FI118784B - Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä - Google Patents
Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä Download PDFInfo
- Publication number
- FI118784B FI118784B FI20040110A FI20040110A FI118784B FI 118784 B FI118784 B FI 118784B FI 20040110 A FI20040110 A FI 20040110A FI 20040110 A FI20040110 A FI 20040110A FI 118784 B FI118784 B FI 118784B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- harmonic
- network
- refv
- current
- inverter
- Prior art date
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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
-
- 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
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- 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
-
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
1 1 8784
Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä
Keksinnön tausta Tämän keksinnön kohteena on itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien mukaiset menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhtey-5 dessä.
Verkkovaihtosuuntaajaa käytetään tuottamaan verkon vaihtojännitteestä tasajännitettä esimerkiksi taajuusmuuttajan jännitevälipiiriä varten. Verkkovaihtosuuntaajan ominaisuuksiin kuuluu mahdollisuus tehon virtaamiseen molempiin suuntiin. Tehoa voidaan siis siirtää verkkovaihtosuuntaajalla 10 myös takaisin verkkoon. Tätä verkkovaihtosuuntaajien ominaisuutta on tyypillisesti hyödynnetty moottorikäyttöjen yhteydessä moottorin tuottaman jarrutus-tehon siirtämiseksi takaisin verkkoon.
Tunnetulla tavalla useat verkkoon kytkettävät laitteet aiheuttavat vir-tasäröä tai häiriöitä verkon jännitteeseen. Erityisesti pulssimaisesti virtaa ver-15 kosta ottavat laitteet tuottavat harmonisia virtakomponentteja ja aiheuttavat virran laadun heikkenemistä. Samoin verkon jännitteen käyrämuoto voi olla vääristynyttä johtuen epälineaarisista kuormista.
Sähkön laadun parantamiseen on perinteisesti käytetty passiivisia suodatinratkaisuja. Nämä ovat usein tilaa vieviä ja kalliita. Perustaajuudella 20 passiivisten suodattimien impedanssi on kapasitiivinen ja ne kuluttavat kapasi- • · · tiivistä loistehoa. Tämä täytyy ottaa huomioon muuntajaa ja syöttökojeistoja mitoitettaessa. Lisäksi passiivinen suodatin ei pysty mukautumaan muuttuviin *:·*: säröolosuhteisiin kuten aktiiviset modernia tehoelektroniikkaa hyödyntävät :***: suodattimet.
··· ··. 25 Aktiivisuodattimet ovat tunnettua tekniikkaa, niitä on esitelty esimer- • ΜΦ .*··. kiksi viitteessä [1] H. Akagi, ’’New Trends in Active Filters for Power Condi tioning", IEEE Trans. Ind. Applicat, vol. 32, pp. 1312-1322, Nov./Dec. 1996., .. samoin kuin aktiivisesti verkon jännitettä parantavat menetelmät, joita on esi- **..!* tetty viitteessä [2] W. M. Grady, M. J. Samatyj, and A. H. Noyola, "Survey of • · **;·* 30 active power line conditioning methodologies”, IEEE Trans. Power Delivery, ·:1: vol. 5, pp. 1536-1542, July 1990. Perinteisiin passiivisiin menetelmiin verrattu- ·:··: na aktiivisuodatin on kallis ratkaisu. Kun aktiivinen sähkön laadun paran- ,.\t nusominaisuus voidaan implementoida taajuusmuuttajan jännitevälipiiriä syöt- \ tävään verkkovaihtosuuntaajaan, on ratkaisu investointina edullinen, ratkaisu • · · " 35 ei tuota haitallista kapasitiivista loistehoa ja suodatus on laadullisesti parempi.
2 118784
Viitteessä [3] F. Abrahamsen and A. David, ’’Adjustable speed drive with active filtering capability for harmonic current compensation”, in Proc. IEEE PESC’95, vol. 2, 1995, pp. 1137-1143 on esitetty ratkaisu verkkovaih-tosuuntaajan käyttämiseksi samaan liityntäpisteeseen kytkettyjen muiden 5 kuormien harmonisten virtojen aktiiviseen suodatukseen. Julkaisussa esitetty ratkaisu ei sisällä LCL-verkkosuodinta.
Viitteessä [4] P. Brogan and R. Yacamini, ’’Harmonic control using an active drive", IEE Proc.-Elect. Power Appi., vol. 150, pp. 14-20, Jan. 2003 on esitetty ratkaisu, jossa verkkovaihtosuuntaajaa käytetään verkkojännitteen 10 harmonisten alentamiseen. Tässä ratkaisussa käytetään LCL-verkkosuodattimen asemesta suuntaajan kytkentätaajuudelle viritettyä imupii-riä. Lisäksi, harmonisten virtojen referenssien laskennassa käytetään paramet-roitavaa mallia, joka ottaa huomioon suuntaajan liityntäpisteessä vallitsevan impedanssin. Kirjoittajat ovat esitelleet tätä tarkemmin dokumentissa [5] P. 15 Brogan and R. Yacamini, "Stability of an active filter based on voltage feedback”, in Proc. 8th Eur. Conf. on Power Electronics and Applications, 1999, cd-rom. Parametroitava malli on kuitenkin ongelmallinen, sillä parametrit vaihtele-vat liityntäpisteestä riippuen.
