EA025816B1 - Способ управления, устройство управления и мобильное устройство накопления электроэнергии - Google Patents

Способ управления, устройство управления и мобильное устройство накопления электроэнергии Download PDF

Info

Publication number
EA025816B1
EA025816B1 EA201400635A EA201400635A EA025816B1 EA 025816 B1 EA025816 B1 EA 025816B1 EA 201400635 A EA201400635 A EA 201400635A EA 201400635 A EA201400635 A EA 201400635A EA 025816 B1 EA025816 B1 EA 025816B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
current
signal
vector
components
block
Prior art date
Application number
EA201400635A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201400635A1 (ru
Inventor
Габор Фаркас
Original Assignee
Габор Фаркас
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Габор Фаркас filed Critical Габор Фаркас
Publication of EA201400635A1 publication Critical patent/EA201400635A1/ru
Publication of EA025816B1 publication Critical patent/EA025816B1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02J3/387—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу управления и устройству управления для определения составляющих управляющего напряжения инвертора, предназначенного для подачи питания к сети, в котором определяется направление (θ*) вектора напряжения сети, на основе активной и реактивной мощностей в сети определяются составляющие (i, i) опорного сигнала тока, составляющие (i, i) вектора Парка образуются путем преобразований Парка из составляющих (i, iи i), связанных с фазами тока инвертора, составляющие (i, i) опорного сигнала тока трансформируются в преобразованные составляющие (i, i) опорного сигнала тока на основе вектора направления (θ*), первый сигнал ошибки генерируется путем введения первой составляющей (i) вектора Парка и первой составляющей (i) преобразованного опорного сигнала тока в первый блок (77) вычитания, а второй сигнал ошибки генерируется путем введения второй составляющей (i) вектора Парка и второй составляющей (i) преобразованного опорного сигнала тока во второй блок (79) вычитания, сигналы ошибки направляются через блоки управления, каждый из которых содержит три параллельных тракта (81, 83 и 85) прохождения сигналов и выход, суммирующий выходы трактов (81, 83 и 85) прохождения сигнала, а составляющие (u, uи u) управляющего напряжения определяются на основе выходов (u, U) блоков управления путём обратного преобразования Парка. Кроме того, изобретение относится к мобильному устройству накопления электроэнергии, содержащему устройство управления.

Description

Изобретение относится к способу управления и устройству управления для определения составляющих управляющего напряжения инвертора, предназначенного для подачи питания к сети.
Кроме того, изобретение относится к мобильному устройству накопления энергии, содержащему устройство управления.
Уровень техники
Существует несколько известных подходов для управления инверторами, упомянутыми во введении. Известен инвертор, предназначенный для подачи питания к сети, так же как и решение, относящееся к управлению им, например, в патенте И8 2011/0133558 А1. Однако данный патент не охватывает управление, предназначенное для эффективного регулирования в случае наличия асимметричных и/или высших гармоник в напряжении сети.
Исходя из известных решений возникла необходимость создания способа управления и устройства управления, которые позволяют эффективно управлять, просты и имеют наименьшее число ошибок даже в случаях, упомянутых выше.
Описание изобретения
Основной задачей настоящего изобретения является создание способа управления и устройства управления, в которых устранены недостатки известных решений в максимально возможной степени.
Задачи изобретения могут быть решены с помощью способа по п.1 и устройства по п.3 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны ниже в виде примера со ссылкой на следующие чертежи, на которых фиг. 1 представляет блок-схему устройства преобразования тока, выполненного вместе с инвертором, содержащим устройство регулировки тока в соответствии с изобретением, фиг. 2 - блок-схему, иллюстрирующую определение направления вектора напряжения сети, фиг. 3 - блок-схему, иллюстрирующую известный способ управления, фиг. 4 - блок-схему, иллюстрирующую вариант осуществления способа управления и устройства управления в соответствии с изобретением, фиг. 5 - график, показывающий явление намагничивания, фиг. 6 - схему, иллюстрирующую мобильное устройство накопления электроэнергии с применением способа управления и устройства управления в соответствии с изобретением, фиг. 7 - схему, показывающую типовую реализацию одного элемента аккумуляторной батареи, используемой в качестве примера в устройстве, изображенном на фиг. 6, фиг. 8 - принципиальную электрическую схему, показывающую элементы одного блока, изображенного на фиг. 7.
Варианты осуществления изобретения
Центральный блок устройства, показанный на фиг. 1 и предназначенный для подачи питания к сети, является трехфазным инвертором 10 на основе двунаправленного БТИЗ (биполярного транзистора с изолированным затвором). Инвертор 10 подключен своей обмоткой постоянного тока (ИС), которая, как правило, является так называемым звеном постоянного тока на основе конденсаторов, к аккумуляторной батарее 12 через контактор постоянного тока (КОС) 18 и фильтр 20 защиты от помех постоянного тока.
При преимущественно модульном проектировании, т.е. устройства мобильного типа, целью было накопление по меньшей мере 1 МВт энергии и обеспечение 500 кВт на выходе. В устройстве в качестве примера могут быть использованы литиевые батареи с емкостью хранения 1000 А/ч. Из этих батарей по электронным и механическим причинам, например, 192 штуки могут быть соединены последовательно и могут заряжать аккумуляторную батарею 12. 192 батареи могут быть распределены, например, в шести блоках с набором батарей 4x8 в каждом блоке. Номинальное напряжение на клеммах типовой аккумуляторной батареи 12 составляет 192x3,3 В, т.е. около 630 В, а её номинальная емкость накопления составляет 630 кВт/ч. Данный блок подключен, например, через инвертор 10 (250 кВт) к сети 14. Если используются две такие аккумуляторные батареи 12, то емкость накопления достигает значения около 1,2 МВт/ч, а мощность на выходе инвертора составляет 500 кВт. В устройстве, показанном на фиг. 1, каждый инвертор 10 управляет (заряжает и разряжает) подключенной аккумуляторной батареей 12. Соответственно, нет необходимости подключать две аккумуляторные батареи 12 параллельно, и оба устройства могут работать независимо друг от друга, если это необходимо.
Инвертор 10 с трехфазным ШИМ интерфейсом (интерфейс на основе широтно-импульсной модуляции) (как правило, имеющим модуляцию 5 кГц) подключен через трехфазный синусоидальный фильтр 22 к первичной обмотке изолирующего трансформатора 24. Вторичная обмотка изолирующего трансформатора 24 подключена к сети 14 через фильтр 26 защиты от сетевых помех, контактор переменного тока (КАС) 28 и полупроводниковые предохранители 40.
На фиг. 1 показано, что полупроводниковые предохранители 40 используются также на других уча- 1 025816 стках устройства: на входе каждого блока аккумуляторных батарей 12, непосредственно в точке подключения к сети 14 и на проводах, идущих от сети 14 к блокам, каждый из которых содержит один инвертор 10. Каждый блок может быть отключен от сети 14 с помощью переключателей 32. Каждый блок аккумуляторных батарей 12 может быть отключен от любого блока устройства с помощью переключателей 30. Два блока устройства могут быть совместно отключены от сети 14 при помощи переключателя 34. Подключенная к проводу заземления защита от замыкания на землю 16 соединена с измерительным устройством батареи 12.
