RU195897U1 - Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания - Google Patents

Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания Download PDF

Info

Publication number
RU195897U1
RU195897U1 RU2019141133U RU2019141133U RU195897U1 RU 195897 U1 RU195897 U1 RU 195897U1 RU 2019141133 U RU2019141133 U RU 2019141133U RU 2019141133 U RU2019141133 U RU 2019141133U RU 195897 U1 RU195897 U1 RU 195897U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drive
bridge
converter
capacitive
sensors
Prior art date
Application number
RU2019141133U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Маратович Матинян
Алексей Николаевич Киселев
Андрей Владимирович Склюев
Андрей Владимирович Родыгин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН)
Priority to RU2019141133U priority Critical patent/RU195897U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU195897U1 publication Critical patent/RU195897U1/ru

Links

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
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • 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
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена, например, в статических синхронных компенсаторах типа СТАТКОМ, снабженных емкостными накопителями энергии.Технический результат полезной модели - повышение надежности компенсирующего устройства, так как обеспечивается контроль состояния емкостного накопителя и устройство выводится из работы при возникновении критического дефекта в емкостном накопителе.Компенсирующее устройство содержит транзисторный преобразователь 1 напряжения, снабженный блоком 2 управления, и емкостный накопитель 3 электроэнергии, подключенный к преобразователю 1 на стороне постоянного тока. Накопитель 3 выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками 6 и 7 переменного тока, установленными в диагонали Н-моста и в цепи общего тока накопителя 3 соответственно. Выходы датчиков 6 и 7 подключены к входам 8 и 9 блока 2 соответственно.Блок 2 выполнен программируемым с возможностью формирования зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока преобразователя, т.е. в цепи общего тока накопителя 3, вычисления оценки небаланса Н-моста накопителя 3 по значениям токов, измеренных датчиками 6 и 7, и формирования в цепи 10 сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса. 1 ил.