Suoraan vääntömomentin säätöön perustuva, eli DTC-periaatteella 20 toimiva verkkovaihtosuuntaaja on tunnettua tekniikkaa ja esitelty patenttihake- ... muksessa PCT/FI02/00221 ja viitteessä [6] R. Pöllänen, A. Tarkiainen, M.
• · *···] Niemelä, and J. Pyrhönen, "Supply voltage sensorless reactive power control of DTC modulation based line converter with L- and LCL-filters”, in Proc. 1Cfh
Eur. Conf. on Power Electronics and Applications, 2003, cd-rom. On myös 25 tunnettua käyttää LCL-verkkosuodatinta sekä verkkovaihtosuuntaajien että ak- tiivisuodattimien yhteydessä (esim. [6] ja [7] M. Sonnenschein and M. Wein- hold, "Comparison of time-domain and frequency-domain control schemes for shunt active filters", Eur. Trans. Elect Power, vol. 9, pp. 5-19, Jan./Feb. 1999).
:·. Suuntaajan virtojen säätäminen samantyyppisellä säätörakenteella kuin tässä • ·· |··.. 30 keksinnössä on myös tunnettua tekniikkaa ja esitelty esimerkiksi dokumenteis- • · T sa [8] P. Mattavelli, ”A closed-loop selective harmonic compensation for active filters, IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 37, pp. 81-89, Jan./Feb. 2001 ja [9] S. *:*·: Ponnaluri and A. Brickwedde, Overriding individual harmonic current control •V. with fast dynamics for active filter”, in Proc. IEEE PESC’01, vol. 3, 2001, pp.
\ 35 1596-1601.
* « · • ·· • · 3 118784
Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja menetelmän toteuttava järjestely, jotka mahdollistavat verkon sähkön laadun aktiivisen parantamisen verkkovaihtosuuntaajan käyttämisen yhteydessä. Keksin-5 nön tavoite saavutetaan menetelmällä ja järjestelyllä, joille on tunnusomaista se, mitä on sanottu itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että verkon sähkön laatua palo rannetaan käyttämällä verkkovaihtosuuntaajaa, joka toteuttaa nopeaa suoraan momentinsäätöön perustuvaa säätömenetelmää harmonisten virtojen säätämiseen yhdessä verkkovaihtosuuntaajan ja verkon väliin kytketyn LCL-verkkosuodattimen kanssa. LCL-verkkosuodattimella varustetun DTC-säädetyn verkkovaihtosuuntaajan verkkoon syöttämiä harmonisia virtoja voi-15 daan hallita varsin tarkasti. Näin muodostettua harmonisten verkkovirtojen säätämiseen soveltuvaa kokonaisuutta voidaan käyttää joko toisten virtaharmonis-ten tai verkon jänniteharmonisten alentamiseen. Näiden käyttötarkoitusten lisäksi järjestelmää voidaan käyttää samaan aikaan myös perinteisissä verkko-vaihtosuuntaajien käyttötarkoituksissa, eli pätötehon siirtämisessä tasajännite-20 välipiirin ja vaihtosähköverkon välillä ja loistehon kompensoinnissa.
... Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelyn etuna on säätöjär- • · jestelmän ja LCL-verkkosuodattimen tuottaman harmonisten virtojen kompen- • · · · * [ soinnin tarkkuus ja nopeus. Keksinnön DTC-periaatteella säädetyllä verkko- vaihtosuuntaajalla verkkoon voidaan syöttää harmonisia virtoja, jotka on edulli- **· 25 sesti aseteltu siten, että ne parantavat sähkön laatua.
Lisäksi keksinnön suoritusmuodon mukaisessa jänniteharmonisten kompensointimenetelmässä verkon impedanssikäyttäytymistä ei mallinneta, vaan se otetaan huomioon kääntämällä harmonista virtavektorireferenssiä ver-kon impedanssin aiheuttaman vaihesiirron verran.
.···. 30 Keksinnön mukainen menetelmä ja järjestely lisäävät verkkovaih- • · *"4 tosuuntaajaan ominaisuuksia, joita voidaan käyttää sähkön laadun aktiiviseen parantamiseen. Sähkön laadun aktiivisella parantamisella tarkoitetaan tässä yhteydessä verkkoon syötettyjen virtaharmonisten kompensointia tai liityntäpis-teen jänniteharmonisten kompensointia. Virtaharmonisten kompensointia voi-35 daan käyttää verkkovaihtosuuntaajan rinnalle kytkettyjen epälineaaristen • · · kuormien verkkoon syöttämän virtasärön alentamiseen. Jänniteharmonisten 4 118784 kompensointia voidaan käyttää aktiiviseen verkon jännitteen laadun parantamiseen.
Kuvioiden lyhyt selostus
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh-5 teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa:
Kuvio 1 esittää keksinnön erästä suoritusmuotoa;
Kuvio 2 esittää keksinnön erästä toista suoritusmuotoa;
Kuvio 3 esittää keksinnön vielä erästä toista suoritusmuotoa;
Kuvio 4 esittää esimerkkiä suuntaajan αβ-koordinaatiston 5:nnen 10 negatiivisen sekvenssin virtareferenssin muodostamisesta;
Kuvio 5 esittää epälineaarisen kuorman virtaharmonisten alentamiseen soveltuvaa keksinnön suoritusmuotoa;
Kuvio 6 esittää jänniteharmonisten alentamiseen soveltuvaa keksinnön suoritusmuotoa; ja 15 Kuvio 7 esittää esimerkkiä liityntäpisteen jännitteen harmonisten säätöjärjestelmästä.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus DTC-periaatteella säädetty verkkovaihtosuuntaaja on esitelty patenttihakemuksessa PCT/FI02/00221 ja julkaisussa [6]. Suuntaajan säätö pe-.·*·. 20 rustuu suuntaajan jännitteen avaruusvektorin ux integraalina määriteltyyn suuntaajan virtuaaliseen käämivuovektoriin ψ ja siihen sidottuun synkroniseen ·...: koordinaatistoon, jossa virtavektorisäätö suoritetaan. Suuntaajan virtuaalinen .···. käämivuovektori estimoidaan yhtälöllä ··· **· ::: 25 ^ = Jm*. 0) Φ m Φ Φ · ... Suuntaajan verkkovirran harmonisten säätämiseksi määritellään ..." menetelmän mukaisesti jokaista yhtä tai useampaa säädettävää sekvenssiä vastaava yksikkövektori, sv. Esimerkiksi viidennen harmonisen negatiivisen 30 sekvenssin (5-) tapauksessa yksikkövektori on • · :·!·. ^5“ = 4' + Ρ5β (2) • · • m Φ · Φ Φ Φ φ Φ· φ Φ 5 118784
Yksikköverona pyöritetään vastaavan harmonisen sekvenssin kulmanopeudella samaan pyörimissuuntaan vastaavan harmonisen sekvenssin kanssa. Esimerkiksi sekvenssin 5- tapauksessa yksikköveron voidaan muodostaa seuraavasti 5 ss~ - cos(5<ysf) - jsin(5ö?sr), (3) missä ω8 on verkon kulmanopeuden estimaatti. Kyseistä harmonista vastaava harmoninen suorakulmainen synkronikoordinaatisto kiinnitetään keksinnön 10 mukaisesti yksikköveroriin siten, että koordinaatiston d-akseli on yhdensuuntainen yksikkövektorin kanssa ja q-akseli on tätä vastaan kohtisuorassa. Suuntaajan verkkovirran avaruusvektori i2 muunnetaan tähän harmoniseen synk- ronikoordinaatistoon yhtälöillä 15 ifjj = Re{(i ) £2} =sa~12a + 5β ζ2β (4) z2q = ) z2}=,sa ζ2β—5β ζ2α > (5) missä asteriski tarkoittaa kompleksikonjugointia. Harmoniseen synkronikoor-dinaatistoon muunnetut virtavektorikomponentit alipäästösuodatetaan. Alipääs-20 tösuodatetut komponentit ja z|”f vähennetään vastaavista referensseistä z'2d,ref ia z2q,ret erosignaaleiden zf<je ja /|q,e muodostamiseksi. Näin saadut "* ·1 erosignaalit käsitellään Pl-säätäjäalgoritmilla.
Pl-säätäjien lähtösignaali edustaa suuntaajan harmonisen virran re-ferenssivektoria z^ef kyseisessä harmonisessa synkronikoordinaatistossa esi- 25 tettynä. Stationaariseen αβ -koordinaatistoon muuntaminen tehdään yhtälöillä ··« • · • · ··· *la,ref = Re{£5 L.ref) = sa ^fd.ref z1q,ref (®)
I *** 1"ίρ, ref =Im(i5 i\,ref}~sa z15q,ref + s0 'fd.ref CO
• · ♦ · ♦ ·· ·:··: 30 Lohkokaaviona tämä on esitetty kuviossa 4. Stationaarisesta koor- dinaatistosta suuntaajan harmonisen virran referenssiverori muunnetaan suuntaajan virtuaaliseen käämivuovektoriin sidottuun koordinaatistoon yhtälöil- • · · • ·· lä • · • · · 6 118784 .5- ·5- •5-(dq'+) _ ^lg^g.ref ^Ιβ^ΐβ,ref li^ ^ •5- *5- • S-(dq1+) νί/'ΐαΐ1β,ref - l^lp^a.ref zlq, ref “ ’ 'Ll missä yläindeksillä (dq1+) osoitetaan, että kyseinen avaruusvektori-5 komponentti on esitetty muussa kuin kyseisen harmonisen avaruusvektorin mukana pyörivässä synkronisessa koordinaatistossa. Suuntaajan virtuaaliseen käämivuovektoriin sidotussa koordinaatistossa harmonisia taajuuksia vastaavat virtareferenssivektorikomponentit summataan perustaajuisiin perusaallon tehokerrointa ja välipiirijännitettä säätäviltä piireiltä saatuihin referensseihin 10 i1d ref ja i1p ref. Näin saatuja virtareferenssikomponentteja i1d,refitot ja /1q,ref,tot käytetään julkaisun PCT/FI02/00221 mukaisessa virtavektorisäätöjärjestel-mässä. Neljän harmonisen komponentin (tässä 5-, 7+, 11-ja 13+) tapauksessa virtavektorisäätöjärjestelmän komponenttimuotoiset virtareferenssit lasketaan seuraavasti 15 ,· _.· , .5-(dq1+) .7+(dq,+) .ll-(dq1+) .13+(dq1+) Mm *1d, ref, tot — *1d, ref + zid,ref + zld,ref + zld,ref + zid,ref / ,-5-(dq1+) .7+(dq,+) .ll-(dq1+),.13+(dq1+) /«.ιχ
Mq,ref,tot "Mq.ref +ziq,ref ^zlq,ref + zlq,ref + zlq,ref v ··· • m • · *· ... j Epälineaarisen kuorman virtaharmonisia kompensoitaessa voidaan 20 mitata epälineaarisen kuorman ja verkkovaihtosuuntaajan yhteistä verkkovir- ..... taa, jolloin molempia ei tarvitse mitata erikseen. Tällöin edellä esitetyssä har- * · monisten verkkovirtojen säätämismenettelyssä käytetään säätösuureena verk-···! kovaihtosuuntaajan verkkovirran avaruusvektorin i2 asemesta suuntaajan 1 ja kuorman 51 summavirran avaruusvektoria zs, kuten kuviossa 5 on esitetty. 25 Kuorman virraksi on kuviossa 5 merkitty /j_.
