Opracowanie innowacyjnego aktywnego filtra harmonicznych z tranzystorami z węglika krzemu (SiC) z bezstratnymi obwodami łagodzenia du/dt przeznaczonego do sieci przemysłowych średniego napięcia

Tytuł projektu

Nazwa Beneficjenta/Beneficjentów

MMB Drives Sp. z o.o.

Nazwa programu

Program Operacyjny Inteligentny Rozwój

Konkurs

Szybka ścieżka

Wartość projektu

3 683 568,75 PLN

Wartość dofinansowania

2 781 869,50 PLN

Okres realizacji projektu

od 01.09.2021 r. do 31.12.2023 r.

Poznaj nasz zespół

Zespół B+R MMB Drives, od prawej: mgr inż. Janusz Szewczyk – lider technologii aktywnych filtrów harmonicznych i twórca metody sterowania opracowanym filtrem aktywnym, dr hab. inż. Marek Adamowicz – Kierownik B+R projektu, dr inż. Sebastian Giziewski oraz mgr inż. Jędrzej Pietryka. Pozostali członkowie zespołu B+R: dr inż. Krzysztof Kowalewski, mgr inż. Mariusz Rutkowski, mgr inż. Bartosz Kołpacki, mgr inż. Piotr Pancewicz, mgr inż. Marcin Szostak, mgr inż. Mateusz Karpiczenko, inż. Roman Jurysta, Robert Dobieglewski, Jarosław Jurysta, Jacek Małecki. Po prawej: Medal Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej za opatentowany układ i metodę sterowania.

Prof. dr hab. inż. Zbigniew Krzemiński – Prezes Zarządu MMB Drives, członek zespołu B+R, mentor naukowy i twórca metod sterowania przekształtnikami energoelektronicznymi.

Zobacz efekt naszej pracy

Opracowany Aktywny Filtr Harmonicznych SiC 3,3kV o mocy 250 kVA na stanowisku testowym z obciążnicą programowalną generującą prądy wyższych harmonicznych w testowej sieci przemysłowej o zamkniętym obiegu energii w zakresie do 50-tej harmonicznej.

Wideo

Jaki problem rozwiązuje nasz projekt?

Aktualnie sieci przemysłowe średniego napięcia są narażone na zakłócenia pochodzące od falowników (inwerterów) dużej mocy pracujących w procesach przemysłowych, farmach fotowoltaicznych i farmach wiatrowych przyłączonych do sieci przemysłowych. Przyczyną zakłóceń jest praca tranzystorów IGBT z relatywnie niską częstotliwością przełączeń, rzędu 2kHz lub niższą - co powoduje generowanie do sieci szkodliwych prądów wyższych harmonicznych. Praca tranzystorów IGBT z częstotliwością 2kHz jest źródłem prądu 40-tej harmonicznej. Podobnie praca prostowników 24-pulsowych w ciężkich napędach przemysłowych jest źródłem prądów 47-mej oraz 49-tej harmonicznej. Prądy harmonicznych powyżej 31-szej nie są obecnie wogóle kompensowane w sieciach średniego napięcia. Powodem jest brak technologii szybkiego przełączania tranzystorów w oferowanych na rynku filtrach harmonicznych średniego napięciu. Prądy wyższych harmonicznych powodują szereg negatywnych skutków dla zasilanych z sieci średniego napięcia zakładów przemysłowych, lotnisk, dworców, szpitali, centrów danych i innych obiektów użyteczności publicznej. Do najbardziej uciążliwych skutków należą awarie obwodów sterowania, nieprawidłowe działanie aparatury zabezpieczającej, uszkodzenia izolacji kabli i transformatorów, nagrzewanie baterii kondensatorów oraz utrata komunikacji w systemach SCADA.

Opracowany w Projekcie Aktywny Filtr Harmonicznych o mocy 250 kVA ma konstrukcję falownika 9-poziomowego z ultra-szybkimi tranzystorami SiC. Może pracować w sieciach przemysłowych 3,3kV oraz 6kV. Dla uzyskania ultra-szybkiego przełączania tranzystorów SiC MOSFET bez towarzyszących tak szybkiemu przełączaniu niepożądanych zjawisk fizycznych natury kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) w Projekcie opracowano i zastosowano bezstratne układy łagodzenia stromości zmian napięcia du/dt tranzystorów SiC MOSFET. Innowacyjne w skali światowej rozwiązanie jest chronione zgłoszeniem patentowym.

Kto skorzysta z wyników projektu?

Wyniki projektu zostaną wdrożone do produkcji przez firmę MMB Drives Sp. z o.o.. Opracowany Aktywny Filtr Harmonicznych z szybkimi tranzystorami SiC realizujący filtrację wyższych harmonicznych oraz kompensację mocy biernej indukcyjnej/pojemnościowej stanowi ofertę dla zakładów przemysłowych, lotnisk, dworców, szpitali, centrów danych, magazynów energii i obiektów użyteczności publicznej narażonych na zakłócenia pochodzące od farm fotowoltaicznych i wiatrowych oraz ciężkich napędów przemysłowych - zapewniając wysoką niezawodność i wysoką jakość zasilania energią elektryczną.

Co było dla nas największym wyzwaniem w realizacji projektu?

Największym wyzwaniem w realizacji projektu było rozpoznanie i opanowanie szerokiego spektrum procesów fizycznych zachodzących w rzeczywistych sieciach przemysłowych średniego napięcia z przyłączonymi przekształtnikami energoelektronicznymi dużej mocy. Wyzwaniem było również opracowanie i uruchomienie stanowisk testowych z modelowymi sieciami przemysłowymi 3,3kV oraz 6kV zapewniających wysoką reprezentatywność uzyskanych wyników badań przemysłowych oraz eksperymentalnych prac rozwojowych.

Nasza rada dla innych Wnioskodawców

Wnioskodawcom radzimy precyzyjne wskazywanie we Wnioskach o projekty sposobów weryfikacji osiągnięcia zaplanowanych wskaźników oraz Kamieni Milowych, a także dbałość o wykazanie czystości patentowej proponowanych we wniosku rozwiązań i ochronę praw własności intelektualnej rozwiązań opracowanych w projektach.