RU185875U1 - Устройство гибридной компенсации высших гармоник - Google Patents
Устройство гибридной компенсации высших гармоник Download PDFInfo
- Publication number
- RU185875U1 RU185875U1 RU2018136024U RU2018136024U RU185875U1 RU 185875 U1 RU185875 U1 RU 185875U1 RU 2018136024 U RU2018136024 U RU 2018136024U RU 2018136024 U RU2018136024 U RU 2018136024U RU 185875 U1 RU185875 U1 RU 185875U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- unit
- input
- frequency
- frequency converter
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам гибридной компенсации высших гармоник в электрических сетях. Устройство используется совместно с частотно-регулируемым электроприводом, в которых диодный выпрямитель, используемый в преобразователе частоты, является источником высших гармоник.
Устройство гибридной компенсации высших гармоник, адаптированное к частотно-регулируемому электроприводу переменного тока, позволяет обеспечить эффективную компенсацию высших гармонических составляющих по току и напряжению, а также повысить энергоэффективность частотно-регулируемого электропривода за счет компенсации реактивной мощности и рекуперации энергии в режиме торможения электродвигателя. Устройство позволяет поддерживать заданный уровень напряжения в звене постоянного тока преобразователя частоты для обеспечения устойчивой работы электродвигателя при отклонениях и кратковременных провалах напряжения.
Аппаратная реализация предлагаемого устройства может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.
Description
Полезная модель относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам гибридной компенсации высших гармоник в электрических сетях. Устройство используется совместно с частотно-регулируемым электроприводом, в которых диодный выпрямитель, используемый в преобразователе частоты, является источником высших гармоник.
Известно устройство для управления активным фильтром (патент JP №3125354, опубл. 27.09.1991), содержащее сумматор, регуляторы напряжения и тока, генератор, компаратор и вычислительную схему. Сумматор складывает выходной сигнал регулятора напряжения с напряжением сети, генератор вырабатывает опорный фазовый сигнал в результате контроля нулевого уровня выходного сигнала сумматора компаратором. Полученный в результате опорный фазовый сигнал поступает в вычислительную схему. Основная составляющая выходного тока источника питания определяется вычислительной схемой, после чего определяется разность между фактическим током сети и вычисленной основной гармоникой.
Недостатком устройства является невозможность регулятором тока формировать задание на компенсацию реактивной мощности в условиях динамичного режима работы нелинейной нагрузки. Также устройство может работать только с отдельным звеном постоянного тока.
Известен активный фильтр высших гармонических составляющих токов и устройство коррекции коэффициента мощности (патент US №5977660, опубл. 08.08.1997), содержащее инвертор, контроллер, накопительные конденсаторы и выходной пассивный сглаживающий фильтр. Контроллер выполняет процедуру прогноза тока в следующий промежуток времени с целью уменьшения создаваемой нагрузкой разницы фаз между током и напряжением сети. Управляющая процедура выполняет интегрирование разницы между реальными токами в линии и их требуемыми значениями в эквивалентные промежутки времени на различных циклах переменного тока основной частоты. Интегральные величины можно комбинировать с пропорционально регулируемыми разностными токами для снижения или полной компенсации гармонических токов. Процедура балансировки токов позволяет активному фильтру выравнивать токи в многофазных силовых линиях. Все эти процедуры можно использовать как по отдельности, так и вместе.
Недостатки данного устройства является необходимость использования отдельного звена постоянного тока активного фильтра.
Известен активный фильтр (патент JP №6091711, опубл. 04.03.1988), содержащий инвертор, накопительный конденсатор, вычислительные схемы и блок памяти. Выходной ток активного фильтра корректируется в зависимости от регулирующей величины тока, в качестве которой используется высокочастотная составляющая тока нелинейной нагрузки. Активный фильтр в данном устройстве содержит вычислительные схемы, определяющие разность между регулирующей величиной тока и выходным током фильтра, и блок памяти, на вход которого поступает выходной сигнал схем, где записана, по меньшей мере, часть периода регулирующей величины тока. В самообучающихся схемах управления за опорные приняты моменты времени, следующие через интервалы запаздывания, например, равные одному периоду регулирующей величины тока. Вычислительные схемы вырабатывают сигнал корректировки регулирующей величины тока в результате считывания содержимого блока памяти с опережением опорных моментов времени на определенный интервал, равный времени запаздывания выходного тока фильтра.