·» ϊ *·· Tavallisesti summavirran harmonisten poistamiseksi harmonisten • · · referenssit asetellaan nolliksi. Virtaharmonisen säätöjärjestelmässä mahdolli- sesti esiintyvää ristikkäisvaikutusta harmonisen synkronikoordinaatiston d- ja ..... q- akseleiden välillä voidaan pienentää kiertämällä harmonisen suuntaajan vir- • · . 30 ran referenssivektoria.
«· · : *.: Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön käyttösovellus, missä aktii- visuodatusominaisuuksilla varustettua verkkovaihtosuuntaajaa käytetään samaan liityntäpisteeseen kytkettyjen kuormien virtaharmonisten suodattami- 7 118784 seen. Kuviossa 1 samaan verkon pisteeseen on liitetty kolme erillistä moottori-käyttöä, joista jokaista ohjataan taajuusmuuttajalla. Jokaisella taajuusmuuttajalla on oma tasajännitevälipiiri. Taajuusmuuttajissa 4 ja 5 on diodisiltatasa-suuntaaja, kun taas keksinnön taajuusmuuttajassa 6 on verkkovaihtosuuntaja 5 1, jolla voidaan pienentää liitäntäpisteeseen kytkettyjen taajuusmuuttajien tuot tamia häiriöitä.
Jänniteharmonisten kompensointiin käytettävä verkkovaihtosuun-taaja on esitetty kuviossa 6. Kompensoinnin kohteena oleva jännitesärö voi tulla verkkovaihtosuuntaajan kanssa samaan syöttömuuntajan toisioon kytketyis-10 tä epälineaarisista kuormista 61. Jännitesäröä voi tulla myös muuntajan läpi, mikäli muuntajan ensiöjännite on jo säröytynyt. Jännitesärön alkuperää ei tarvitse tuntea sen kompensoimiseksi. Jänniteharmonisten kompensoimiseksi suuntaajan verkkovirran referenssit määritetään liityntäpisteen jänniteharmonisten perusteella. Liityntäpisteen jännitteen avaruusvektori u2 mitataan ja 15 sen harmoniset määritetään analogisesti aiemmin esitetyn suuntaajan verkkovirran harmonisten analysoinnin kanssa. Harmonisessa synkronikoordinaatis-tossa toimivat Pl-säätäjät tuottavat referenssin suuntaajan verkkovirran harmoniselle, esim. /|d, ret ja ^fq, ref - joita käytetään aiemmin esitetyssä verkkovirran harmonisten säätöjärjestelmässä. Suuntaajan verkkovirta on myös mitatta-20 va sen harmonisten säätämiseksi. Verkon impedanssi otetaan huomioon suori- ... tusmuodon mukaisesti kääntämällä harmonisen verkkovirran referenssivekto- • · *··*! ria verkon impedanssin negatiivisen vaihekulman verran.
: Jänniteharmonisten kompensointijärjestelmän kaavioesitys on kuvi- *ϊ"ί ossa 7. LCL-verkkosuodatin 3 on kytketty verkon ja verkkovaihtosuuntaajan *·..,*· 25 välille. Verkon 2 jännite uz mitataan ja jännitteen harmoniset komponentit mää- *:* ritetään keksinnön suoritusmuodon mukaisesti lohkossa 71. Tämä lohko tuot- ··* taa lähtöönsä jännitteen harmoniset komponentit ui1. Lohkossa 72, joka saa tuloonsa mainitut jännitteen harmoniset komponentit ja verkon impedanssien j·.^ kulmat harmonisilla taajuuksilla arg{Zgrjdv], muodostetaan jänniteharmonisia ]···. 30 pienentävät virtaohjeet k, refv. jotka syötetään virtaharmonisten säätölohkoon • · *" 73 ohjearvoiksi harmonisia jännitekomponentteja vastaaville harmonisille vir- roille. Virtaharmonisten säätölohko saa toiseen tuloonsa virtaharmonisten ana-lysointilohkon lähdöstä harmoniset virtakomponentit
Virtaharmonisten säätölohkon 73 lähdöstä saadaan komponentti-]·.*: 35 muotoiset harmonista komponenttia muuttavat virtaohjeet /1di href, /iq, href. jotka • ·φ • φ 8 118784 sisältävät summattuna kaikkien valittujen harmonisten sekvenssien ohjeet b, ref
Nämä virtaohjeet /Μι href, /'iq, href summataan välipiirijännitteen ja pe-rusaallon loistehon säätäjältä 75 tuleviin virtaohjeisiin hd.reu /'iq,ref summattujen 5 komponenttimuotoisten virtaohjeiden /id,ref,tot, /-iq.ref.tot. aikaansaamiseksi. Tämä summattu virtaohjepari syötetään edelleen DTC-säätöön 76, joka muodostaa verkkovaihtosuuntaajalle 1 kytkinohjeet Sa, Sb, Sc sinänsä tunnetulla tavalla. Säätäjä 75 saa tulonaan jännitevälipiirin jännitteen Udc ja verkkovaihtosuuntaa-jan tulovirran /V
10 On huomattava, että asettamalla jänniteharmonisia pienentävät vir taohjeet Ϊ2, retv nolliksi, saadaan toteutettua kuvion 7 mukaisessa lohkokaaviossa virran harmoniset komponentit minimoiva ratkaisu.
Kuviossa 2 on esitetty yksittäiskäyttö, jota keksinnön avulla voidaan käyttää esimerkiksi liityntäpisteen jännitesärön alentamiseen.
15 Kuviossa 3 on esitetty keksinnön suoritusmuodon mukainen verkko- vaihtosuuntaajan 1 ja diodisiltatasasuuntaajan 31 rinnankytkentä välipiirit erottavilla diodeilla. Tehon virtaussuunnan ollessa vaihtosähköverkosta 2 tasajän-nitevälipiiriin 32 verkkovaihtosuuntaaja 1 toimii aktiivisuodattimena pätötehon kulkiessa diodisiltatasasuuntaajan 31 kautta. Vaihtosuuntaustilanteessa verk-20 kovaihtosuuntaaja 1 siirtää tarvittavan pätötehon tasajännitepiiristä vaihtosäh-köverkkoon.
f»·
Tehon suunnan ollessa verkosta DC-välipiiriin kuvion 3 diodisilta toi-" : mii tasasuuntaajana ja verkkosuuntaaja 1 kompensoi diodisillan yliaaltoja. Kos- *!*·: ka kompensointi tarvitsee diodisillan tuottamaa DC-jännitettä korkeamman DC- :***: 25 jännitteen, on verkkosuuntaajan välipiiri erotettu diodeilla taajuusmuuttajan ··· DC-välipiiristä. Kun tehon suunta on moottorista DC-välipiiriin, välipiirin jännite ···· .·**. nousee ja tietyssä pisteessä se ylittää verkkosuuntaajan referenssiksi asetetun jännitteen.
yt Kun välipiirin jännite ylittää verkkosuuntaajan DC-jännitteen refe- 30 renssitason, verkkosuuntaajan moodi vaihtuu ja se alkaa kompensoinnin sijaan *·;·* syöttää taajuusmuuttajan välipiirin energiaa takaisin verkkoon. Tällöin verk- *:*·: kosuuntaaja toimii välipiirin jännitteen säätäjänä.
·:*·: Tämän suoritusmuodon etuna on se, että diodisilta voidaan mitoittaa ..\t suurelle moottoriteholle, mutta verkkosuuntaaja ainoastaan kompensointitehon *. 35 ja lyhytaikaisen jarrutustehon mukaan. Vaihtoehto on, että kaikki teho syöte- • · · • ·· • · 9 118784 tään suuritehoisen verkkosuuntaajan kautta. Tämä on kustannuksiltaan suoritusmuodon mukaista ratkaisua kalliimpi vaihtoehto.
Keksintöön sisältyvät ohjelmistotekniikalla toteutetut säätörakenteet voidaan realisoida useilla toisistaan poikkeavilla tavoilla. Keksinnön mukaista 5 järjestelmää voidaan käyttää virran tai jännitteen harmonisten alentamisen asemesta myös niiden tarkoitukselliseen ja hallittuun tuottamiseen, mikäli tämä on sovelluksen kannalta tarkoituksenmukaista. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.
10 ··· • i • t ··· «··· • · * • · ··· • · • · ··1 ··· M·· ··· * · • · • · a *· • · • ·· e ··· * « • · • · * * « • t · • 1 1 • · • · • · · • ·· • 1
Claims (8)
1. Menetelmä verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä, jolloin verkko-vaihtosuuntaajan (1) ja verkon (2) väliin on kytketty LCL-verkkosuodatin (3) ja 5 verkkovaihtosuuntaaja on sovitettu toimimaan sähkön harmonisten komponenttien aktiivisena muuttajana, jolloin menetelmä käsittää vaiheen, jossa verkko-vaihtosuuntaajalle (1) tuotetaan virtaohje (/i, ref) halutun jännitteen tuottamiseksi, jolloin menetelmä käsittää vaiheen, jossa valitaan sähkön harmoninen komponentti (v), jonka osuutta halutaan muuttaa, tunnettu siitä, että 10 menetelmä käsittää lisäksi vaiheet, joissa muodostetaan yksikkövektori (sv), joka pyörii valitun harmonisen komponentin nopeudella, kiinnitetään suorakulmainen koordinaatisto yksikkövektoriin, määritetään verkkovirran (/2) suuruutta, 15 muunnetaan verkkovirran avaruusvektori mainittuun pyörivään koor dinaatistoon, jaetaan verkkovirran avaruusvektori suorakulmaisiksi d- ja q-kom-ponenteiksi (/2d\ /2qv), alipäästösuodatetaan verkkovirtakomponentit alipäästösuodatettujen 20 komponenttien (120/, hqf) aikaansaamiseksi, muodostetaan ohjearvot (/2d,refv, /2q,refv) valitun harmonisen virran suu- *···[ ruudelle, ] vähennetään alipäästösuodatetut komponentit vastaavista ohjear- voista erosignaalien (/2d,ev, /2qev) muodostamiseksi, 25 syötetään erosignaalit Pl-algoritmiin referenssisignaaleiden (/id,refv. /iq,refv) aikaansaamiseksi, muunnetaan komponenttimuotoiset virtaohjesignaalit virtaohjevekto-riksi (/i,refv) ".jt summataan muodostettu harmonista komponenttia muuttava virta- .*··. 30 ohje (I,, refv) verkkovaihtosuuntaajan virtaohjeeseen (/^, ref) summatun virtaoh- jeen (/1, ref, tot) muodostamiseksi, ja ohjataan verkkovaihtosuuntaajaa summatulla virtaohjeella (/1, ref, tot) verkkovaihtosuuntaajan virtuaaliseen käämivuohon sidotussa koordinaatis-tossa käyttäen DTC-säätöä. • · * · • · · • *· • · 11 118784
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valittua harmonista komponenttia muuttavan virtaohjeen (/i,refv) muodostaminen käsittää lisäksi vaiheet, joissa muunnetaan virtaohjevektori (/1iiafv) stationaariseen αβ-koordinaatis- 5 toon, muunnetaan virtaohjevektori (/i,refv) αβ-koordinaatistosta verkko-vaihtosuuntaajan virtuaaliseen käämivuovektoriin sidottuun koordinaatistoon virtaohjeen (/i,refv<dq1+>) muodostamiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että sähkön harmonisen komponentin valinta käsittää vaiheen, jossa valitaan yksi tai useampia sähkön harmonisia komponentteja, joiden osuutta halutaan muuttaa.
4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valitun harmonisen virran ohjearvon muodostaminen 15 käsittää vaiheet, jossa harmonisen virran ohjearvo (/2d,refv. /2q,refv) muodostetaan mainittua harmonista virtaa vastaavan harmonisen jännitteen perusteella.
5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjearvot (/2d,refv, /2q,refv) valitun harmonisen virran suuruudelle valitaan nollaksi harmonisten virtojen kompensoimiseksi.
6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että harmonisen virran ohjearvon (/2d,refv. /2q,refv) muodostaminen harmonisen • · **··] jännitteen perusteella käsittää vaiheet, joissa muodostetaan yksikkövektori, joka pyörii valitun harmonisen kom-ponentin nopeudella, 25 kiinnitetään suorakulmainen koordinaatisto yksikkövektoriin, määritetään jännitteen suuruutta, :***; muunnetaan jännitteen avaruusvektori mainittuun pyörivään koor- *·· dinaatistoon, :*. jaetaan jännitteen avaruusvektori suorakulmaisiksi d- ja q-kom- • · · I···. 30 ponenteiksi, • · "* alipäästösuodatetaan jännitekomponentit, muodostetaan ohjearvot valitun harmonisen jännitteen suuruudelle, *·’*" vähennetään alipäästösuodatetut komponentit vastaavista ohjear- :·!·. voista erosignaalien muodostamiseksi, 35 syötetään erosignaalit Pl-algoritmiin referenssisignaaleiden aikaan- • ·· * * saamiseksi, 12 118784 muunnetaan komponenttimuotoiset virtaohjesignaalit virtaohjevekto- riksi, määritetään verkon impedanssi harmonisen komponentin taajuudella, ja 5 muodostetaan harmonisen virran ohjearvo kääntämällä virtaohje- vektoria verkon impedanssin negatiivisen vaihekulman verran.
7. Järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä, jolloin verkkosuun-taajan (1) ja verkon (2) väliin on kytketty LCL-verkkosuodatin (3) ja verkko-vaihtosuuntaaja (1) on sovitettu toimimaan sähkön harmonisten komponenttien 10 aktiivisena muuttajana, jolloin järjestely käsittää välineet (72) sen sähkön harmonisen komponentin (v) valitsemiseksi, jonka osuutta halutaan muuttaa, tunnettu siitä, että järjestely käsittää lisäksi välineet (73) valittua harmonista komponenttia muuttavan virtaohjeen muodostamiseksi 15. muodostamalla yksikkövektori (sv), joka pyörii valitun harmonisen komponentin nopeudella, - kiinnittämällä suorakulmainen koordinaatisto yksikkövektoriin, - määrittämällä verkkovirran (/2) suuruutta, - muuntamalla verkkovirran avaruusvektori mainittuun pyörivään 20 koordinaatistoon, - jakamalla verkkovirran avaruusvektori suorakulmaisiksi d- ja q-kom- *···: ponenteiksi (/2/, /2qv), - alipäästösuodattamalla verkkovirtakomponentit alipäästösuodatet-tujen komponenttien (/2d,fv. feq/) aikaansaamiseksi, 25. muodostamalla ohjearvot (/2d,refv, /2q,refv) valitun harmonisen virran ·:· suuruudelle, «··· :1··; - vähentämällä alipäästösuodatetut komponentit vastaavista ohjear voista erosignaalien (/2d,ev, /2q,ev) muodostamiseksi, :·, - syöttämällä erosignaalit Pl-algoritmiin referenssisignaaleiden (/id.r©fv. • ·1 *... 30 /'iq,refv) aikaansaamiseksi ja **"1 - muuntamalla komponenttimuotoiset virtaohjesignaalit virtaohjevek- *"1i toriksi (/i,refv)i jolloin järjestely käsittää lisäksi *:1·: summausvälineet muodostetun harmonista komponenttia muuttavan ·Λ( virtaohjeen ja verkkovaihtosuuntaajan virtaohjeen summaamiseksi ja • · « 1 · * · · • ·· • · 13 118784 ohjausvälineet (76) verkkovaihtosuuntaajan ohjaamiseksi summatulla virtaohjeella verkkovaihtosuuntaajan virtuaaliseen käämivuohon sidotussa koordinaatistossa käyttäen DTC-säätöä.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että 5 järjestely käsittää lisäksi tasajännitevälipiirin ja diodisiltatasasuuntaajan (31), jonka tulo on kytketty suoraan verkkoon (2), jolloin verkkovaihtosuuntaajan ja diodisiltatasasuuntaajan lähdöt on kytketty samaan tasajännitevälipiiriin diodien välityksellä siten, että teho voi siirtyä diodisillan kautta välipiiriin ja ainoastaan verkkovaihtosuuntaajan kautta verkkoon. ··« • · • · • · · • M • · * » Φ · · #·· « ·1·· • · • · ·1 · ·· • m • M • • · · • · • · ··« • · « • · · ♦ • · · • · • · • · · • · · • · 14 118784
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040110A FI118784B (fi) | 2004-01-27 | 2004-01-27 | Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä |
| EP05100444A EP1560312A3 (en) | 2004-01-27 | 2005-01-25 | Method and arrangement in connection with network inverter |
| US11/042,342 US7057908B2 (en) | 2004-01-27 | 2005-01-26 | Method and arrangement in connection with network inverter |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040110 | 2004-01-27 | ||
| FI20040110A FI118784B (fi) | 2004-01-27 | 2004-01-27 | Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20040110A0 FI20040110A0 (fi) | 2004-01-27 |
| FI20040110A FI20040110A (fi) | 2005-07-28 |
| FI118784B true FI118784B (fi) | 2008-03-14 |
Family
ID=30129440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20040110A FI118784B (fi) | 2004-01-27 | 2004-01-27 | Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7057908B2 (fi) |
| EP (1) | EP1560312A3 (fi) |
| FI (1) | FI118784B (fi) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006047503A1 (de) * | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Repower Systems Ag | Verfahren zum Betreiben sowie Verwendung eines Umrichters |
| JP4679525B2 (ja) * | 2007-01-18 | 2011-04-27 | 三菱電機株式会社 | アクティブフィルタ |
| CN101842956A (zh) * | 2007-02-22 | 2010-09-22 | 弗吉尼亚科技知识产权有限公司 | 通用功率调节***的控制***和方法 |
| US7728544B2 (en) * | 2007-05-08 | 2010-06-01 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | System and method for controlling input line harmonics in a motor drive |
| FI120808B (fi) | 2007-11-28 | 2010-03-15 | Abb Oy | Sähköverkon harmonisten kompensoiminen |
| DE102009036002A1 (de) * | 2009-07-30 | 2011-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Kompensation von in Stromverläufen auftretenden Oberschwingungen in einem Hochspannungsnetz |
| CN101882799A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-11-10 | 上海交通大学 | 无交流电压传感器高压直流输电变流器的控制方法 |
| NO20100985A1 (no) * | 2010-07-06 | 2011-11-21 | Rolls Royce Marine As Power Electric Systems Bergen | Styringsinnretning og fremgangsmåte for styring av en vekselstrømsmotor |
| CN102723908A (zh) * | 2012-06-30 | 2012-10-10 | 山东五福星电器科技有限公司 | 一体化控制的能量回馈变频器控制方法 |
| EP2750270A1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Harmonic current controller |
| CN103427697B (zh) * | 2013-08-12 | 2015-06-17 | 浙江大学 | 一种基于粒子群算法的不平衡电网下vsc的多目标控制方法 |