Блок 36, который отвечает за недопущение изолированной работы, также подключен к устройству, а работу упомянутого устройства можно контролировать посредством проводов 42. Блок 36 подключен к каждому блоку устройства и к сети 14 через полупроводниковые предохранители 40. Блок 36, который отвечает за недопущение изолированной работы, должен гарантировать, что если нет необходимости в подаче питания к сети 14 (например, соответствующая сеть неисправна), то данный блок устройства не должен подавать питание к сети 14. Через провода 42 в таких случаях он подает команду для управления, чтобы изолировать устройство. Внешнее дистанционное управление осуществляется путём подключения к устройству, например, с помощью оптического кабеля и так называемого протокола ΜΘΌΒυδ (Ьйр://еп.-№1к1реб1а.ог£/Мк1/МобЪи8). В целях соблюдения мер безопасности устройство имеет резервную защиту в случае сбоя последовательной связи (выходы и входы на основе реле).
В устройстве, показанном на фиг. 1, основной функцией инвертора 10 является переключение двунаправленных гальванически развязанных источников питания, например между сетью 14 низкого напряжения 400 В 50 Гц и аккумуляторной батареей 12. Эта схема гальванической развязки допускает произвольное число параллельных блоков сети 14. На фиг. 1 показано подключение двух блоков. В дополнение к основной функции инвертор 10 может обеспечить управление реактивной мощностью сети при условии, что способ управления и устройство управления используется в соответствии с изобретением.
Управление мощностью инвертора 10 заключается в следующем.
На блок-схеме, фиг. 3, видно, что на основании опорных сигналов активной и реактивной мощности, Рге£ и О.е£ соответственно, если известны измеренные допустимые значения напряжения сети, напряжение иатр1 на входе - то составляющая опорного сигнала цге£, связанная с активной составляющей тока, и составляющая опорного сигнала 1ч>ге£, связанная с реактивной составляющей тока, вычисляются. Эти составляющие опорного сигнала тока также используется для осуществления изобретения, показанного на фиг. 4.
Функция устройства 54 регулировки тока, показанного на фиг. 3, состоит в том, чтобы на основе токов ΐ1, ί2 и ί3, измеренных на выходе инвертора в каждой из фаз, гарантировать, что измеренные токи ΐ1, ί2 и ί3 и опорный сигнал тока, который определяется компонентами цге£ и 1ч,ге£, равны. Ток, измеренный на выходе инвертора, возвращается к устройству управления, для обеспечения обратной связи. Как будет показано в дальнейшем, на выходе устройства управления инвертор обеспечивает генерирование напряжений, и, следовательно, обратная связь осуществляется путем определения этих напряжений с последующей повторной подачей допустимых значений тока на устройство управления. Поскольку составляющие измеренного тока и составляющие опорного сигнала тока определены в разных системах координат, то необходимо преобразовать их в одну и ту же систему координат для сравнения, как показано в случае регуляторов тока на фиг. 3 и 4.
В соответствии с фиг. 1 трехфазный выход инвертора 10 подключается через синусоидальный фильтр 22 предпочтительнее к соединенной треугольником обмотке обычно изолирующего трансформатора 24 на 50 Гц. В результате такого выполнения устройства не могут протекать так называемые токи нулевой последовательности - за исключением случая замыкания на землю нескольких источников. Это также является следствием использования данной схемы - в связи с тем, что сумма трёх токов не может больше нигде протекать - поэтому фазовые токи ΐ1, ί2 и ί3 инвертора 10 не являются независимыми друг от друга, и поэтому они не могут управляться тремя независимыми регуляторами тока. Таким образом, в известных решениях используется управление в двухфазной (б-с|) системе координат; такой случай показан на фиг. 3.
Известным способом управления трехфазными инверторами напряжения, подключенными к сети, является управление в системе координат, связанной с направлением вектора напряжения сети. В системе координат напряжения сети параметры напряжения сети, т.е. его частота ω* и направление вектора θ*, определены в отфильтрованном виде, предпочтительно в соответствии с фиг. 2, с использованием фазовой автоматической подстройки частоты. На основании фиг. 2 составляющие щ и2 и и3 напряжения сети подвергаются преобразованию Парка известным способом с помощью блока 44 и, следовательно, можно получить составляющие их и иу вектора Парка, которые связаны с измеренным напряжением.
Из отобранных фактических значений, например из фактических значений напряжения сети, вектор Парка генерируется следующим образом.
Предполагается, что два элемента вектора Парка можно считать действительными и мнимыми частями комплексного числа
- 2 025816 где
2л·
Если эти части записать раздельно, то получим следующие выражения:
2/ 1 1 А 2|\/3 л/з = — и. —*и, —»и, 31 1 2 г 2 ’
и. = — ' 3 ♦ и,2 2 соответственно.
Отслеживая угол с помощью фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), получается угол 3* напряжения сети, рассчитанный без помех.
После того как составляющие их и иу вектора Парка преобразованы в полярной системе координат с помощью блока 46, могут быть получены амплитуда иатр1 и фаза 3 фактического значения напряжения сети. Фаза 3 подается на блок вычитания 52, который образует часть схемы фазовой автоматической подстройки частоты. На основании фиг. 2 схема фазовой автоматической подстройки содержит ΡΙ (пропорционально-интегральный) блок 48, на выходе которого появляется частота ω*. Выход блока 48 соединен с интегрирующим блоком 50, на выходе которого появляется направление вектора 3*. Данное направление возвращается в блок вычитания 52, и, соответственно, направление вектора 3*, определяемое фазовой автоматической подстройкой частоты, приближается к фазе напряжения сети, а ω* приближается к его частоте. Значение 3* является практически вычисленным без помех углом вектора напряжения сети. Как показано на фиг. 3, направление вектора 3* является входом блоков 60 и 70.
Согласно фиг. 3 управление выходным напряжением инвертора осуществляется известным устройством регулировки тока, которое описано ниже. Фазовые токи ц, ί2 и ί3, измеренные со стороны выхода переменного тока (АС) инвертора, преобразуются в ортогональной системе, т.е. вектор Парка генерируется с помощью блока 56. Составляющими вектора являются ίχ и 1у в соответствии с фиг. 3. Далее с помощью вектора направления 3*, связанного с напряжением сети и определяемого фазовой автоматической подстройкой частоты, вектор преобразуется в системе координат напряжения сети с помощью блока 60. Соответственно, из составляющих ίχ и 1у получаются составляющие С и ίφ которые являются значениями, соответствующими системе координат напряжения сети, и, следовательно, их можно сравнить с составляющими опорного сигнала тока цге£ и 1ч,ге£, полученными, как описано выше.