Недостатком является механизм подавления высших гармоник, основанный на корректировке регулирующей величины тока в течение времени запаздывания фильтра, что в условиях режима динамичного изменения тока нелинейной нагрузки не позволит фиксировать и отрабатывать резкие скачки тока сети. Устройство не позволяет инвертору активного фильтра работать с переменной частотой широтно-импульсной модуляции.
Известно устройство управления активным фильтром (патент JP №6055009, опубл. 25.05.1989), содержащее блок фазовой синхронизации, вычислительные схемы, накопительный конденсатор и инвертор. Блок фазовой синхронизации вырабатывает фазовые сигналы синхронно с напряжением источника, которые обрабатываются вычислительными схемами. В результате формируются высокочастотные сигналы тока, являющиеся разностью между сигналами тока основной гармоники и сигналами измерения тока нагрузки, которые используются в качестве опорных сигналов при регулировании с применением ШИМ выходного тока активного фильтра.
Недостатком данного устройства является работа регулятора тока инвертора активного фильтра с постоянной частотой широтно-импульсной модуляции, что может привести к ускоренному износу силовых ключей инвертора.
Известен активный фильтр высших гармонических составляющих токов и устройство коррекции коэффициента мощности (патент US №5977660, опубл. 02.11.1999), содержащий инвертор, контроллер, накопительные конденсаторы и выходной пассивный сглаживающий фильтр. Контроллер выполняет процедуру прогноза тока в следующий промежуток времени с целью уменьшения создаваемой нагрузкой разницы фаз между током и напряжением сети. Управляющая процедура выполняет интегрирование разницы между реальными токами в линии и их требуемыми значениями в эквивалентные промежутки времени на различных циклах переменного тока основной частоты. Интегральные величины можно комбинировать с пропорционально регулируемыми разностными токами для снижения или полной компенсации гармонических токов. Процедура балансировки токов позволяет активному фильтру выравнивать токи в многофазных силовых линиях. Все эти процедуры можно использовать как по отдельности, так и вместе.
Недостатком данного устройства является работа регулятора тока инвертора устройства компенсации высших гармоник с постоянной частотой широтно-импульсной модуляции.
Известно устройство гибридной компенсации высших гармоник, адаптированное к электроприводу переменного тока (патент RU №176107, опубл. 09.01.2018 г. ), принятое за прототип, содержащее инвертор, неуправляемый выпрямитель преобразователя частоты, накопительный конденсатор преобразователя частоты, инвертор устройства компенсации, датчик переменного тока преобразователя частоты, датчик постоянного тока устройства компенсации, блок вычитания.
Недостатком данного устройства является регулятор тока с постоянной частотой широтно-импульсной модуляции, что может привести к ускоренному износу инвертора устройства компенсации.
Техническим результатом является создание устройства компенсации высших гармонических составляющих по напряжению и току, а также отдельных гармонических составляющих по напряжению за счет наличия пассивного фильтра на выходе активной части гибридного фильтрокомпенсирующего устройства.
Технический результат достигается тем, что дополнительно установлены блок смещения и блок регулирования частоты широтно-импульсной модуляции, выход блока фазовой синхронизации соединен со входом блока смещения, выход которого соединен с первым входом блока широтно-импульсной модуляции, выход датчика переменного тока сети соединен с входом блока регулирования частоты широтно-импульсной модуляции, выход которого соединен со вторым входом блока широтно-импульсной модуляции.
Устройство гибридной компенсации высших гармоник, адаптированное к частотно-регулируемому электроприводу, поясняется фигурами:
фиг. 1 - общая схема устройства, где:
1 - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
2 - инвертор преобразователя частоты;
3 - накопительный конденсатор преобразователя частоты;
4 - неуправляемый выпрямитель преобразователя частоты;
5 - инвертор устройства компенсации;
6 - сглаживающие дроссели;
7 - выходной пассивный фильтр;
8 - датчик переменного тока преобразователя частоты;
9 - датчик переменного тока сети;
10 - блок преобразования Фурье;
11 - задатчик основной гармоники;
12 - блок выделения основной гармоники;
13 - блок вычитания;
14 - блок фазовой синхронизации;
15 - блок смещения;
16 - блок регулирования частоты широтно-импульсной модуляции;
17 - блок широтно-импульсной модуляции.
Устройство состоит из неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты 4 (фиг. 1) подключенного через датчик переменного тока преобразователя частоты 8 к сети, зажимы «+» и «-» неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты 4 подключены соответственно через первую и вторую обкладки накопительного конденсатора преобразователя частоты 3 к зажимам «+» и «-» инвертора преобразователя частоты 2, зажимы «+» и «-» инвертора устройства компенсации 5 подключены к зажимам «+» и «-» неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты 4, выход инвертора устройства компенсации 5 подключен к входу сглаживающих дросселей 6, выход которых через выходной пассивный фильтр 7 подключен к сети. На входе устройства компенсации установлен датчик переменного тока сети 9, который подключен к блоку преобразования Фурье 10. Выход блока преобразования Фурье 10 соединен с первым входом блока выделения основной гармоники 12. Второй вход блока вычисления основной гармоники 12 соединен с выходом задатчика основной гармоники 11. Выход блока выделения основной гармоники соединен с первым входом блока вычитания 13. Второй вход блока вычитания 13 соединен с датчиком тока преобразователя частоты 8. Выход блока вычитания 13 подключен к вход блока фазовой синхронизации 14, выход которого соединен с входом блока смещения 15, где осуществляется вычисление опорного тока устройства компенсации. Выход блока смещения 15 соединен с первым входом блока широтно-импульсной модуляции 17. Второй вход блока широтно-импульсной модуляции соединен с выходом блока регулирования частоты широтно-импульсной модуляции 16, вход которого соединен с выходом датчика переменного тока сети 9. Выход блока широтно-импульсной модуляции 17 соединен с инвертором устройства компенсации 5.
Устройство компенсации высших гармоник работает следующим образом. Измерительные сигналы тока i a , ib, ic от датчика переменного тока сети 9 поступают на вход блока преобразования Фурье 10. Для увеличения быстродействия работы устройства компенсации быстрое преобразование Фурье осуществляется до 20 гармонической составляющей, в виду того, что частотный преобразователь генерирует канонические гармоники порядка 6р±1, где р - пульсность выпрямителя. Далее сигналы поступают на первый вход блока выделения основной гармоники 12, где происходит выделение гармоник до 20-го порядка. Затем сигналы с датчика переменного тока преобразователя частоты 8 поступают на отрицательный вход блока вычитания 13, на положительный вход поступает сигнал основной гармоники сети. Далее сигнал проходит через блок фазовой синхронизации 14, где происходит выделение управляющих cosϕ и sinϕ, пройдя через блок смещения 15, управляющие сигналы смещаются на 180°, согласно формулам (2):
После этого выходные сигналы cosϕ' и sinϕ' поступают на вход первого входа блока широтно-импульсной модуляции 17, на второй вход которого поступает сигнал задания частоты широтно-импульсной модуляции с блока регулирования частоты широтно-импульсной модуляции 16. Частота широтно-импульсной модуляции формируется в блоке 16 на основании уровня переменного тока сети.
В блоке широтно-импульсной модуляции 17 формируются сигналы управления инвертором устройства компенсации 5.
Устройство гибридной компенсации высших гармоник, адаптированное к частотно-регулируемому электроприводу переменного позволяет обеспечить эффективную компенсацию высших гармонических составляющих по току и напряжению, а также повысить энергоэффективность частотно-регулируемого электропривода за счет компенсации реактивной мощности и рекуперации энергии в режиме торможения электродвигателя. Устройство позволяет поддерживать заданный уровень напряжения в звене постоянного тока преобразователя частоты, для обеспечения устойчивой работы электродвигателя при отклонениях и кратковременных провалах напряжения.
Аппаратная реализация предлагаемого устройства может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.
Claims (1)
- Устройство гибридной компенсации высших гармоник, содержащее инвертор, неуправляемый выпрямитель преобразователя частоты, накопительный конденсатор преобразователя частоты, инвертор устройства компенсации, сглаживающие дроссели, выходной пассивный фильтр, датчик переменного тока преобразователя частоты, датчик переменного тока сети, блок вычитания, вход неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты подключен через датчик переменного тока преобразователя частоты к сети, зажимы «+» и «-» неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты подключены соответственно через первую и вторую обкладки накопительного конденсатора преобразователя частоты к зажимам «+» и «-» инвертора преобразователя частоты, зажимы «+» и «-» инвертора устройства компенсации подключены к зажимам «+» и «-» неуправляемого выпрямителя преобразователя частоты, выход инвертора устройства компенсации подключен через сглаживающие дроссели и пассивный фильтр к сети, с выхода датчика тока сети сигнал поступает на вход блока преобразования Фурье, с выхода которого сигнал поступает на первый вход блока выделения основной гармоники, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика основной гармоники, с выхода блока выделения основной гармоники сигнал поступает на первый вход блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу датчика переменного тока преобразователя, с выхода блока вычитания сигнал поступает на вход блок фазовой синхронизации, а также установлен блок широтно-импульсной модуляции, выход которого соединен с устройством компенсации, отличающееся тем, что дополнительно установлены блок смещения и блок регулирования частоты широтно-импульсной модуляции, выход блока фазовой синхронизации соединен со входом блока смещения, выход которого соединен с первым входом блока широтно-импульсной модуляции, выход датчика переменного тока сети соединен с входом блока регулирования частоты широтно-импульсной модуляции, выход которого соединен со вторым входом блока широтно-импульсной модуляции.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018136024U RU185875U1 (ru) | 2018-10-11 | 2018-10-11 | Устройство гибридной компенсации высших гармоник |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018136024U RU185875U1 (ru) | 2018-10-11 | 2018-10-11 | Устройство гибридной компенсации высших гармоник |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU185875U1 true RU185875U1 (ru) | 2018-12-21 |
Family
ID=64753980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018136024U RU185875U1 (ru) | 2018-10-11 | 2018-10-11 | Устройство гибридной компенсации высших гармоник |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU185875U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221347U1 (ru) * | 2023-09-25 | 2023-11-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство компенсации высших гармоник и поддержания мощности |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5063532A (en) * | 1988-03-04 | 1991-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Active filter device |
| US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
| RU125784U1 (ru) * | 2012-10-16 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Гибридное фильтрокомпенсирующее устройство |
| RU2521428C2 (ru) * | 2012-07-05 | 2014-06-27 | Георгий Маркович Мустафа | Фильтро-компенсирующее устройство высоковольтной передачи энергии постояннным током |
| RU176107U1 (ru) * | 2017-07-10 | 2018-01-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство гибридной компенсации высших гармоник |
-
2018
- 2018-10-11 RU RU2018136024U patent/RU185875U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5063532A (en) * | 1988-03-04 | 1991-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Active filter device |
| US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
| RU2521428C2 (ru) * | 2012-07-05 | 2014-06-27 | Георгий Маркович Мустафа | Фильтро-компенсирующее устройство высоковольтной передачи энергии постояннным током |
| RU125784U1 (ru) * | 2012-10-16 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Гибридное фильтрокомпенсирующее устройство |
| RU176107U1 (ru) * | 2017-07-10 | 2018-01-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство гибридной компенсации высших гармоник |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221347U1 (ru) * | 2023-09-25 | 2023-11-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Устройство компенсации высших гармоник и поддержания мощности |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9577429B2 (en) | Paralleling of active filters with independent controls | |
| CN105723233B (zh) | 逆变器试验装置 | |
| RU2446536C1 (ru) | Устройство компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети | |
| RU176107U1 (ru) | Устройство гибридной компенсации высших гармоник | |
| RU2619919C1 (ru) | Устройство компенсации высших гармоник, адаптированное к электроприводу переменного тока | |
| RU185875U1 (ru) | Устройство гибридной компенсации высших гармоник | |
| Mo et al. | Active damping of oscillations in LC-filter for line connected, current controlled, PWM voltage source converters | |
| RU2657007C1 (ru) | Устройство компенсации высших гармоник и рекуперации энергии в сеть, адаптированное к электроприводу переменного тока | |
| JP6834018B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| CN111316558B (zh) | 电力变换装置 | |
| RU198721U1 (ru) | Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети | |
| CH711566A2 (en) | Inverter for exchanging electrical energy between a DC system and an AC system. | |
| CN114336689B (zh) | 一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法及*** | |
| RU221347U1 (ru) | Устройство компенсации высших гармоник и поддержания мощности | |
| RU2573599C1 (ru) | Устройство компенсации высших гармоник и коррекции несимметрии сети | |
| RU128031U1 (ru) | Устройство компенсации гармонических токов и реактивной мощности | |
| RU2741061C1 (ru) | Система управления многоуровневым активным фильтром | |
| JP4842179B2 (ja) | 電力変換装置及びその制御方法 | |
| CN109660183B (zh) | 一种电容小型化电机驱动装置 | |
| RU2512886C1 (ru) | Устройство компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети | |
| JPH03245793A (ja) | 交流電動機の制御方法及びその装置 | |
| JP2020137286A (ja) | 電動機駆動システムおよび電動機駆動システムにおけるインバータ制御方法 | |
| RU212745U1 (ru) | Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети | |
| JP3536114B2 (ja) | 電力変換器の制御方法および電力変換装置 | |
| RU2724982C1 (ru) | Способ управления электроприводом переменного тока |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201012 |