Description

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена, например, в статических синхронных компенсаторах типа СТАТКОМ, снабженных емкостными накопителями энергии. При использовании суперконденсаторных накопителей энергии такие компенсаторы могут дополнительно выполнять функцию источника бесперебойного питания, устраняющего кратковременные провалы или перерывы электроснабжения (например, на время бестоковой паузы автоматического повторного включения линии электропередачи).
Уровень техники
Известно выбранное в качестве прототипа компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания, содержащее транзисторный преобразователь напряжения, снабженный блоком управления, и емкостный накопитель электроэнергии, подключенный к указанному преобразователю на стороне постоянного тока [1].
Недостаток прототипа - низкая надежность.
Сущность полезной модели
Технический результат полезной модели - повышение надежности компенсирующего устройства, так как обеспечивается контроль состояния емкостного накопителя и устройство выводится из работы при возникновении критического дефекта в емкостном накопителе.
Предметом полезной модели является компенсирующее устройство, содержащее транзисторный преобразователь напряжения, снабженный блоком управления, и емкостный накопитель электроэнергии, подключенный к указанному преобразователю на стороне постоянного тока, отличающийся тем, что емкостный накопитель выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками переменного тока, выходы которых подключены к входам блока управления, при этом первый датчик установлен в диагонали Н-моста, второй - в цепи общего тока накопителя, а блок управления выполнен с возможностью формирования зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока преобразователя напряжения, вычисления оценки небаланса Н-моста по значениям токов, измеренных указанными датчиками, и формирования сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса.
Это позволяет получить указанный технический результат.
Осуществление полезной модели
На фигуре показана общая структурная схема заявляемого устройства.
Компенсирующее устройство содержит транзисторный преобразователь 1 напряжения, снабженный блоком 2 управления, и емкостный накопитель 3 электроэнергии, подключенный к преобразователю 1 на стороне постоянного тока. К входам 4 блока 2 подключены датчики контролируемых токов и напряжений преобразователя 1 (на фигуре не показаны). С выхода 5 блока 2 на преобразователь 1 поступают управляющие воздействия.
Накопитель 3 выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками 6 и 7 переменного тока, установленными в диагонали Н-моста и в цепи общего тока накопителя 3 соответственно. Выходы датчиков 6 и 7 подключены к входам 8 и 9 блока 2 соответственно.
Блок 2 выполнен программируемым с возможностью формирования преобразователем 1 зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока, т.е. в цепи общего тока накопителя 3, вычисления оценки небаланса Н-моста накопителя 3 по значениям токов, измеренных датчиками 6 и 7, и формирования в цепи 10 сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса.
Преобразователь 1 выполнен, например, на транзисторах IGBT, которые под управлением блока 2 формируют путем широтно-импульсной модуляции требуемые напряжение и ток на выводе 11 переменного тока преобразователя. Такие преобразователи известны, например, из [2], а также из описания прототипа [1], где подробно раскрыта структура и работа преобразователя в составе трехфазного компенсирующего устройства с функцией бесперебойного питания.
Заявляемое компенсирующее устройство работает следующим образом (на примере трехфазного выполнения).
Устройство подключается трехфазным выводом 11 к электросети переменного тока параллельно потребителю.
Преобразователь 1 получает от блока 2 управляющие воздействия, обеспечивающие осуществление широтной импульсной модуляции для формирования напряжений на трехфазном выводе 11 устройства в соответствии с требуемым режимом работы.
Формируя на выводе 11 вектор прямой последовательности напряжения в фазе с сетевым напряжением и изменяя амплитуду напряжения на выводе 11, устройство регулирует реактивную мощность, выдаваемую в сеть.
При формировании вектора напряжения, отстающего или опережающего по фазе напряжение сети, устройство потребляет активную мощность или выдает ее в сеть соответственно. Потребление активной мощности сопровождается зарядом накопителя 3 энергии.
Формируя вектор обратной последовательности напряжения, находящийся в противофазе с обратной последовательности напряжения сети, устройство компенсирует несимметрию сетевого напряжения.
Компенсация искажений синусоидальности напряжения сети осуществляется за счет генерации в противофазе соответствующих высших гармоник напряжения на трехфазном выводе 11.
При отключении потребителя от сетевого питания устройство, осуществляя функцию бесперебойного питания, переходит в режим поддержания напряжения, в котором на выводе 11 устройства формируется трехфазное синусоидальное напряжение с номинальной амплитудой и частотой. В этом режиме электроснабжение потребителя осуществляется за счет энергии, запасенной в накопителе 3, который, выполнен в виде батареи из единичных суперконденсаторов (например, суперконденсаторов емкостью 0,5 Ф с максимальным рабочим напряжением 700 В).
Известно [3], что при повреждении единичного суперконденсатора он, как правило, переходит в разомкнутое состояние, что приводит к перегрузке по току других суперконденсаторов накопителя 3, работающих с ним параллельно, и, в конечном счете, к потере устройством функции бесперебойного питания.
В заявляемом устройстве накопитель 3 выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста. При исправности всех единичных суперконденсаторов Н-мост сбалансирован, т.е. его небаланс Ннб (определяемый соотношением полных сопротивлений Z плеч Н-моста, которое приведено, например, в [4])» находится в допустимых пределах вблизи нуля. При отказе одного из единичных суперконденсаторов абсолютное значение Ннб возрастает.
Оценка Ннб в рабочем режиме устройства производится по соотношению переменных токов, измеряемых в общей цепи Н-моста и в его диагонали. Если вычисленная оценкой небаланса превышает заданный порог, блок 2 формирует аварийный сигнал в цепи 10, действующий на выключатель 12, отключающий устройство от сети переменного тока.
Для вычисления оценки небаланса по двум указанным токам могут использоваться различные соотношения между ними: например, отношение среднеквадратичных значений измеренных токов [5] или проекция вектора измеренного тока в диагонали Н-моста на направление вектора тока, измеренного в общей цепи Н-моста [4].
Однако, как показали проведенные исследования переменная составляющая тока, протекающего в различных рабочих режимах через накопитель 3, включенный на стороне постоянного тока преобразователя 1, недостаточна для вычисления корректной оценки Ннб в условиях шумов и с учетом допустимых отклонений фактических емкостей единичных конденсаторов от их номинальных значений [4].
Для решения этой проблемы в заявляемом устройстве блок 2 управляет преобразователем 1 так, что преобразователь наряду с выполнением вышеописанных основных (технологических) функций формирует (непрерывно или периодически) в цепи общего тока накопителя 3 зондирующий переменный ток повышенной частоты, достаточный для корректной оценки Ннб по показаниям датчиков 6 и 7 во всех рабочих режимах преобразовательного устройства.
Корректная оценка небаланса позволяет контролировать состояние накопителя 1 с высокой степенью достоверности и предотвращать аварийные отказы, выводя компенсирующее устройство в ремонт при появлении критического дефекта в накопителе 1. В результате повышается надежность работы компенсирующего устройства в целом.
Как показали проведенные исследования, частота зондирующего тока может быть выбрана так, чтобы минимизировать его влияние на основные режимы работы преобразователя 1. Например, установлено, что при номинальной частоте сети 50 Гц, оптимальное значение частоты зондирующего тока располагается вблизи 1500 Гц.
Источники информации:
1. Патент RU 180249.
2. Патент RU 2419942.
3. Supercapacitor User Manual [E-resource
https://www.tokin.com/english/product/pdf_dl/supercap_manual.pdf]
4. Alekseev, N., Kiselev, A., Matinyan, A., Skluev, A., and Rodygin, A. High Voltage Supercapacitor Energy Storage Protection // International Journal of Engineering Research and Technology ISSN 0974-3154, Volume 12, Number 10 (2019), pp. 1717-1722/
5. Патент RU 2553276.

Claims (1)

  1. Компенсирующее устройство, содержащее транзисторный преобразователь напряжения, снабженный блоком управления, и емкостный накопитель электроэнергии, подключенный к указанному преобразователю на стороне постоянного тока, отличающееся тем, что емкостный накопитель выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками переменного тока, выходы которых подключены к входам блока управления, при этом первый датчик установлен в диагонали Н-моста, второй - в цепи общего тока накопителя, а блок управления выполнен с возможностью формирования зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока преобразователя напряжения, вычисления оценки небаланса Н-моста по значениям токов, измеренных указанными датчиками, и формирования сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса.
RU2019141133U 2019-12-12 2019-12-12 Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания RU195897U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141133U RU195897U1 (ru) 2019-12-12 2019-12-12 Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141133U RU195897U1 (ru) 2019-12-12 2019-12-12 Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195897U1 true RU195897U1 (ru) 2020-02-10

Family

ID=69416335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141133U RU195897U1 (ru) 2019-12-12 2019-12-12 Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195897U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT523994A1 (de) * 2020-06-16 2022-01-15 Avl List Gmbh Messanordnung für einen Umrichter und Umrichteranordnung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018U1 (ru) * 1994-03-22 1996-04-16 Акционерное общество открытого типа "Электропривод" Светосигнальное устройство
RU2187873C1 (ru) * 2001-04-16 2002-08-20 Тульский государственный университет Компенсатор реактивной мощности
RU2282912C2 (ru) * 2004-07-16 2006-08-27 Александр Михайлович Брянцев Статический компенсатор реактивной мощности
US20160365807A1 (en) * 2009-03-30 2016-12-15 Hitachi, Ltd. Power conversion device with a plurality of series circuits
RU180249U1 (ru) * 2017-12-27 2018-06-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018U1 (ru) * 1994-03-22 1996-04-16 Акционерное общество открытого типа "Электропривод" Светосигнальное устройство
RU2187873C1 (ru) * 2001-04-16 2002-08-20 Тульский государственный университет Компенсатор реактивной мощности
RU2282912C2 (ru) * 2004-07-16 2006-08-27 Александр Михайлович Брянцев Статический компенсатор реактивной мощности
US20160365807A1 (en) * 2009-03-30 2016-12-15 Hitachi, Ltd. Power conversion device with a plurality of series circuits
RU180249U1 (ru) * 2017-12-27 2018-06-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT523994A1 (de) * 2020-06-16 2022-01-15 Avl List Gmbh Messanordnung für einen Umrichter und Umrichteranordnung
AT523994B1 (de) * 2020-06-16 2022-07-15 Avl List Gmbh Messanordnung für einen Umrichter und Umrichteranordnung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. An improved islanding detection method for a grid-connected inverter with intermittent bilateral reactive power variation
US9236768B2 (en) Systems, methods, and devices for control of parallel uninterruptible power supplies
CN102299659B (zh) 用于多相电力转换器的控制的***以及方法
US10505367B2 (en) Apparatus and method for providing a power interface
JPS5924392B2 (ja) 交流電気量の監視装置
Hamzeh et al. A new control method in PV grid connected inverters for anti-islanding protection by impedance monitoring
RU195897U1 (ru) Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания
Lei et al. Power sharing between parallel inverters by using droop control with a secondary control loop
Abramovich et al. Electrical complex of combined power supply on the base of renewables and hybrid correction device
Savaghebi et al. Secondary control for voltage unbalance compensation in an islanded microgrid
Jing et al. A control strategy for islanded DC microgrid with battery/ultra-capacitor hybrid energy storage system
Ali et al. Design and implementation of fractional-order sliding mode control for parallel distributed generations units in islanded microgrid
Kishore et al. Voltage sag reduction and power quality improvement using DVR
Shadlu Harmonic and imbalance compensation in electric railway systems using modular multilevel converters under varying load conditions
Burungale et al. DSTATCOM performance for voltage sag, swell mitigation
JP6341791B2 (ja) 単独運転検出装置および単独運転検出方法ならびに、単独運転検出用の制御装置および分散型電源装置
Yang et al. Harmonic impedance measurement for an islanded microgrid using current injection
Nagarajan et al. An implementation of SSSC-based cascade H-bridge model series compensation scheme
Montero-Hernandez et al. A low cost approach to provide ride-through for critical loads
Dubey et al. Flexible distributed power converter with harmonic compensation and seamless passive islanding detection
Al-janad et al. Comparative study of super capacitor and battery as storage energy in three phase system
Katole et al. Analysis and mitigation of balanced voltage sag with the help of energy storage system
Imran et al. Dynamic voltage restorer for mitigation of voltage sag and swell
RU2692085C1 (ru) Устройство автоматического включения резерва
Chawla et al. Fuzzy Logic Control for DVR to counter voltage sag on Distribution Network

Legal Events

Date Code Title Description
PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20210809