Регулировка тока осуществляется в соответствии с фиг. 3 для составляющих Ц и ί4 с помощью ΡΙ (пропорционально-интегральных) блоков 64 и 68 управления. Через блок 62 вычитания вход ΡΙ блока управления 64 получает разность между составляющей цге£ опорного сигнала тока, которая определяется исходя из активной мощности, и составляющей щ. Аналогично, через блок 66 вычитания вход ΡΙ блока 68 управления получает разность между составляющей 1ч,ге£ опорного сигнала тока, которая определяется из реактивной мощности, и составляющей ц. На основе обратной связи устройство 54 регулировки тока попробует минимизировать эти разности, т.е. минимизация может быть достигнута с помощью данного элемента управления, чтобы составляющие тока воздействовали на подачу в сеть составляющих опорного сигнала тока, которые рассчитаны из активных и реактивных мощностей. Соответственно, для регулирования значений напряжения и^1пу и ич,т„ инвертором необходимо, чтобы они появились на выходе блоков 64 и 68. Регулируемые значения напряжения ιι,ίιιιν и ич,т„ циклически меняются с помощью блока 70, используя направление вектора 3*, которое подается в качестве входного сигнала также на блок 60, в неподвижной системе координат, т.е. в системе координат, которая соответствует составляющей вектора Парка, которая генерируется блоком 56. Изменяя систему координат, исходя из составляющих напряжения и^щу и ич,ту, составляющие их,1Пу и иу,1Пу получаются в неподвижной системе координат в соответствии с описанным выше. Далее должна быть выбрана составляющая нулевой последовательности и0,1пу, например, путем применения так называемой модуляции с сохранением плоской вершины или пространственно-векторной модуляции [например, (Ай11а Ва1од1г Ι4ν;πι Уацай: Сои1го1 оГ р1ю1ое1ес1пс сопуепек, ЕЬЕКТКОТЕСН№кА 99: с. 24-26 (2006), Ьйр://тусйе.от1кк.Ьте.Ьи/бос/4000.бос]. Для составляющих их,ту, иу,1пу и и0,1пу обратное преобразование осуществляется с помощью блока 58, чтобы определить каждую составляющую напряжения щ,ту, и2,1пу и и3,1пу в системе координат, которая соответствует сети. Для генерации этих составляющих и1рпу, и2,1пу и и3,т„ на выходе инвертора необходимо убедиться, что инвертор обеспечивает обратную связь с сетью с соответствующими значениями тока с помощью управления напряжением. Поэтому на основе составляющих и1,1пу, и2,т„ и и3,1пу, а также уровня напряжения и2с в инверторе - уровня, который, как правило, соответствует напряжению аккумуляторной батареи рассчитываются коэффициенты заполнения б1, б2 и б3 для применения в полупроводниковых блоках инвертора, связанных с каждой фазой тока. С помощью полупроводниковых блоков генерируются функции напряжения от времени, необходимые для обратной связи, а значения коэффициентов заполнения преобразуются с помощью широтно-импульсного модулятора (ШИМ) в логические сигналы, пригодные для непосредственного управления БТИЗ. Данные функции напряжения от времени предпочтительно пода- 3 025816 ются в соответствии с фиг. 1 на синусоидальный фильтр, который изолирует высокочастотные составляющие.
Известный способ управления, представленный на основе фиг. 3 в идеальном случае, т.е. в случае напряжения сети, состоящего из симметричных и только основных гармоник и идеального возбудителя (т.е. если в устройстве, показанном, например, на фиг. 1, состоящем из инвертора, можно пренебречь нелинейностью магнитных блоков и задержкой переключения применяемых полупроводников), обеспечивает безотказное следование опорного сигнала в установившемся режиме подачи питания к сети. Если, тем не менее, напряжение сети содержит асимметрию и/или гармоники, то ток сети также будет нагружен асимметрией и/или гармониками. Устройство регулировки тока в соответствии с изобретением предназначено для уменьшения этих дополнительных эффектов, а осуществление представлено с помощью фиг. 4.
Так называемые резонансные регуляторы тока были разработаны для управления однофазными преобразователями, тем не менее, они также применяются для таких трехфазных топологий, где токи трех фаз инвертора являются независимыми (пример, так называемая топология 3Ρ+Ν) или частично независимыми (как правило, в случае трехуровневых инверторов, в топологиях без изоляции трансформатора).
Для трехфазной топологии, которая предотвращает возникновение тока нулевой последовательности, известные резонансные регуляторы тока не могут быть применены непосредственно. Для инвертора с трансформаторной развязкой, подключенного к блокам накопления энергии - аккумуляторным батареям, показанным на фиг. 1, сумма составляющих токов, связанная с тремя фазами инвертора, равна нулю даже для близлежащих значений, т.е. составляющие тока не являются независимыми друг от друга. Новизна способа управления и устройства управления в соответствии с изобретением состоит в том, что способ резонансного управления не применяется непосредственно для фазовых токов, а распространяется на регулирование трехфазных составляющих вектора - вектора Парка.
На фиг. 4 показан вариант осуществления устройства регулировки тока в соответствии с изобретением. Часть, выделенная вокруг пунктирной линией на фиг. 4, является устройством 76 регулировки тока. Устройство 76 регулировки тока имеет аналогичные входы по сравнению с известным устройством 54 регулировки тока (вместо цге£ и 1ч,ге£ оно использует значения 1х,ге£ и 1ч,ге£, преобразованные в неподвижной системе координат), и по аналогии с устройством 54 регулировки тока, оно предназначено для определения составляющих их,т„ и иу,т„ напряжения, что делает активным его выход, кроме того, оно выполняет управление, которое отличается и гораздо более эффективно по сравнению с известным устройством 54 регулировки тока.
В варианте осуществления на фиг. 4 составляющие ίχ и 1у вектора Парка генерируются с помощью блока 72 из фазовых токов ΐ1, ί2 и ί3. Кроме того, так называемая η-составляющая, т.е. составляющая нулевой последовательности также определена. Составляющей нулевой последовательности должна быть обязательно равна нулю в случае топологии основной схемы, применяемой для устройства регулировки тока в соответствии с изобретением, и поэтому нет необходимости рассматривать его управление, и в большей мере она может быть использована только для защитной функции (мониторинг замыкания на землю). Поэтому устройство 76 регулировки тока применяется для составляющих х и у вектора Парка. Устройство 76 регулировки тока. по аналогии с устройством 54 регулировки тока, которое использует значения б-с| системы координат, включает пропорционально-интегральные блоки, однако в топологии существенно отличается от устройства 54 регулировки тока. В устройстве регулировки тока в соответствии с изобретением интегрирующая схема практически разделена на две части, в зависимости от того, какая - синусоидальная или косинусоидальная - корректирующая переменная необходима относительно сигнала синхронизации сети.