| CN103647466B (zh) * | 2013-11-15 | 2016-01-20 | 浙江大学 | 一种基于粒子群算法的谐波电网下vsc多目标优化矢量控制方法 |
| CN103762921B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-01-20 | 浙江大学 | 一种基于粒子群算法的不平衡电网下dfig的多目标控制方法 |
| CN103762878B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-01-20 | 浙江大学 | 一种基于粒子群算法的谐波电网下vsc多目标优化直接功率控制方法 |
| US10498279B2 (en) | 2015-11-23 | 2019-12-03 | Abb Schweiz Ag | Electromagnetic machine system having current injection for inductive excitation of windings |
| CN106505840B (zh) * | 2016-11-30 | 2019-02-15 | 云南电网有限责任公司 | 一种并网光伏逆变器谐波治理方法 |
| CN107565564A (zh) * | 2017-08-10 | 2018-01-09 | 江苏大学 | 基于快速重复控制的有源电力滤波器及其快速复合控制方法 |
| CN110034690B (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-23 | 南通大学 | 一种Vienna整流器模型预测虚拟磁链控制方法 |
| CN110365241B (zh) * | 2019-08-09 | 2020-06-05 | 重庆大学 | 一种高精准正弦波信号发生方法 |
| CN114221372B (zh) * | 2021-12-18 | 2024-03-22 | 深圳供电局有限公司 | 静止坐标系下的阻抗建模方法、装置、计算机设备 |
| CN116718837B (zh) * | 2023-08-11 | 2023-11-07 | 四川大学 | 一种基于主动式宽频带的多维阻抗测量方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE512376C2 (sv) * | 1997-06-05 | 2000-03-06 | Daimler Chrysler Ag | Anläggning för växelspänningsmatning |
| US5844791A (en) * | 1997-06-30 | 1998-12-01 | Mte Corporation | Single-phase harmonic filter system |
| US6469919B1 (en) * | 1999-07-22 | 2002-10-22 | Eni Technology, Inc. | Power supplies having protection circuits |
| US6271651B1 (en) * | 2000-04-20 | 2001-08-07 | Volterra Semiconductor Corporation | Inductor shorting switch for a switching voltage regulator |
| FI112414B (fi) * | 2001-03-19 | 2003-11-28 | Abb Industry Oy | Menetelmä vaihtosuuntaajan yhteydessä |
| US6882549B2 (en) * | 2001-03-21 | 2005-04-19 | Honeywell International Inc. | Active filter for power distribution system with selectable harmonic elimination |
-
2004
- 2004-01-27 FI FI20040110A patent/FI118784B/fi not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-01-25 EP EP05100444A patent/EP1560312A3/en not_active Withdrawn
- 2005-01-26 US US11/042,342 patent/US7057908B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20040110A (fi) | 2005-07-28 |
| FI20040110A0 (fi) | 2004-01-27 |
| US7057908B2 (en) | 2006-06-06 |
| EP1560312A3 (en) | 2008-05-28 |
| EP1560312A2 (en) | 2005-08-03 |
| US20050195624A1 (en) | 2005-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI118784B (fi) | Menetelmä ja järjestely verkkovaihtosuuntaajan yhteydessä | |
| Zhao et al. | Inverter power control based on DC-link voltage regulation for IPMSM drives without electrolytic capacitors | |
| Chen et al. | Active power oscillation damping based on acceleration control in paralleled virtual synchronous generators system | |
| Alawasa et al. | Modeling, analysis, and suppression of the impact of full-scale wind-power converters on subsynchronous damping | |
| US6950321B2 (en) | Active damping control for L-C output filters in three phase four-leg inverters | |
| CN107257136B (zh) | 并网变流器输出锁相环***及控制方法 | |
| US5734257A (en) | Transmission line power controller with a continuously controllable voltage source responsive to a real power demand and a reactive power demand | |
| US9214883B2 (en) | Systems and methods for utilizing an active compensator to augment a diode rectifier | |
| US9712075B2 (en) | Method of controlling single-phase voltage source AC/DC converter and interconnection system | |
| CN101447679B (zh) | 一种并行电力***稳定器的实现方法 | |
| CN106961232B (zh) | 采用小容量薄膜电容的高功率因数二极管整流器永磁电机控制方法 | |
| Houari et al. | An effective compensation technique for speed smoothness at low-speed operation of PMSM drives | |
| CN104836460B (zh) | 电网不平衡时三相pwm变流器的正负序联合控制方法 | |
| US20130346004A1 (en) | Phase-locked loop | |
| Serpa et al. | A virtual-flux decoupling hysteresis current controller for mains connected inverter systems | |
| US8907640B2 (en) | Method for regulation of power converters and arrangement for carrying out the method | |
| CN107611998B (zh) | 一种基于statcom双通道抑制电网次同步谐振方法及装置 | |
| Machado et al. | Three-phase to single-phase direct connection rural cogeneration systems | |
| CN109617082A (zh) | 一种抑制微电网电压频率越限的暂态稳定控制方法 | |
| Kundu et al. | SPV-wind-BES-based islanded electrical supply system for remote applications with power quality enhancement | |
| CN113964858B (zh) | 一种基于对偶同步原理的三相逆变器并网控制*** | |
| US20190348840A1 (en) | Control of grid connected converter | |
| González et al. | A control strategy for DFIG-based systems operating under unbalanced grid voltage conditions | |
| Zhang et al. | Auxiliary model compensated RESO-based proportional resonant thrust ripple suppression for PMLSM drives | |
| Zhou et al. | Dynamic Improvement of Sub-Resonant Frequency Control for Inductive Power Transfer Systems by Coupling Estimation and Sending-Side Gain-Scheduled Control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |