad daugumai buitinių ir pramoninių apkrovų naudojami elektroniniai energijos keitikliai . Šie keitikliai dažniausiai yra savaiminės komutacijos, turintys daug perjungimo būsenų ir didesnius komutavimo dažnius. Tokie keitikliai elektros tinkle sukuria supraharmonines sroves, kurias tradiciniai pasyvūs filtrai  gali slopinti nepakankai,  ypač tose taikymo srityse, kur keitiklio su filtru svoris ir dydis kelia problemas.  Kita vertus, aktyvūs harmoniniai filtrai yra neperspektyvus pasirinkimas, kai kalbama apie didesnius harmonikų dažnius ir galios vertes. Hibridiniai aktyviosios galios filtrai (HAPF) išlieka vieninteliu perspektyviu sprendimu, tačiau labai priklauso nuo kruopštaus projektavimo ir skaičiavimų. Be to, reikalingas tinkamas srovės kontrolės mechanizmas aktyviajai HAPF daliai. Pagrindinė HAPF problema yra lėta dinamiška dėl problemų, susijusių su tinkamos dabartinės aktyvios filtro dalies kontrolės strategijos sukūrimu. Šiame tyrime nagrinėjami šie akivaizdūs HAPF topologijų trūkumai ir pristatomas hibridinis harmoninis filtras su histerezės srovės valdikliu (HCC-HAPF), nes tai yra pagrindinis srovės valdiklis, naudotinas matricinių keitiklių (MC) supraharmoninių dažnių srovių mažinimui. Hibridinio filtro tyrime buvo naudojamas lygiagretus šunto aktyviosios galios filtro ir pasyviosios R-L-C filtro topologijos derinys. Tyrimai pateikė tokias pagrindines išvadas: MC įėjimo supraharmoniniai srovės dažniai yra artimi MC komutacijos dažniui. Tai reiškia, kad kuo didesnis MC perjungimo dažnis, tuo didesnės šios eilės harmoninės srovės. Be to, pasyvioji aktyvaus hibridinio filtro dalis siūloma parinkti naudojant trikampes ir trapecijos formos atraminės srovės formas, tai leidžia minimizuoti slopinimą ir kartu pasyviosios dalies elementų svorį ir dydį. Remiantis tyrimais, minimalus „vien pasyvių“ filtrų elementų svoris, remiantis disertacijos specifikacijomis, buvo 10 kartų didesnis, palyginti su siūlomu HCC-HAPF filtru. Be to, remiantis MC ir HCC-HAPF modeliavimo rezultatais MATLAB/Simulink, didžiausias gautas momentinis aktyvaus filtro keitiklio perjungimo dažnis buvo 130 kHz ir 610 kHz slopinant 1 kW ir 10 kW vardinės galios MC trikdžius ir esant 1 ampero histerezės  srovei. Eksperimentinė histerezės valdomo keitiklio analizė, nors ir apribota konstrukcinių trūkumų, sugebėjo pasiekti 200 kHz maksimalų srovės komutavimo virpėjimo dažnį. Šie rezultatai rodo galimybę naudoti hibridinį filtrą vidutinės galios (<30 kW) MC . Galiausiai, MOSFET tipo galios tranzistoriai yra  rekomenduojami naudojant HCC-HAPF. Remiantis MOSFET komutacijos procesų skaičiavimais, MOSFET gali veikti nuo 5,6 MHz iki 20,8 MHz dažnių diapazone, kuris yra didesnis nei HCC-HAPF perjungimo dažnis, panašias išvadas galima daryti iš gamintojo pateikiamų duomenų.