В соответствии с вышеупомянутым выше способ согласно изобретению осуществляется в соответствии с нижеследующим, с использованием обозначений на фиг. 3 и 4. Во-первых, направление вектора θ* напряжения сети определено, например, как показано на фиг. 2. Далее на основе активной мощности (Рге£) и реактивной мощности (Цге£) сети определяются составляющие (цге£, 1ч,ге£) опорного сигнала тока, и на основе составляющих (ΐ1, ί2 и ί3) фазовых токов инвертора, составляющие (ίχ и 1у) вектора Парка генерируются путем преобразований Парка. С помощью способа в соответствии с изобретением, кроме того, составляющие (цге£, 1ч,ге£) опорного сигнала тока трансформируются на основе направления вектора θ* в преобразованные составляющие (цге£, цге£) опорного сигнала тока. Далее первый сигнал ошибки генерируется путем введения первой составляющей (ίχ) вектора Парка и первой составляющей (1х,ге£) преобразованного опорного сигнала тока в первый блок 77 вычитания, а второй сигнал ошибки генерируется путем введения второй составляющей (1у) вектора Парка и второй составляющей (1у,ге£) преобразованного опорного сигнала тока во второй блок 79 вычитания. Сигналы ошибки направляются через блоки управления, каждый из которых содержит три параллельных тракта 81, 83 и 85 прохождения сигналов и выход, суммирующий выходы трактов прохождения сигнала 81, 83 и 85. На фиг. 4 показано, что из трактов 81, 83 и 85 прохождения сигнала сигнал ошибки направляется через пропорциональный регулятор 78 в тракт 81 прохождения сигнала, а в тракте 83 прохождения сигнала сигнал ошибки направляется через первый
- 4 025816 блок 80, который умножает его на сокЗ*, через блок 82 интегрирования, а затем через второй блок 84, который также умножает его на сокЗ*. В тракте 85 прохождения сигнала сигнал ошибки направляется аналогичным образом через тракт 83 прохождения сигнала, т.е. в тракт 85 прохождения сигнала через первый блок 86, умножающий сигнал ошибки на δίηθ*, через блок 88 интегрирования и через второй блок 90, который умножает на δίηθ*. Кроме того, с помощью способа в соответствии с изобретением на основе выходов (их,т„ и иу,ту) блока управления, которые получаются из блоков 92 и 94 суммирования, составляющие (И1,ту, и2,т„ и и3,ту) управляющего напряжения определяются с помощью обратного преобразования Парка.
Соответственно, устройство регулировки тока 76 отличается от устройства регулировки тока 54 по способу расчета составляющих их,т„ и иу,т„ корректирующего сигнала, генерируемого инвертором на основе составляющих ίχ и 1у в системе координат, которая также называется ортогональной. Учитывая подблоки, продемонстрированные с помощью описания способа в соответствии с изобретением, устройство управления, показанное на фиг. 4, работает весьма успешно, как описано ниже.
В соответствии с управлением, имеющим три тракта прохождения сигнала и включающим пропорционально-интегральные регуляторы, составляющие их,т„ и иу,т„ приближаются и сходятся с соответствующими значениями в процессе способа управления. Точная сходимость обеспечивается умножением на ^δθ* и δίηθ*, которое используется в каждом тракте прохождения сигнала, потому что временная зависимость направления вектора напряжения сети входит в ^δθ* и δίηθ*. θ*, как правило, меняется со временем медленно.
Вследствие обратной связи выходы каждого тракта прохождения сигнала сходятся к косинусоидальному и синусоидальному члену составляющей (их,т„ или иу,ту), которая предназначена для генерации, при этом сигнал ошибки уменьшается. За счет уменьшения сигнала ошибки все меньший и меньший сигнал, т.е. сигнал, который стремится к нулю, появляется на выходе тракта 81 прохождения сигнала вследствие пропорционального управления. С другой стороны, блоки 82 и 88 интегрирования в трактах 83 и 85 прохождения сигнала ведут себя следующим образом. Чем больший сигнал ошибки, поступающий с выхода блока 77 вычитания, сводится к нулю, тем более точным будет то, что даже при умножении на ^δθ* и δίηθ*, сигнал, стремящийся к нулю, получится на входе блоков 82 и 88 интегрирования. Если сигнал на входе блоков интегрирования 82 и 88 равен нулю с хорошим приближением, то сигнал на их выходе не изменяется по сравнению со значением, которое было согласовано ранее. Следовательно, при уменьшении сигнала ошибки сигнал на выходе блоков интегрирования 82 и 88 становится более устойчивым. Сигналы, появляющиеся на этих выходах, умножаются на ^δθ* и δίηθ* в трактах 83 и 85 прохождения сигнала. Если постоянные значения, переданные блоками 82 и 88 интегрирования, умножаются на ^δθ* и δίηθ*, то получается практически постоянный корректирующий сигнал, поскольку в результате суммирования сигналов из трех трактов 81, 83 и 85 прохождения сигналов и вследствие приближения сигнала ошибки к нулю, тракт 81 прохождения сигнала обеспечивает меньший прирост. В установившемся режиме, когда сигнал на выходе тракта 81 прохождения сигнала равен нулю, временная зависимость корректирующего сигнала приводится в соответствии с ^δθ* и δίηθ*, а связанные с ними амплитуды являются выходами блоков 82 и 88 интегрирования. Два блока интегрирования, используемые для каждой составляющей их,т„ и иу>1ту, включены в соответствии с вышеупомянутым рассмотрением, так, что в установившемся режиме ток сети находится в зависимости от опорного сигнала, безошибочного даже в случае асимметрии напряжения сети. Двукратное умножение на ^δθ* и δίηθ* является предпочтительным, потому что в результате медленного изменения это умножение может быть практически передано перед интегралом, созданным блоком интегрирования, а в идеальном случае, следовательно, один и тот же постоянной множитель суммы ^δ2θ* и δίη2θ*, равный единице, фактически получен в двух трактах прохождения сигнала. Естественно, что это условие не всегда выполняется вследствие временной зависимости θ*, тем не менее, это приближение может хорошо применяться даже в неидеальном случае.
В связи с тем, что устройство предназначено для подачи питания в сеть, то вследствие отклонений, возникающих, например, в результате нелинейности магнитных элементов или запаздывания переключения полупроводников, возникают гармоники, которые могут быть компенсированы преимущественно на основе упомянутого выше в соответствии с одним из вариантов осуществления устройства и способом согласно изобретению.
Изменяя расположение на фиг. 4, гармоники могут быть устранены следующим образом. Для устранения гармоник такие блоки управления должны быть установлены между каждым блоком вычитания, а выходные значения (их,т„ или иу,ту) в соответствующих трактах прохождения сигналов, в том числе осуществляется умножение ^δ(ηθ*) и δίη(ηθ*), где η - это порядок гармоник, предназначенных для компенсации. Поскольку расположение характеризуется шестикратной симметрией (три фазы и зеркальная симметрия), то гармоники т±1 являются характерными, где т = 6, 12, 18 ... соответствуют симметрии. Таким образом, желательно выполнять компенсацию, т.е. интегрировать соответствующие блоки управления для, по меньшей мере, 5-й, 7-й, 11-й и 13-й гармоники, потому что они играют важную роль вследствие симметрии.
- 5 025816
На уровне мощности трансформатора с частотой сети, подробно описанной в соответствии с фиг. 1, несколько процентов от номинального тока составляет ток намагниченности. Это также означает, что даже постоянная составляющая тока в несколько десятков процентов с помощью катушек трансформатора может привести к существенной намагниченности трансформатора. Поскольку ток трансформатора регулируется, данная постоянная составляющая тока будет примерно совпадать с погрешностью смещения датчика тока. Во всем температурном диапазоне данная погрешность обнаружения вызывает недопустимо высокую намагниченность. Погрешность многофункционального датчика тока на основе эффекта Холла может достигать даже 1% в пределах измерений. Поскольку верхний предел диапазона измерений, как правило, намного превышает номинальный ток (в результате отклонения пикового/эффективного значения и вследствие возможности измерения динамического отклонения), поэтому, если ток намагниченности составляет 4% от номинального тока (характеристика трансформатора более 100 кВт), то смещение в потоке может достигать даже 50%, и, следовательно, преобразователь будет непригодным для использования.
Чтобы решить проблему намагниченности, два основных способа широко используются в промышленности. В соответствии с первым способом неточность измерения тока просто уменьшается путем интегрирования точного датчика минимального тока со смещением (индукционная технология). Эти датчики тока влекут за собой существенные дополнительные расходы. Вторым решением является шунтирующее сопротивление на основе точных измерений тока. Поскольку интегрирование шунта в схеме вызывает дополнительные потери, поэтому, как правило, сопротивление первичной обмотки трансформатора используется в качестве шунта. В этом случае в дополнение к необходимым измерениям постоянной составляющей тока в мВ имеются основные гармоники (50 Гц) напряжения в несколько сотен вольт, однако они могут быть удалены из измеренного сигнала с помощью многоступенчатого фильтра нижних частот, который содержит соответствующие точные операционные усилители. Поскольку постоянная составляющая тока может возникать теоретически также на вторичной обмотке, это измерение должно быть выполнено на обеих обмотках.
Условия временного интервала, характеризующие намагничивание трансформатора, могут выполняться на основе графика на фиг. 5. Ток ίμ намагниченности трансформатора не является синусоидальным током, даже при отсутствии отклонения намагничивания, и характеризуется значительными искажениями по сравнению с синусоидальным сигналом, особенно в области переходов в нулевое состояние напряжения и1 катушки (когда в железе появляется максимальная индукция). Степень отклонения от синусоидального сигнала становится асимметричной в результате отклонения намагничивания, вызванной постоянной составляющей тока. Данная асимметрия может быть обнаружена путем определения второй гармоники тока ίμ намагничивания. В соответствии с фиг. 5 намагничивание проявляется в положительном направлении, и поэтому после положительной полуволны напряжения и1 обмотки можно наблюдать асимметричное увеличение тока ίμ намагничивания. Поскольку в устройстве, которое предназначено для подачи питания к сети и показано на фиг. 1, измерение тока выполняется на обеих обмотках трансформатора 24, вследствие выполнения устройства, показанного на фиг. 1, ток ίμ намагничивания может быть определен известным способом, в дополнение к этому - независимости отклонения от используемого датчика тока - возможно достаточно точное определение его второй гармоники (которая является составляющей οοδ(2ωΐ) на фиг. 5), на основе которой постоянная составляющая тока может быть исключена. Ток намагничивания можно рассчитать в соответствии со значением, уменьшенным до первичного, например, для фазы 1 • _· _Δν· ν к, Νρ 1'3
Для типичной компенсации на основе датчика тока (например, датчики серии ЬЛ компаниипроизводителя ЬЕМ), погрешность вследствие нелинейности составляет приблизительно на один порядок ниже, чем погрешность измерения постоянного тока, и, следовательно, вторая гармоника тока может быть определена примерно на один порядок точнее, чем значение постоянной составляющей тока. Постоянная составляющая тока исключается в соответствии с нижеследующим. Ток ίμ намагничивания усредняется путем умножения на οοδ(2ωΐ); на основании результата усреднения можно сделать вывод о величине постоянной составляющей тока. В случае, который соответствует фиг. 5, где насыщение наступает при отрицательном переходе в нулевое состояние напряжения фазы, среднее значение произведения тока намагничивания, рассчитанного в соответствии с упомянутым выше, и функция οοδ(2ωΐ) будут положительными. Генерирования среднего значения осуществляется с помощью фильтра нижних частот с большой постоянной времени (в секундном диапазоне). Среднее значение, полученное для каждой фазы, является средним преобразованным значением Парка. С использованием постоянной составляющей тока, составляющие их>ту и иу>ту, полученные в соответствии со способом управления, или даже составляющие ΐ1 ί2 и ί3 тока, полученные после обратной связи, могут быть скорректированы. Учитывая влияние постоянной составляющей тока, пропорциональный резонансный регулятор функционирует как пропорциональное звено, а эти два подхода являются идентичными согласно теоретическому аспекту. В ходе осуществления значения компенсации, которые модифицируют составляющие их,т„ и иу,ту, получаются пу- 6 025816 тем умножения на пропорциональный коэффициент с отрицательным значением, пропорционально преобразованным средним значениям Парка.
Особое преимущество данного способа состоит в том, что он исключает отклонение намагничивания трансформатора даже в том случае, когда постоянная составляющая тока не генерируется с помощью устройства, тем не менее, постоянная составляющая тока появляется на обмотке сети, например, вследствие асимметричной работы выпрямителя большой мощности.
Фиг. 6 представляет блок-схему высокомощного мобильного устройства накопления электроэнергии с длительным сроком службы и литиево-ионными батареей. Устройство предназначено для неоднократного накопления и подачи большого объема электроэнергии, является малогабаритным и может стать неотъемлемой частью интеллектуальной сети в качестве расширяемого накопителя электроэнергии, который может быть установлен в любой точке сети. Следующие преимущества могут быть связаны с его применением:
усиление сети распределения, поскольку трудно планировать производителей и потребителей электроэнергии;
усиление сети электропередачи, поскольку трудно планировать производителей и потребителей электроэнергии;
после капитального аварийного отключения питания оно выполняет функции блока выработки электроэнергии, который позволяет перезапустить систему;
оптимизация затрат на производство электроэнергии;
сдвиг введения возобновляемых источников энергии по времени, чтобы уменьшить отклонения от графика и/или для целей ценового прогнозирования;
включение сдвига разработок сети (электропередачи, распределения) во времени;
включение сдвига разработок сети (электропередачи, распределения) для сетевой организации и потребителя;
стабилизация производства: сглаживание производственных колебаний, которые обусловлены короткими периодами изменений первичных возобновляемых источников энергии;
блоки регулировки в целях улучшения эксплуатационной надежности (розничные потребители) и коэффициент использования сети электропередач;
обеспечение резервной мощности в целях контроля;
повышение надежности и улучшение качества для крупных потребителей; повышение надежности для розничных потребителей; влияние на крутизну наклона управления; источник энергии для потребления на подстанции;
снижение влияния критических параметров, которые влияют на электропередачу;
обеспечение регулирования напряжения/реактивной мощности с помощью производства/потребления реактивной мощности;
предоставление резервного источника электроснабжения для небольших компаний, требующих высокую бесперебойность работы (например, группа серверов);
предоставление резервного источника электроснабжения для крупных компаний, требующих высокую бесперебойность работы (например, переработка алюминия, производство автомобилей);
арбитражные операции с энергией - расчет заводской цены.
Устройство представляет собой мобильное устройство с индивидуальной сборкой для накопления и передачи электрической энергии 1 МВт/ч много тысяч раз. Из разряженного состояния полная зарядка и полная разрядка из заряженного состояния могут происходить в течение 2 ч в трехфазной сети 0,4 кВ с помощью двух двунаправленных инверторов (выход: 250 кВт каждый) в соответствии с изобретением. Предпочтительно, чтобы инверторы были расположены в корпусе, который реализует доступ с двух сторон и, следовательно, простое управление, а при необходимости еще и обслуживание. Батареи 384 ЫУРеР04 с ёмкостью 1000А/ч в каждой в устройстве управляются с помощью блока ВМЗ (система управления аккумуляторными батареями), который способен анализировать уровень заряда батарей и компенсировать заряд одновременно.
Исполнение, показанное на фиг. 6, осуществляется в отсеке 102, и поэтому он может быть установлен в любом месте и может перевозиться на вращающихся колесах. Это применение решает дилемму стационарной установки, фиксированного выхода, больших инвестиционных накопителей, таких как, например, аккумулирующая гидроэлектростанция или накопитель энергии сжатого воздуха. Устройство является модульным и может быть реализовано в произвольных размерах путем сборки ее основных составляющих, т.е. аккумуляторных батарей при необходимости.
Устройство содержит двунаправленный инвертор 104 мощностью 250 кВт. Основной его функцией является переключение двунаправленных гальванически развязанных источников питания между сетью распределения низкого напряжения 400 В 50 Гц и литиево-ионной батареей. Вследствие реализованного схемного подхода модули произвольного числа и выход могут быть подключены параллельно сети. В дополнение к основной функции инвертор также в состоянии обеспечивать измерение реактивной мощности сети. Вследствие ее двунаправленной конструкции инвертор 104 может работать как в качестве
- 7 025816 инвертора постоянного тока в переменный ток, так и в качестве зарядного устройства переменного/постоянного тока.
Инвертор 104 имеет следующие режимы работы:
отключенное состояние: магнитное реле между схемой преобразователя и сетью и между схемой преобразователя и аккумуляторной батареей выключено;
режим ожидания: магнитное реле между схемой преобразователя и сетью и между схемой преобразователя и аккумуляторной батареей включено, а инвертор может запускаться автоматически в течение 1 мс после получения внешней команды или действовать в соответствии с конкретным событием;
рабочее состояние: инвертор находится в зависимости от опорного сигнала активной и реактивной мощности, принимаемого от контролирующей системы.
Инвертор 104 принимает опорный сигнал активной и реактивной мощности от контролирующей системы. В зависимости от знака это может означать зарядку аккумуляторной батареи (активный выпрямительный режим) или подачу питания в сеть. В случае обоих режимов работы преобразователь использует сеть с синусоидальным током.
Преимуществом данного варианта осуществления является то, что опорный сигнал, полученный от контролирующей системы, может быть изменен с помощью блока регулировки, если зависимое от напряжения сети изменение реактивной мощности разрешено и происходит падение напряжения, или если выполнение управляющего сигнала реактивной мощности может привести к чрезмерному увеличению напряжения фазы. Если опорный сигнал активной и реактивной мощности не может быть обеспечен в результате ограничения тока инвертора, то преимущественно реактивная мощность имеет более высокий приоритет.
Используемыми регуляторами тока являются резонансные регуляторы, работающие в системе координат х-у, преимущество которых, в отличие от стандартного регулирования в системе координат ά-ц в соответствии с вышеупомянутым рассмотрением, состоит в том, что они способны осуществлять точную регулировку тока даже в случае асимметричного напряжения сети.
Защита устройства обеспечивается интегрированными средствами защиты, например, в случае перегрузки по току, перегрузки по напряжению или при высокой температуре, в том числе устройство также имеет резервные средства защиты для сравнения значений измеренного и рассчитанного напряжения, значений тока и мощности. Еще одно преимущество состоит в том, что осуществляемое регулирование также включает в себя функции защиты, предназначенные для составляющих сети низкого напряжения и предусмотренные для подачи питания на микроэлектростанции, среди которых необходимые свойства напряжения и частоты, защита от изменения частоты, защита от удаленного короткого замыкания, а также регулирование длительного и кратковременного падения напряжения.
В отсеке 102 помимо блоков 106 кондиционирования воздуха, стеллажей 108 для аккумуляторных батарей, шкафа 110 для хранения для безопасности и охраны здоровья работающего персонала и для надежной работы располагаются шкаф 112 управления и распределительный шкаф 114 переменного тока.
В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 6 и в соответствии с изобретением, показана схема ВМ§, описанная на фиг. 7 и 8. ВМ§ является неотъемлемым элементом системы литиево-ионных батарей. Система ВМ§ позволяет регулировать уровни напряжения на элементах, предотвращает падение напряжения элемента ниже определенного уровня или его рост выше определенного уровня, регулирует ток заряда и ток разряда и защищает элементы от нагрева. Минимальный уравнительный ток ВМ§ составляет примерно 10А, ток холостого хода равен <100 μΑ, он имеет оптический препроцессор, топология локально распределена, тепло рассеивается на аккумуляторной батарее, а наибольшее количество элементов, которыми можно управлять, составляет в качестве примера 65534.
В представленном варианте осуществления изобретения из микроконтроллеров модуля 116 ВМ§ связь управляется через схему сдвига уровня, и, следовательно, в случае возможного обрыва провода между элементами она защищает схемы от оплавления. Это может произойти, поскольку в случае обрыва кабеля или ошибки контакта полное напряжение комплекта аккумуляторных батарей появляется в двух точках разомкнутого контакта. Поскольку схемы работают только при низком напряжении, они мгновенно повреждаются, если на них подается высокое напряжение. Вследствие наличия защитной цепи схемы сдвига уровня не может появиться ток разрушения важного электронного оборудования.
Выделяемое тепло при пассивной стабилизации преимущественно направляется к отрицательному выходу аккумуляторной батареи, который способен рассеивать значительный объем тепла. Тепловыделяющий блок основан на конструкции РЕТ (полевых транзисторов), которая передает тепло через РЕТ и через медную печатную плату.
Блоком управления в сборке является модуль связи, входящий в состав комплекта элементов. Он поддерживает контакт с наружным пространством и соединен последовательно с первым модулем 116 ВМ§. Связь между блоком управления в сборке и наружным пространством может также осуществляться через оптический кабель, который предоставляет системе более высокую безопасность.
В зависимости от типа аккумуляторной батареи 118, ее температура может быть измерена даже в непосредственной близости от положительного полюса с помощью датчика 120 измерения температуры, установленного в схеме. Это упрощает производство в дополнение к тому, что тепло появляется на вы- 8 025816 ходах очень быстро. Датчик измерения температуры устанавливается под крышкой аккумуляторных батарей 118.
Исходящая/входящая связь обеспечивается, например, с помощью стандартного протокола К.8232. Исходящая и входящая связь обеспечивают связь между блоками управления элементами. В нормальных условиях напряжение только одного элемента может появиться на нагрузках, например, с 2,5 до 4,2 В (литий-ионный), если же кабельная проводка элемента разорвана, то может появиться напряжение всей сборки, и, следовательно, схема сдвига уровня связи рассчитывается преимущественно при напряжении 600 В.
ΒΜδ переключается преимущественно с помощью переключателя 124 на полевом транзисторе.
Изобретение, конечно, не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, которые детально описаны выше, тем не менее, другие варианты, модификации и изменения возможны в рамках приоритета, испрашиваемого в формуле изобретения. Устройство управления в соответствии с данным изобретением осуществляет каждый этап способа с помощью таких блоков, которые могут быть реализованы либо в аппаратной, либо в программной форме, и, кроме того, каждый блок может быть реализован совместно или отдельно в виде нескольких частей.

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ управления для определения составляющих (и1>ту, и2,т„ и и3,ту) управляющего напряжения инвертора (10, 104), предназначенного для подачи питания к сети (14), в котором определяют направление (θ *) вектора напряжения сети (14), на основе активной мощности (Ргег) и реактивной мощности (О,-ег) в сети (14) определяют составляющие (1дгег, 1ч,гег) опорного сигнала тока и составляющие (ίχ, 1У) вектора Парка формируют путем преобразований Парка из составляющих (ц, ί2 и ί3), связанных с фазами тока инвертора (10, 104), отличающийся тем, что выполняют преобразование составляющих (цге£, 1ч,ге£) опорного сигнала тока в преобразованные составляющие (1х>ге£, 1У,гег) опорного сигнала тока на основе направления (θ*) вектора, генерируют первый сигнал ошибки путем введения первой составляющей (ίχ) вектора Парка и первой составляющей (1х,ге£) преобразованного опорного сигнала тока в первый блок (77) вычитания и генерируют второй сигнал ошибки путем введения второй составляющей (1У) вектора Парка и второй составляющей (1у,геГ) преобразованного опорного сигнала тока во второй блок (79) вычитания, направляют сигнал ошибки через блоки управления, каждый из которых содержит три параллельных тракта (81, 83 и 85) прохождения сигналов и выход, суммирующий выходы трактов (81, 83 и 85) прохождения сигнала, причём из трех трактов (81, 83 и 85) прохождения сигнала в первом тракте (81) прохождения сигнала сигнал ошибки направляют через пропорциональный контроллер (78), во втором тракте (83) прохождения сигнала сигнал ошибки направляют через первый блок (80), который умножает его на косинус направления (θ*) вектора, и блок (82) интегрирования, а затем через второй блок (84), который также умножает его на косинус направления (θ*) вектора, и в третьем тракте (85) прохождения сигнала сигнал ошибки направляют через первый блок (86), умножающий его на синус направления (θ*) вектора, и блок (88) интегрирования, затем через второй блок (90), который также умножает его на синус направления (θ*) вектора, и определяют составляющие (щ,™, и2,т„ и и3,ту) управляющего напряжения на основе выходов (их,ту, иУ>ту) блоков управления путем обратного преобразования Парка.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят измерения тока на обеих обмотках трансформатора (24), подключенного к инвертору (10, 104), определяют ток (ίμ) намагничивания и его второй гармоники на основе измерений, усредняют ток (ίμ) намагничивания, умноженного на вторую гармонику, определяют значения постоянной составляющей тока в соответствии с результатом усреднения и корректируют выходы (их>ту и иУ>ту) блоков управления или составляющих (Ц, ί2 и ί3) тока, полученных после обратной связи с постоянной составляющей тока.
  3. 3. Устройство управления для определения составляющих (щ^, и2>ту и и3>ту) управляющего напряжения инвертора (10, 104), предназначенного для подачи питания к сети (14), для осуществления способа по п.1, включающее в себя блок, предназначенный для определения направления вектора напряжения сети (14), блок, предназначенный для определения на основе активной (Рге£) и реактивной (Оге£) мощностей в сети (14) составляющих (цге£, 1ч,гес) опорного сигнала тока, и блок, предназначенный для генерирования составляющих (ίχ, 1У) вектора Парка путем преобразований Парка из составляющих (ίμ ί2 и ί3), связанных с фазами тока инвертора (10, 104), отличающееся тем, что дополнительно содержит блок, предназначенный для преобразования составляющих (цге£, 1ч,ге£) опорного сигнала тока в преобразованные составляющие (1х>ге£, Цгес) опорного сигнала тока на основе направления (θ*) вектора,
    - 9 025816 блок, предназначенный для генерирования первого сигнала ошибки путем введения первой составляющей (ΐχ) вектора Парка и первой составляющей (ίχ,Γβί) преобразованного опорного сигнала тока в первый блок (77) вычитания и для генерирования второго сигнала ошибки путем введения второй составляющей (ΐγ) вектора Парка и второй составляющей (1у,Гег) преобразованного опорного сигнала тока во второй блок (79) вычитания, блоки управления, каждый из которых содержит три параллельных тракта (81, 83 и 85) прохождения сигналов и выход, суммирующий выходы трактов (81, 83 и 85) прохождения сигнала, причем из трех трактов (81, 83 и 85) прохождения сигнала в первом тракте (81) прохождения сигнала сигнал ошибки направляется через пропорциональный контроллер (78), во втором тракте (83) прохождения сигнала сигнал ошибки направляется через первый блок (80), который умножает его на косинус направления (θ*) вектора, и блок (82) интегрирования, а затем через второй блок (84), который также умножает его на косинус направления (θ*) вектора, и в третьем тракте (85) прохождения сигнала сигнал ошибки направляется через первый блок (86), умножающий его на синус направления (θ*) вектора, и блок (88) интегрирования, затем через второй блок (90), который также умножает его на синус направления (θ*) вектора, и блок, предназначенный для определения составляющих (ицпу, и2,;пу и и3,;пу) управляющего напряжения с помощью обратного преобразования Парка на основе выходов (их,;пу, иу,;пу) блоков управления.
  4. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что содержит устройство, предназначенное для выполнения измерения тока на обеих обмотках трансформатора (24), подключенного к инвертору (10, 104), блок, предназначенный для определения тока (ΐμ) намагничивания и его второй гармоники на основе измерений, блок, предназначенный для усреднения тока (ΐμ) намагничивания, умноженного на вторую гармонику, блок, предназначенный для значения постоянной составляющей тока в соответствии с результатом усреднения, и блок, предназначенный для коррекции выходов (их,;пу и иу,;пу) блоков управления или составляющих (ΐχ, ΐ2 и ΐ3) тока, полученных после обратной связи с постоянной составляющей тока.
  5. 5. Мобильное устройство накопления электроэнергии, отличающееся тем, что включает в себя устройство управления в соответствии с п.3 или 4.
EA201400635A 2012-06-07 2013-06-07 Способ управления, устройство управления и мобильное устройство накопления электроэнергии EA025816B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HUP1200343 2012-06-07
PCT/HU2013/000055 WO2013182866A2 (en) 2012-06-07 2013-06-07 Control method, control device and mobile electric power storage apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201400635A1 EA201400635A1 (ru) 2015-01-30
EA025816B1 true EA025816B1 (ru) 2017-01-30

Family

ID=89662998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201400635A EA025816B1 (ru) 2012-06-07 2013-06-07 Способ управления, устройство управления и мобильное устройство накопления электроэнергии

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9209711B2 (ru)
EP (1) EP2812974B1 (ru)
CN (1) CN104541428B (ru)
EA (1) EA025816B1 (ru)
HU (1) HUE031425T2 (ru)
WO (1) WO2013182866A2 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10826322B2 (en) * 2013-06-14 2020-11-03 Abb Schweiz Ag Systems and methods for grid interactive UPS
DE102013222452A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-07 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
CN108093667B (zh) * 2015-05-05 2020-02-21 Abb瑞士股份有限公司 针对电气转换器的混合控制方法
DE102015215878A1 (de) * 2015-08-20 2017-02-23 Robert Bosch Gmbh Schutzvorrichtung für eine elektrische Last, Spannungskonverter mit einer Schutzvorrichtung und Verfahren zum Schutz einer elektrischen Last
DE102016105662A1 (de) 2016-03-29 2017-10-05 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz mit einem Windpark sowie Windpark
DE102016106215A1 (de) 2016-04-05 2017-10-05 Wobben Properties Gmbh Verfahren sowie Windenergieanlage zum Einspeisen elektrischer Leistung
US20180285546A1 (en) * 2017-04-02 2018-10-04 Robert Greenberg Token
US10153712B2 (en) * 2017-05-15 2018-12-11 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Circulating current injection control
JP6892344B2 (ja) * 2017-07-20 2021-06-23 ニチコン株式会社 パワーコンディショナシステム
EP3442089B1 (en) * 2017-08-11 2020-06-17 HELLA GmbH & Co. KGaA Dual active bridge control circuit for use with unbalanced grid voltages
US10270327B1 (en) * 2017-10-13 2019-04-23 Deere & Company Voltage sensor-less position detection in an active front end
US10295581B2 (en) 2017-10-13 2019-05-21 Deere & Company Voltage sensor-less position detection in an active front end
RU186143U1 (ru) * 2018-08-31 2019-01-11 Акционерное общество "Концерн "Научно-производственное объединение "Аврора" Устройство электронной защиты
CN112997395B (zh) * 2018-11-14 2024-01-02 东芝三菱电机产业***株式会社 电力转换装置
WO2020116338A1 (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 ローム株式会社 電力変換装置及びその制御装置
RU2734585C1 (ru) * 2019-12-11 2020-10-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ определения параметров распределительной сети 0,4 кВ
AU2021342362B2 (en) * 2020-09-11 2024-05-02 Ihi Corporation Power adjustment method and power adjustment device
CN112491075B (zh) * 2020-11-24 2022-07-05 宁波伟吉电力科技有限公司 一种新型储能逆变器控制装置及其控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1770850A1 (en) * 2005-10-03 2007-04-04 ABB Schweiz AG Systems of parallel operating power electronic converters
GB0523087D0 (en) * 2005-11-11 2005-12-21 Alstom Power Conversion Ltd Power converters
EP2534748B1 (de) * 2010-02-11 2018-10-17 Siemens Aktiengesellschaft Regelung eines modularen umrichters mit verteilten energiespeichern mit hilfe eines beobachters für die ströme und einer schätzereinheit für die zwischenkreisenergie
CN101950972B (zh) * 2010-10-22 2012-05-30 湖南大学 一种基于快速等效电纳计算的svc复合控制方法
US8659923B2 (en) * 2011-02-15 2014-02-25 Drs Test & Energy Management, Llc System and method for converting AC power to DC power using sensorless field oriented control

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M M AMIN ; O A MOHAMMED: "Development of High-Performance Grid-Connected Wind Energy Conversion System for Optimum Utilization of Variable Speed Wind Turbines", IEEE TRANSACTIONS ON SUSTAINABLE ENERGY, IEEE, USA, vol. 2, no. 3, 1 July 2011 (2011-07-01), USA, pages 235 - 245, XP011383266, ISSN: 1949-3029, DOI: 10.1109/TSTE.2011.2150251 *
M. MOLINAS ; J.A. SUUL ; T. UNDELAND: "Wind farms with increased transient stability margin provided by a STATCOM", CONFERENCE PROCEEDINGS. IPEMC 2006. CES/IEEE 5TH INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE 14-16 AUG. 2006 SHANGHAI, CHINA, IEEE, CONFERENCE PROCEEDINGS. IPEMC 2006. CES/IEEE 5TH INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL , 14 August 2006 (2006-08-14), Conference Proceedings. IPEMC 2006. CES/IEEE 5th International Power Electronics and Motion Control Conference (IEEE Cat. No. 06EX1405) IEEE Piscataway, NJ, USA, pages 1 - 7, XP031421176, ISBN: 978-1-4244-0448-3 *
SHENGWEN FAN ; PENG WANG ; CHUNXUE WEN: "A new sensorless control strategy used in direct-drive PMSG wind power system", POWER ELECTRONICS FOR DISTRIBUTED GENERATION SYSTEMS (PEDG), 2010 2ND IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 16 June 2010 (2010-06-16), Piscataway, NJ, USA, pages 611 - 615, XP031730516, ISBN: 978-1-4244-5669-7 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013182866A2 (en) 2013-12-12
CN104541428A (zh) 2015-04-22
EA201400635A1 (ru) 2015-01-30
HUE031425T2 (en) 2017-07-28
WO2013182866A3 (en) 2014-07-10
US9209711B2 (en) 2015-12-08
EP2812974A2 (en) 2014-12-17
US20140362623A1 (en) 2014-12-11
CN104541428B (zh) 2017-06-09
EP2812974B1 (en) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA025816B1 (ru) Способ управления, устройство управления и мобильное устройство накопления электроэнергии
JP7428638B2 (ja) 電気自動車用バッテリ充電器
Elsayed et al. DC microgrids and distribution systems: An overview
KR101797262B1 (ko) 무효 전력 관리
Chen et al. An adaptive virtual resistor (AVR) control strategy for low-voltage parallel inverters
US11159011B2 (en) Electric circuits and power systems incorporating the same
Illindala et al. Control of distributed generation systems to mitigate load and line imbalances
Hazarika et al. Application of dynamic voltage restorer in electrical distribution system for voltage sag compensation
Lu et al. A novel direct-injection universal power flow and quality control circuit
Chhor et al. Modular power conditioner concept for improving quality of supply
Mok et al. Distributed grid voltage and utility frequency stabilization via shunt-type electric springs
CN111512532A (zh) 三个电桥支路的至少一个转换器模块的变换器，用于运行这种变换器的方法和这种变换器的应用
Arani et al. A new control method for improving transient response of parallel VSIs in islanded microgrids
Szczesniak The compensator of voltage sage/swell installed in connection terminals of small industrial plant or selected loads
Belloni et al. Reverse supply of an AC distribution feeder through a Medium Voltage DC link
Kong et al. A survey on the principle and control of dynamic voltage restorer
Townsend et al. Fractionally-rated DC-DC stages for use in multilevel cascaded converter utility-scale battery energy storage systems
KR20150046806A (ko) 계통 연계형 충전방식의 무정전 전원공급장치
Sridhar et al. Power Quality Issues and Its Mitigation by Unified Power Quality Conditioner
Singh Robust control for islanded and seamless mode switching of wind-pv-grid tied generation system
KR102439185B1 (ko) 전력 변환 장치, 전력 변환 시스템 및 전력 변환 방법
Zhang et al. High-performance control of paralleled three-phase inverters for residential microgrid architectures based on online uninterruptable power systems
Arani et al. Using parallel VSIs feedback current absolute average to improve power sharing and reduce circulating current
Lu et al. A Highly-Compact Direct-Injection Universal Power Flow and Quality Control Circuit
Murugesan Stability Analysis of Fully Power Converter-based Microgrids

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU