Modeling and identification of nonlinear AC/DC converters for harmonic power flow applications

The immense number of nonlinear loads connected to power distribution systems is already a reality. These loads can distort the network’s sinusoidal voltage to which they are connected. With this in mind, all the loads supplied by the same system may be affected by even a single nonlinear load. This makes power quality energy a critical issue, particularly in circuits with harmonic mass penetration where the reliability of the system is concerned. This study investigates state of the art algorithms of the harmonic power flow and the modeling techniques for nonlinear loads. A single-phase rectifier load is used to characterize and compare the proposed harmonic models. Additionally, a harmonic power flow simulation is performed in a representative circuit distribution, quantifying the influence of a three-phase AC/DC converter with the application of different models. Although the unbalances in power distribution grid are relevant for harmonic analysis, the simulations and modeling are carried out considering a balanced system with only the presence of characteristic harmonics.

L'immenso numero di carichi non lineari collegati ai sistemi di distribuzione di energia è ormai una realtà. Questi carichi possono distorcere la tensione sinusoidale della rete a cui sono collegati. In questo modo, tutti i carichi forniti dallo stesso sistema possono essere influenzati anche da un singolo carico non lineare. Ciò rende il ragionamento sulla qualità dell’energia elettrica un argomento critico, in particolare nei circuiti con grande concentrazione di cariche armoniche in cui è interessata la affidabilità del sistema. Questa tesi indaga gli algoritmi avanzati del flusso di potenza armonica e le tecniche di modellazione per i carichi non lineari. Un raddrizzatore a diodi monofase è utilizzato per caratterizzare e confrontare i modelli armonici proposti. Inoltre, una simulazione del flusso di potenza armonica viene eseguita in una rete di distribuzione elettrica rappresentativa, quantificando l'influenza di un convertitore CA/CC trifase con l'applicazione di modelli diversi. Sebbene gli squilibri nella rete di distribuzione elettrica siano rilevanti per l'analisi armonica, le simulazioni e le modellazioni vengono eseguite considerando un sistema bilanciato con la sola presenza di armoniche caratteristiche.