RU2475914C1 - Electric energy quality improvement method - Google Patents
Electric energy quality improvement method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475914C1 RU2475914C1 RU2011128679/07A RU2011128679A RU2475914C1 RU 2475914 C1 RU2475914 C1 RU 2475914C1 RU 2011128679/07 A RU2011128679/07 A RU 2011128679/07A RU 2011128679 A RU2011128679 A RU 2011128679A RU 2475914 C1 RU2475914 C1 RU 2475914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- components
- voltage
- phase
- signals
- mains voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электрической энергии в энергетических или автономных системах электроснабжения при наличии как симметричной, так и несимметричной нагрузок.The invention relates to the electric power industry and to electrical engineering and can be used to improve the quality of electric energy in energy or autonomous power supply systems in the presence of both symmetrical and asymmetric loads.
Известен способ повышения качества электрической энергии [патент РФ №2382469, H02J 3/01. Способ повышения качества электроэнергии в многофазной системе электроснабжения при симметрировании по одной из фаз / И.В.Устименко - опубл. БИ №5, 2010 г.], состоящий в том, что измеряют мгновенные значения напряжения n-фазной сети, измеряют мгновенные значения токов фаз нагрузки, выделяют гармонические составляющие тока нагрузки основной частоты и высоких частот, формируют сигналы, содержащие токи высших гармонических составляющих, подлежащих компенсации, модули которых равны модулям соответствующих токов высших гармонических составляющих в питающей сети, подлежащих компенсации, и сдвинуты по отношению к последним на 180 эл. градусов, определяют в качестве опорной фазы любую из n-фаз питающей сети, выделяют в ней сигнал, пропорциональный току ее нагрузки, сравнивают последний с эталонным сигналом, который, в свою очередь, формируют из сигнала, пропорционального питающему напряжению опорной фазы, получают при этом разностный сигнал, который используют для регулируемой компенсации реактивной мощности и осуществления стабилизация коэффициента мощности в питающей сети, причем указанный сигнал корректируют по фазе таким образом, чтобы задать необходимый коэффициент мощности, и посредством дополнительного n-фазного источника мощности генерируют в каждую из n-фаз и в опорную фазу n-фазной сети соответственно сформированные сигналы, содержащие токи высших гармонических составляющих, подлежащих компенсации, и разностный сигнал, причем с помощью упомянутого n-фазного источника мощности одновременно генерируют в каждую из (n-1) фаз токи, пропорциональные току основной гармоники, предварительно формируя их таким образом, чтобы в каждой из симметрируемых (n-1) фаз n-фазной сети геометрическая сумма токов - генерируемого в симметрируемую фазу и тока основной гармоники ее нагрузки - была бы равна по модулю току опорной фазы, а угол, образованный током последней и суммарным током симметрируемой фазы, следующей за опорной при прямом чередовании фаз, а также между суммарными токами соседних (n-1) симметрируемых фаз, был бы равен эл. градусов.A known method of improving the quality of electrical energy [RF patent No. 2382469,
Данный способ повышения качества электроэнергии при симметрировании основных гармонических составляющих и исключении высших гармонических составляющих токов питающей n-фазной сети не исключает несимметрию напряжений n-фазной сети при различных внутренних сопротивлениях фаз и возможных разбросах внутренних ЭДС сети, что в меньшей степени характерно для энергетических систем и в большей степени характерно для автономных систем электроснабжения.This method of improving the quality of electricity when balancing the main harmonic components and eliminating the higher harmonic components of the currents of the supplying n-phase network does not exclude the asymmetry of the voltages of the n-phase network at different internal phase resistances and possible scatter of the internal EMF of the network, which is less typical for power systems and more characteristic of autonomous power supply systems.
Рассматриваемый способ не обеспечивает стабилизацию параметров напряжения на нагрузке при ее изменении за счет внешней характеристики питающей сети из-за отсутствия соответствующих регулирующих воздействий.The considered method does not provide stabilization of the voltage parameters at the load when it changes due to the external characteristics of the supply network due to the lack of appropriate regulatory influences.
Кроме того, известен способ повышения качества электрической энергии [патент РФ №2237334, H02J 3/01, H02J 3/26. Способ повышения качества электрической энергии / А.Г.Машкин, Н.Ю.Буглак, В.Б.Тан-Цай, С.Д.Сапунов, опубл. 27.09.2004.], который является прототипом предлагаемого изобретения, и заключается в том, что измеряют мгновенные значения трехфазного напряжения сети, выделяют нулевую последовательность напряжения сети, выделяют высшие гармонические составляющие в напряжении сети и первую гармоническую составляющую в нулевой последовательности напряжения сети, формируют постоянное напряжение, пропорциональное первой гармонической составляющей нулевой последовательности напряжения сети, формируют напряжение коррекции для каждой фазы напряжения сети преобразованием постоянного напряжения в напряжение основной гармонической составляющей сети, и суммируют полученные напряжения коррекции в виде вольтодобавки с напряжениями сети.In addition, there is a method of improving the quality of electrical energy [RF patent No. 2237334,
Данный способ повышения качества электрической энергии исключает в нулевой последовательности напряжения питающей сети только основную гармоническую составляющую, но не исключает высокочастотные гармонические составляющие в нулевой последовательности напряжения питающей сети, обычно кратные трем и обусловленные наличием нелинейных нагрузок. Способ не исключает обратную последовательность в напряжении питающей сети, возникающую при несимметричной нагрузке, и тем самым не обеспечивает симметрию напряжения питающей сети.This method of improving the quality of electric energy excludes in the zero sequence of the supply voltage only the main harmonic component, but does not exclude high-frequency harmonic components in the zero sequence of the supply voltage, usually multiple of three and due to the presence of non-linear loads. The method does not exclude the reverse sequence in the voltage of the supply network that occurs during an asymmetric load, and thus does not provide symmetry of the voltage of the supply network.
Рассматриваемый способ не обеспечивает стабилизацию параметров напряжения на нагрузке при ее изменении за счет внешней характеристики питающей сети из-за отсутствия соответствующих регулирующих воздействий.The considered method does not provide stabilization of the voltage parameters at the load when it changes due to the external characteristics of the supply network due to the lack of appropriate regulatory influences.
Задача изобретения заключается в повышении симметрии напряжений питающей сети путем исключения максимальных по амплитуде гармонических составляющих в нулевой и обратной последовательностях напряжения питающей сети и стабилизации параметров прямой последовательности напряжения питающей сети.The objective of the invention is to increase the symmetry of the supply voltage by eliminating the maximum amplitude harmonic components in the zero and reverse sequences of the supply voltage and stabilizing the parameters of the direct sequence of the supply voltage.
Это достигается тем, что в известном способе повышения качества электрической энергии измеряют мгновенные значения трехфазного напряжения сети, выделяют нулевую последовательность напряжения сети, выделяют гармонические составляющие, формируют напряжение коррекции для каждой фазы напряжения сети и суммируют полученные напряжения коррекции в виде вольтодобавки с напряжениями сети, измеренные мгновенные значения трехфазного напряжения сети преобразуют из трехфазной abc-системы координат во вращающуюся с основной частотой Ω двухфазную dq-систему координат, формируют сигналы, пропорциональные d- и q-составляющим напряжения сети, формируют постоянные, эталонные сигналы для d- и q-составляющих прямой последовательности напряжения сети, формируют сигналы сравнения для d- и q-составляющих напряжения сети путем интегрирования разности соответствующих эталонных сигналов и сигналов, пропорциональных d- и q-составляющим напряжения сети, указанное выделение гармонических составляющих осуществляют с максимальными коэффициентами усиления в сигналах, пропорциональных d- и q-составляющим напряжения сети и обусловленных обратной последовательностью напряжения сети, формируют управляющие сигналы для d- и q-составляющих вычитанием соответствующих выделенных гармонических составляющих обратной последовательности из сигналов сравнения для d- и q-составляющих напряжения сети, преобразуют управляющие сигналы для d- и q-составляющих напряжения сети из двухфазной dq-системы координат в трехфазную abc-систему координат, формируют сигнал, пропорциональный нулевой последовательности напряжения сети, из которого выделяют с максимальными коэффициентами усиления конечное число гармонических составляющих с наибольшими амплитудами, и указанное формирование напряжения коррекции для каждой фазы напряжения сети осуществляют в abc-системе координат пропорционально сигналам, сформированным вычитанием гармонических составляющих, выделенных в нулевой последовательности напряжения сети, из соответствующих преобразованных сигналов управления.This is achieved by the fact that in the known method of improving the quality of electric energy, instantaneous values of the three-phase network voltage are measured, the zero sequence of the network voltage is extracted, the harmonic components are extracted, the correction voltage is generated for each phase of the network voltage, and the obtained correction voltages are added in the form of voltage boost with the network voltages measured the instantaneous values of the three-phase voltage of the network are converted from a three-phase abc-coordinate system to a two-phase u dq-coordinate system, generate signals proportional to the d- and q-components of the mains voltage, form constant, reference signals for d- and q-components of the direct sequence of the mains voltage, generate comparison signals for d- and q-components of the mains voltage by integrating the difference of the corresponding reference signals and signals proportional to the d- and q-components of the mains voltage, the specified selection of harmonic components is carried out with maximum amplification factors in the signals proportional to the d- and q-state the voltage of the network and caused by the reverse sequence of the network voltage, form the control signals for the d- and q-components by subtracting the corresponding selected harmonic components of the negative sequence from the comparison signals for the d- and q-components of the network voltage, convert the control signals for the d- and q-components mains voltage from a two-phase dq-coordinate system to a three-phase abc-coordinate system, form a signal proportional to the zero sequence of the mains voltage, from which it is isolated from m ksimalnymi gains finite number of harmonic components with the highest amplitudes, and said formation voltage for each phase voltage correction performed in the abc-system coordinates proportional signals formed by subtracting the harmonic components allocated in the zero-sequence voltage, converted from the corresponding control signals.
На фиг.1 представлена одна из возможных блок-схем, реализующая предлагаемый способ повышения качества электрической энергии. На фиг.2 - эпюры напряжения питающей сети, токов нагрузок и сигналов для прямой, обратной и нулевой последовательностей напряжения нагрузки для способа-прототипа. На фиг.3 - эпюры напряжения питающей сети, токов нагрузок и сигналов для прямой, обратной и нулевой последовательностей напряжения нагрузки для предлагаемого способа.Figure 1 presents one of the possible flowcharts that implements the proposed method of improving the quality of electrical energy. Figure 2 - plot voltage of the mains, load currents and signals for direct, reverse and zero sequences of load voltage for the prototype method. Figure 3 - plot voltage of the mains, load currents and signals for direct, reverse and zero sequences of load voltage for the proposed method.
Блок-схема (фиг.1) содержит трехфазный источник питающей сети Uc (1), каждая фаза которого представляет собой последовательное соединение источника синусоидальной ЭДС, активного сопротивления и индуктивности сети. Выходные фазы источника питающей сети Uc (1) через выходные обмотки вольтодобавочных фазных трансформаторов Тра, Трв, Трс (2, 3, 4) соединены с трехфазной несимметричной нагрузкой НН (5), входами прямого преобразователя координат ПК (6) и входами сумматора (7). Выходы прямого преобразователя координат ПК (6) через пропорциональные звенья (8) и (9) соединены с вычитаемыми входами схем вычитания (10, 11) и входами схем выделения гармонических составляющих в d-составляющих (12, 13) и в q-составляющих (14, 15) напряжения нагрузки. Уменьшаемые входы схем вычитания (10, 11) соединены с выходами схем формирования эталонных сигналов для d-составляющей (16) и q-составляющей (17) напряжения нагрузки. Выходы схем вычитания (10, 11) соединены с входами интеграторов для d-составляющей Иd (18) и q-составляющей Иq (18), выходы которых соединены с уменьшаемыми входами схем вычитания (20, 21). Выходы схем выделения гармонических составляющих для d-составляющих (12, 13) и для q-составляющих (14, 15) напряжения нагрузки соединены с входами сумматоров 22, 23), выходы которых соединены с вычитаемыми входами схем вычитания (20, 21). Выходы схем вычитания (20, 21) соединены с входами обратного преобразователя координат ПК-1 (24). Выходы обратного преобразователя координат ПК-1 (24) соединены с уменьшаемыми входами схем вычитания (25, 26, 27). Выход сумматора (7) через пропорциональное звено (28) соединен с входами схем выделения гармонических составляющих для нулевой последовательности напряжения нагрузки (29, 30). Выходы схем выделения гармонических составляющих для нулевой последовательности напряжения нагрузки (29, 30) соединены с входами сумматора (31), выход которого соединен с вычитаемыми входами схем вычитания (25, 26, 27). Выходы схем вычитания (25, 26, 27) соединены с входами системы импульсно-фазового управления СИФУ (32), выходы которого соединены с управляющими входами усилителя мощности УМ (33), выходы которого соединены с первичными обмотками вольтодобавочных фазных трансформаторов Трa, Трв, Трс (2, 3, 4).The block diagram (Fig. 1) contains a three-phase supply network source U c (1), each phase of which is a series connection of a sinusoidal EMF source, active resistance and network inductance. Output phase power supply network U c (1) through the output winding booster phase transformers Tp a, Tp a, Tp with (2, 3, 4) are connected to the three-phase unbalanced load HH (5), a direct converter coordinate inputs PC (6) and inputs of the adder (7). The outputs of the direct coordinate converter PC (6) through proportional links (8) and (9) are connected to the subtracted inputs of the subtraction schemes (10, 11) and the inputs of the schemes for extracting harmonic components in the d-components (12, 13) and in q-components (14, 15) load voltage. The diminished inputs of the subtraction circuits (10, 11) are connected to the outputs of the schemes for generating reference signals for the d component (16) and q-component (17) load voltage. The outputs of the subtraction circuits (10, 11) are connected to the inputs of the integrators for the d-component And d (18) and the q-component And q (18), the outputs of which are connected to the reduced inputs of the subtraction circuits (20, 21). Outputs of harmonic component extraction circuits for d components (12, 13) and for q-components (14, 15) the load voltage is connected to the inputs of the adders 22, 23), the outputs of which are connected to the subtracted inputs of the subtraction circuits (20, 21). The outputs of the subtraction schemes (20, 21) are connected to the inputs of the inverse coordinate transformer PC -1 (24). The outputs of the inverse coordinate transformer PC -1 (24) are connected to the reducible inputs of the subtraction schemes (25, 26, 27). The output of the adder (7) through the proportional link (28) is connected to the inputs of the harmonic component extraction circuits for the zero sequence of load voltage (29, 30). Outputs of harmonic component isolation circuits for the zero sequence of load voltage (29, 30) are connected to the inputs of the adder (31), the output of which is connected to the subtracted inputs of the subtraction schemes (25, 26, 27). Subtracting outputs of the circuit (25, 26, 27) are connected to inputs of pulse-phase IFSB control system (32), the outputs of which are connected to control the power amplifier inputs UM (33), the outputs of which are connected to the primary windings of booster phase transformers Tp a, Tp in , Tr with (2, 3, 4).
Источник питающей сети Uc (1) может представлять собой промышленную сеть, синхронный генератор или статический преобразователь с переменным стабилизированным напряжением по любой из известных схем (см. B.C.Руденко, В.И.Сенько, И.М.Чиженко. Основы преобразовательной техники. - М.: Высш. школа, 1980. - 424 с.). Трансформаторы Тра, Трв, Трс (2, 3, 4) - типовые трансформаторы напряжения. Несимметричная трехфазная нагрузка НН (5) может представлять собой резистор, последовательное или параллельное соединение резистора и дросселя с разными значениями их параметров в фазах. Прямой преобразователь координат ПК (6) и обратный преобразователь координат ПК-1 (24) реализуют известное из электромеханики и теории автоматизированного электропривода преобразование трехфазных величин из трехфазной abc-системы координат во вращающуюся с постоянной частотой Ω d- и q-составляющие системы dq-координат и обратно (Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1980) и представляют собой умножители аналоговых сигналов (Тимонеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь. - 1982. - 112 с.). Пропорциональные звенья (8), (9), (28), схемы вычитания (10, 11, 20, 21, 25-27), интеграторы Иd(18), Иq(19), сумматоры (7, 22, 23, 31) представляют собой типовые элементарные звенья, известные из теории автоматического регулирования (см. Теория автоматического управления. Ч1. Теория линейных систем автоматического управления. Под ред. А.А.Воронова. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1977). Схемы формирования эталонных сигналов для d-составляющей (16) и q-составляющей (17) напряжения нагрузки - параметрические стабилизаторы напряжения (см. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Под ред. Г.С.Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986). Схемы выделения гармонических составляющих в d-составляющей (12, 13), в q-составляющей (14, 15) напряжения нагрузки и в нулевой последовательности (29, 30) напряжения нагрузки могут представлять собой резонансные звенья, например, или реализуемые в аналоговом виде (см. Теория автоматического управления. Ч1. Теория линейных систем автоматического управления. Под ред. А.А.Воронова. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1977), а для исключения температурной зависимости параметров звеньев в цифровом виде (см. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - СПб.: Питер. - 2006. - 751 с.). Система импульсно-фазового управления СИФУ (32) представляет собой стандартную систему управления, реализующую вертикальный принцип управления (см. B.C.Руденко, В.И.Сенько, И.М.Чиженко. Основы преобразовательной техники. - М.: Высш. школа, 1980). Усилитель мощности УМ (33), например статический преобразователь частоты - инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией, работающий на высокой частоте переключения силовых ключей, с выходным однозвенным LC-фильтром (см. B.C.Руденко, В.И.Сенько, И.М.Чиженко. Основы преобразовательной техники. - М.: Высш. школа, 1980).The power supply source U c (1) can be an industrial network, a synchronous generator or a static converter with a variable voltage stabilized according to any of the known schemes (see BCRudenko, V.I.Senko, I.M. Chizhenko. Fundamentals of converter technology. - M .: Higher school, 1980 .-- 424 p.). Transformers Tp a, Tp in, with Tp (2, 3, 4) - standard voltage transformers. An asymmetric three-phase LV load (5) can be a resistor, a series or parallel connection of a resistor and a reactor with different values of their parameters in phases. The direct coordinate transformer PC (6) and the inverse coordinate transformer PC -1 (24) realize the transformation of three-phase quantities from a three-phase abc-coordinate system into a d-and q-component of a dq-coordinate system rotating from a constant frequency, which is known from electromechanics and the theory of an automated electric drive and vice versa (Vazhnov A.I. Transients in alternating current machines. - L .: Energy, Leningrad. Department, 1980) and are multipliers of analog signals (Timoneev V.N., Velichko L.M., Tkachenko V. .A. Analog Signal Multipliers fishing in electronic equipment -. M .: Radio and communication -. 1982. - 112 s).. Proportional Links (8), (9), (28), subtraction schemes (10, 11, 20, 21, 25-27), integrators And d (18), And q (19), adders (7, 22, 23, 31) are typical elementary units known from the theory of automatic control (see. Theory of automatic control. Part 1. The theory of linear systems of automatic control. Edited by A.A. Voronov. Textbook for universities. - M .: Higher school, 1977). Schemes of the formation of reference signals for the d-component (16) and q-component (17) load voltage - parametric voltage stabilizers (see Sources of power supply of electronic equipment: Reference / Edited by G.S. Naivelt. - M .: Radio and communications, 1986). Schemes for the allocation of harmonic components in the d-component (12, 13), in the q component (14, 15) load voltage and zero sequence (29, 30) load voltages can be resonant links, for example, or sold in analog form (see. Theory of automatic control. Part 1. Theory of linear systems of automatic control. Edited by A.A. Voronov. Textbook for universities. - M .: Higher school, 1977), and to exclude temperature dependence link parameters in digital form (see Sergienko A.B.Digital signal processing. - St. Petersburg: Peter. - 2006. - 751 p.). The system of pulse-phase control of SIFU (32) is a standard control system that implements the vertical control principle (see BC Rudenko, V. I. Senko, I. M. Chizhenko. Fundamentals of converting technology. - M.: Higher school, 1980) . UM power amplifier (33), for example, a static frequency converter - a voltage inverter with pulse-width modulation, operating at a high switching frequency of power switches, with an output single-link LC filter (see BCRudenko, V.I.Senko, I.M. Chizhenko Fundamentals of transformative technology. - M .: Higher school, 1980).
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. При несимметричной нагрузке разные значения фазных токов нагрузки протекают по внутренним сопротивлениям сети, создавая на них различные падения напряжения. При этом фазные напряжения на нагрузке будут несимметричные. Поэтому несимметричная трехфазная система напряжений нагрузки , , может быть представлена в виде суммы составляющих симметричных прямой и обратной и нулевой последовательностей [Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебник для вузов. Том 1 / Л.Р.Нейман, К.С.Демирчан. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 536 с.]:The proposed method is as follows. With an asymmetric load, different values of the phase currents of the load flow along the internal resistances of the network, creating various voltage drops on them. In this case, the phase voltage at the load will be asymmetric. Therefore, an asymmetric three-phase load voltage system , , can be represented as the sum of the components of symmetric direct and reverse and zero sequences [Neumann L.R. Theoretical foundations of electrical engineering: In 2 t. Textbook for universities. Volume 1 / L.R. Neumann, K.S. Demirchan. - L.: Power Publishing House. Leningra. Department, 1981. - 536 p.]:
где , , - амплитуды прямой, обратной и нулевой последовательностей напряжения нагрузки;Where , , - the amplitudes of the forward, reverse and zero sequences of the load voltage;
Ω - частота основной гармонической составляющей напряжения;Ω is the frequency of the main harmonic component of the voltage;
Ψ - фазовый сдвиг нулевой последовательности.Ψ is the phase shift of the zero sequence.
Прямой преобразователь координат ПК (6) преобразует несимметричные фазные напряжения (1) во вращающуюся с постоянной частотой Ω dq-систему координат по известным соотношениям [Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока / А.И.Важнов - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1980. - 256 с.]. На выходе прямого преобразователя координат ПК (6) формируютсяA direct coordinate converter PC (6) converts asymmetric phase voltages (1) into a dq coordinate system rotating with a constant frequency Ω according to known relations [Vazhnov A.I. Transients in AC machines / A.I. Vazhnov - L.: Energy, Leningrad. Department, 1980. - 256 p.]. At the output of the direct coordinate converter, PCs (6) are formed
; ;
где , - мгновенные значения d- и q-составляющих напряжения нагрузки;Where , - instantaneous values of the d- and q-components of the load voltage;
φ - фазовый сдвиг вращающейся системы координат относительно векторов прямой последовательности;φ is the phase shift of a rotating coordinate system relative to direct sequence vectors;
, , - мгновенные значения выходных фазных напряжений нагрузки. , , - instantaneous values of the output phase voltage of the load.
Подставляя соотношения (1) в выражение (2), получим:Substituting relations (1) into expression (2), we obtain:
Последние выражения (3) показывают, что при использовании преобразования из трехфазной abc-системы координат во вращающуюся с постоянной частотой Ω dq-систему координат при несимметричной нагрузке, при формировании d- и q-составляющих напряжения нагрузки, в них входят параметры прямой и обратной последовательностей напряжения нагрузки.The last expressions (3) show that when using the conversion from a three-phase abc coordinate system to a dq coordinate system rotating at a constant frequency Ω at an asymmetric load, when forming the d and q components of the load voltage, they include the parameters of the forward and reverse sequences load voltage.
Прямая последовательность представлена в d- и q-составляющих напряжения нагрузки постоянными сигналами. Обратная последовательность напряжения нагрузки представлена в d- и q-составляющих напряжения нагрузки второй гармонической составляющей. Нулевая последовательность напряжения нагрузки, частота которой равна основной гармонической составляющей, исключается при формировании d- и q-составляющих напряжения нагрузки.The direct sequence is represented in the d- and q-components of the load voltage by constant signals. The reverse sequence of the load voltage is presented in the d- and q-components of the load voltage of the second harmonic component. The zero sequence of the load voltage, the frequency of which is equal to the main harmonic component, is excluded during the formation of the d- and q-components of the load voltage.
При наличии нелинейной несимметричной нагрузки, например однофазный выпрямитель, в обратной и нулевой последовательностях напряжения нагрузки могут появиться другие гармонические составляющие, кроме второй и основной, например, в нулевой последовательности - кратные трем. Поэтому нулевая и обратная последовательности напряжения нагрузки в общем случае могут иметь спектр гармонических составляющих.In the presence of a non-linear asymmetric load, for example a single-phase rectifier, other harmonic components may appear in the reverse and zero sequences of the load voltage, except for the second and main ones, for example, in the zero sequence - multiples of three. Therefore, the zero and reverse sequences of the load voltage in the general case can have a spectrum of harmonic components.
На выходе схем вычитания (10) и (11) формируются разности соответствующих эталонных сигналов для d- и q-составляющих напряжения нагрузки (16), (17) и сигналов, пропорциональных d- и q-составляющим напряжения нагрузки и , которые интегрируются интеграторами Иd (18) и Иq (19). Тем самым реализуется астатическое регулирование нулевого порядка по постоянным составляющим d- и q-составляющих напряжения нагрузки, то есть по прямой последовательности напряжения нагрузки.At the output of the subtraction schemes (10) and (11), differences of the corresponding reference signals are formed for the d- and q-components of the load voltage (16), (17) and signals proportional to the d- and q-components of the load voltage and which are integrated by the integrators And d (18) and And q (19). Thus, zero-order astatic regulation is realized with respect to the constant components of the d- and q-components of the load voltage, i.e., in a direct sequence of the load voltage.
Одновременно с этим из сигналов, пропорциональных d- и q-составляющим напряжения нагрузки и схемы выделения гармонических составляющих в d-составляющей (12, 13) и в q-составляющей (14, 15) напряжения нагрузки выделяют из них с максимальными коэффициентами усиления гармонические составляющие, образованные обратной последовательностью напряжения нагрузки, которые суммируются в сумматорах (22) и (23) и затем соответственно вычитаются в схемах вычитания (20) и (21) из выходных сигналов интеграторов d- и q-составляющих напряжения нагрузки Иd (18) и Иq (19). На выходе схем вычитания (20) и (21) формируются сигналы, обеспечивающие астатическое регулирование как по постоянным составляющим, так и по выделенным гармоническим составляющим d- и q-составляющих напряжения нагрузки. Эти сигналы обратным преобразователем координат ПК-1 (24) преобразуются из двухфазной dq-системы координат в трехфазную abc-систему координат.At the same time, from signals proportional to the d- and q-components of the load voltage and schemes for the allocation of harmonic components in the d-component (12, 13) and in the q component (14, 15) load voltages extract harmonic components from them with maximum amplification factors formed by the reverse sequence of load voltages, which are summed in adders (22) and (23) and then subtracted accordingly in the subtraction schemes (20) and (21) from the output signals of integrators of d- and q-components of the load voltage AND d (18) and AND q (19). At the output of the subtraction circuits (20) and (21), signals are generated that provide astatic regulation both in terms of the constant components and in the selected harmonic components of the d- and q-components of the load voltage. These signals are converted by the inverse coordinate transformer PC -1 (24) from a two-phase dq coordinate system to a three-phase abc coordinate system.
На выходе обратного преобразователя координат ПК-1 (24) формируются три управляющих напряжения , , , которые поступают соответственно на уменьшаемые входы схем вычитания (25), (26), (27).At the output of the inverse coordinate converter PC -1 (24), three control voltages are formed , , which go respectively to the diminished inputs of the subtraction schemes (25), (26), (27).
На выходе сумматора (7) формируется нулевая последовательность напряжения нагрузки, которая через согласующее пропорциональное звено (28) передается на входы схем выделения гармонических составляющих нулевой последовательности (29, 30). Эти схемы выделяют с максимальными коэффициентами усиления гармонические составляющие, образованные нулевой последовательностью напряжения нагрузки, и в сумматоре (31) формируется сумма выделенных гармонических составляющих нулевой последовательности напряжения нагрузки. Эта сумма вычитается из каждой фазы управляющих напряжений в схемах вычитания (25), (26), (27), на выходе которых формируются модулирующие напряжения , , для системы импульсно-фазового управления СИФУ (32). Система импульсно-фазового управления СИФУ (32) формирует высокочастотные импульсы управления для переключения силовых ключей усилителя мощности УМ (33), который преобразует энергию источника постоянного напряжения в напряжения, определяемые спектром модулирующих сигналов , , . Сформированные усилителем мощности УМ (33) сигналы поступают на входные обмотки трансформаторов Тра, Трв, Трс (2, 3, 4) и передаются с необходимым коэффициентом трансформации на выходные обмотки трансформаторов, корректируя в виде вольтодобавки фазные напряжения нагрузки.At the output of the adder (7), a zero sequence of load voltage is formed, which through the matching proportional link (28) is transmitted to the inputs of the zero sequence harmonic components (29, 30). These schemes isolate with maximum amplification factors harmonic components formed by the zero sequence of the load voltage, and in the adder (31) the sum of the selected harmonic components of the zero sequence of the load voltage is formed. This sum is subtracted from each phase of the control voltages in the subtraction schemes (25), (26), (27), at the output of which modulating voltages are formed , , for the system of pulse-phase control SIFU (32). The SIFU pulse-phase control system (32) generates high-frequency control pulses for switching the power switches of the power amplifier UM (33), which converts the energy of a constant voltage source into voltages determined by the spectrum of modulating signals , , . The generated power amplifier PA (33) signals are applied to the input winding of a transformer Tr, Tr in, with Tp (2, 3, 4) and transmitted with the required transformation ratio at the output windings of transformers, adjusting as the boost phase of the load voltage.
При наличии нелинейной нагрузки, генерирующей в сеть широкий спектр гармонических составляющих тока и приводящей к появлению широкого спектра гармонических составляющих в напряжении сети, в прямую, обратную и нулевую последовательности войдут гармонические составляющие разных порядков. Поэтому схемы выделения гармонических составляющих должны быть настроены на соответствующие гармонические составляющие, а не только на основную гармоническую составляющую для нулевой последовательности напряжения нагрузки и на вторую гармоническую составляющую в обратной последовательности напряжения нагрузки, как при линейной несимметричной нагрузке.In the presence of a nonlinear load generating a wide range of harmonic components of the current into the network and leading to the appearance of a wide range of harmonic components in the network voltage, harmonic components of different orders will enter the forward, reverse and zero sequences. Therefore, the harmonic component extraction circuits should be tuned to the corresponding harmonic components, and not only to the main harmonic component for the zero sequence of the load voltage and to the second harmonic component in the reverse sequence of the load voltage, as with a linear asymmetric load.
Симметрирование напряжения питающей сети в предложенном способе происходит за счет астатического регулирования нулевого порядка максимальных по амплитуде гармонических составляющих в нулевой и обратной последовательностях напряжения питающей сети, что приводит к их исключению. Так же в предложенном способе осуществляется стабилизация параметров прямой последовательности напряжения питающей сети за счет астатического регулирования нулевого порядка амплитуды прямой последовательности напряжения нагрузки в dq-системе координат с использованием интегрирования разности сигналов постоянного напряжения.The balancing of the voltage of the mains in the proposed method is due to the astatic regulation of zero order of the maximum amplitude harmonic components in the zero and reverse sequences of the voltage of the mains, which leads to their exclusion. Also in the proposed method, the parameters of the direct sequence of the voltage of the supply network are stabilized due to the astatic regulation of zero order amplitude of the direct sequence of the voltage of the load in the dq-coordinate system using the integration of the difference of the DC voltage signals.
Докажем, что в предложенном способе повышения качества электрической энергии происходят исключение из спектра напряжения нагрузки выделенных гармонических составляющих в нулевой и обратной последовательностях напряжения нагрузки и стабилизация напряжения прямой последовательности.Let us prove that in the proposed method for improving the quality of electric energy, the selected harmonic components in the zero and reverse sequences of the load voltage are excluded from the load voltage spectrum and the voltage of the direct sequence is stabilized.
Изображение i-й фазы напряжения нагрузки (s) согласно блок-схеме (фиг.1) можно представить в видеImage of the i-th phase of the load voltage (s) according to the block diagram (figure 1) can be represented as
где - изображение ЕДС i-й фазы питающей сети;Where - image of EMF of the i-th phase of the supply network
- передаточная функция от ЕДС i-й фазы питающей сети в i-ю фазу нагрузки; - transfer function from the EDS of the i-th phase of the supply network to the i-th phase of the load;
- изображение вольтодобавки в выходной обмотке трансформатора i-й фазы питающей сети. i=a, b, c. - image of voltage boost in the output winding of the transformer of the i-th phase of the supply network. i = a, b, c.
Изображение напряжений вольтодобавки согласно блок-схеме (фиг.1) можно записать:Voltage boost image according to the block diagram (figure 1) you can write:
где - коэффициент пропорциональности напряжения нулевой последовательности;Where - the coefficient of proportionality of the voltage of the zero sequence;
U0(s) - изображение нулевой последовательности напряжения нагрузки;U 0 (s) - image of the zero sequence of the load voltage;
, - передаточная функция схемы выделения j-й гармонической составляющей нулевой последовательности (29, 30) напряжения нагрузки и передаточная функция i-й фазы выходного фильтра усилителя мощности УМ (33); , - transfer function of the allocation circuit of the j-th harmonic component of the zero sequence (29, 30) load voltage and transfer function of the ith phase of the output filter of the power amplifier of the PA (33);
- управляющие сигналы, формируемый на выходах схемы обратного преобразователя координат ПК-1 (24); - control signals generated at the outputs of the circuit of the inverse coordinate transformer PC -1 (24);
, Kn4, Kmp - коэффициенты усиления по напряжению силовой схемы статического преобразователя усилителя мощности по нулевой последовательности напряжения нагрузки и управляющим сигналам , , , формируемым на выходе схемы обратного преобразователя координат ПК-1 (24), с учетом системы импульсно-фазового управления СИФУ (32) и коэффициент трансформации трансформаторов Тра, Трв, Трс (2, 3, 4) соответственно. , K n4 , K mp - voltage gain of the power circuit of the static converter of the power amplifier according to the zero sequence of the load voltage and control signals , , Formed on the output of the inverter circuit coordinate PC-1 (24), with the system of pulse-phase control IFSB (32) and the transformation ratio of transformer Tr and, in Tr, Tr s (2, 3, 4), respectively.
Подставляя выражения (6) в выражения (5), получим изображения фазных напряжений нагрузки:Substituting expressions (6) into expressions (5), we obtain images of the phase load voltages:
Выразим изображение нулевой последовательности напряжения нагрузки согласно с известным определением:Express the image of the zero sequence of the load voltage according to the well-known definition:
Подставим выражения (8) в (7) и выразим изображение нулевой последовательности напряжения нагрузки:We substitute expressions (8) into (7) and express the image of the zero sequence of the load voltage:
В выражении (9) выделим передаточную функцию схемы выделения m-й гармонической составляющей нулевой последовательности:In expression (9), we select the transfer function of the allocation circuit of the mth harmonic component of the zero sequence:
Тогда, после приведения выделенной передаточной функции (10) к общему знаменателю изображение нулевой последовательности напряжения нагрузки можно представить в видеThen, after reducing the selected transfer function (10) to a common denominator, the image of the zero sequence of the load voltage can be represented as
Подставляя в уравнение (11) s=jωm, определим значение m-й гармонической составляющей нулевой последовательности напряжения нагрузки в замкнутой системе:Substituting s = jω m into equation (11), we determine the value of the mth harmonic component of the zero sequence of the load voltage in a closed system:
Последнее выражение (12) показывает, что выделенные гармонические составляющие в нулевой последовательности напряжения нагрузки в предложенном способе обращаются в ноль вне зависимости от вида управляющих сигналов , формируемых схемой обратного преобразователя координат ПК-1 (24). Поэтому симметрия напряжения нагрузки будет повышаться за счет исключения в нулевой последовательности максимальных по амплитуде гармонических составляющих.The last expression (12) shows that the selected harmonic components in the zero sequence of the load voltage in the proposed method turn to zero, regardless of the type of control signals formed by the inverse coordinate converter PC -1 (24). Therefore, the symmetry of the load voltage will increase due to the exclusion in the zero sequence of the maximum amplitude harmonic components.
На выходах схем вычитания (20) и (21) сигналы для d- и q-составляющих ΔUd(s) и ΔUq(s) согласно с блок-схемой (фиг.1) можно представить в видеAt the outputs of the subtraction schemes (20) and (21), the signals for the d and q components ΔU d (s) and ΔU q (s) according to the block diagram (Fig. 1) can be represented as
где , - изображения постоянных эталонных сигналов для d-и q-составляющих напряжения нагрузки;Where , - Images of constant reference signals for the d and q components of the load voltage;
, - коэффициенты пропорциональности; , - proportionality coefficients;
, - изображения d- и q-составляющих напряжения нагрузки; , - Images of the d- and q-components of the load voltage;
Wd(s), Wq(s) - передаточные функции интеграторов Иd (18) и Иq (19) для d- и q-составляющих напряжения нагрузки;W d (s), W q (s) are the transfer functions of the integrators And d (18) and And q (19) for the d- and q-components of the load voltage;
Wpi(s) - передаточная функция схемы выделения i-й гармонической составляющей (12, 13) и (14, 15) в d- и q-составляющих напряжения нагрузки.W pi (s) is the transfer function of the allocation scheme of the i-th harmonic component (12, 13) and (14, 15) in the d- and q-components of the load voltage.
Мгновенные значения управляющих сигналов , , , формируемые на выходах схемы обратного преобразования координат ПК-1 (24), описываются в виде (Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1980.):Instantaneous values of control signals , , formed at the outputs of the scheme of the inverse coordinate transformation PC -1 (24) are described in the form (Vazhnov A.I. Transient processes in alternating current machines. - L.: Energy, Leningrad. Department, 1980.):
; ;
где - операция обратного преобразования Лапласа.Where - operation of the inverse Laplace transform.
Учитывая теорему смещения комплексной переменной в преобразовании Лапласа при умножении во временной области преобразуемой функции на экспоненциальную функцию, изображения по Лапласу управляющих сигналов , , в соответствии с выражениями (14) и с учетом соотношений (13) могут быть записаны:Given the bias theorem of a complex variable in the Laplace transform when multiplied in the time domain of the transform function by an exponential function, the Laplace image of the control signals , , in accordance with expressions (14) and taking into account relations (13), the following can be written:
Изображения модулирующих сигналов , , , формируемых на выходе схем вычитания (25), (26) и (27) и поступающих на вход системы импульсно-фазового управления СИФУ (32), можно представить в видеModulation Waveform Images , , generated at the output of the subtraction schemes (25), (26) and (27) and fed to the input of the SIFU pulse-phase control system (32) can be represented as
где Where
Изображения фазных напряжений нагрузки согласно блок-схеме (фиг.1) можно записатьImages of the phase voltage of the load according to the block diagram (figure 1) can be written
Тогда мгновенные значения d- и q-составляющих напряжения нагрузки, формируемые на выходе прямого преобразователя координат ПК (6), определяться выражениямиThen, the instantaneous values of the d- and q-components of the load voltage, formed at the output of the direct coordinate transformer PC (6), are determined by the expressions
Учитывая теорему смещения комплексной переменной в преобразовании Лапласа при умножении во временной области преобразуемой функции на экспоненциальную функцию, изображения по Лапласу d- и q-составляющих напряжения нагрузки согласно выражениям (18) и с учетом соотношений (15)-(17) для замкнутой системы автоматического регулирования определятся выражениямиGiven the bias theorem of the complex variable in the Laplace transform when multiplying the transformed function by the exponential function in the time domain, the Laplace images of the d- and q-components of the load voltage according to expressions (18) and taking into account relations (15) - (17) for a closed system of automatic regulation are defined by expressions
слагаемые, входящие в выражения для d - и q-составляющих напряжения нагрузки и содержащие изображения ЭДС сети, эталонных сигналов, напряжений нагрузки для d - и q-составляющих со смещением комплексной переменной s на +jΩ или - jΩ для параметров сети и на +j2Ω или на -j2Ω для остальных передаточных функций и изображений переменных;terms included in the expressions for the d - and q-components of the load voltage and containing images of the EMF network, reference signals, load voltages for d - and q-components with a shift of the complex variable s by + jΩ or - jΩ for network parameters and by + j2Ω or by -j2Ω for other transfer functions and variable images;
; ;
- слагаемые, входящие в выражения для d - и q-составляющих напряжения нагрузки и содержащие изображения ЭДС сети, эталонных сигналов, напряжений нагрузки для d - и q-составляющих со смещением комплексной переменной s на +jΩ или - jΩ для параметров сети и на +j2Ω или на -j2Ω для остальных передаточных функций и изображений переменных;- terms in the expressions for the d - and q-components of the load voltage and containing images of the EMF network, reference signals, load voltages for d - and q-components with the shift of the complex variable s by + jΩ or - jΩ for the network parameters and + j2Ω or by -j2Ω for other transfer functions and variable images;
Анализ выражений (19) показывает, что в числителях выражений для d - и q -составляющих напряжения нагрузки в числителях входят суммы передаточных функций схем выделения гармонических составляющих в первой степени, а в знаменателях входят еще и произведения сумм передаточных функций схем выделения гармонических составляющих, то есть во второй степени. По аналогии с проведенным выше анализом для нулевой последовательности выделим передаточную функцию для m-й гармонической составляющей согласно выражению (10), подставим эту передаточную функцию в выражения (19) и приведем их числители и знаменатели к общему знаменателю. В результате числители преобразованных выражений (19) и слагаемые знаменателей, не содержащие вторую степень передаточных функций схем выделения m-й гармонической составляющей, будут умножаться на сомножитель . В результате все слагаемые числителей выражений (19) и слагаемые их знаменателей, не содержащие вторую степень передаточных функций схем выделения m-й гармонической составляющей, будут умножаться на указанный сомножитель в первой или во второй степени. В знаменателях выражений (19) только слагаемые, содержащие вторую степень передаточных функций схем выделения m-й гармонической составляющей, не будут содержать такого сомножителя.An analysis of expressions (19) shows that in the numerators of expressions for the d - and q-components of the load voltage, the numerators include the sum of the transfer functions of the harmonic component extraction circuits to the first degree, and the denominators also include the product of the sum of the transfer functions of the harmonic component allocation schemes, then there is a second degree. By analogy with the analysis performed above, for the zero sequence, we select the transfer function for the mth harmonic component according to expression (10), substitute this transfer function in expressions (19) and bring their numerators and denominators to a common denominator. As a result, the numerators of the transformed expressions (19) and the terms of the denominators that do not contain the second degree of the transfer functions of the allocation schemes for the mth harmonic component will be multiplied by the factor . As a result, all terms of the numerators of expressions (19) and terms of their denominators that do not contain the second degree of the transfer functions of the allocation schemes of the mth harmonic component will be multiplied by the indicated factor in the first or second degree. In the denominators of expressions (19), only terms containing the second degree of the transfer functions of the separation schemes of the mth harmonic component will not contain such a factor.
Определим значения m-й гармонической составляющей в d- и q-составляющих напряжения нагрузки. Для этого в выражения (19) после выделения передаточных функций схем выделения m-й гармонической составляющей подставим s=jωm. Числители этих выражений обратятся в ноль, а знаменатели будут содержать конечное, не равное нулю значение комплексного числа, определяемого слагаемыми, содержащими квадрат передаточных функций для m-й гармонической составляющей. Поэтому можно записать:We determine the values of the mth harmonic component in the d- and q-components of the load voltage. For this, in the expression (19), after the transfer functions are allocated, the mth harmonic component allocation circuits are substituted with s = jω m . The numerators of these expressions will vanish, and the denominators will contain a finite, non-zero value of the complex number determined by the terms containing the square of the transfer functions for the mth harmonic component. Therefore, you can write:
Последние выражения (20) показывают, что при реализации предложенного способа выделяемые гармонические составляющие в d- и q-составляющих напряжения нагрузки исключаются. Эти гармонические составляющие определяются обратной последовательностью напряжения нагрузки. Поэтому при их исключении симметрия напряжения нагрузки повышается.The last expressions (20) show that when implementing the proposed method, the allocated harmonic components in the d- and q-components of the load voltage are excluded. These harmonic components are determined by the reverse sequence of the load voltage. Therefore, when they are excluded, the symmetry of the load voltage increases.
Согласно выражению (3) прямая последовательность напряжения нагрузки определяется постоянными составляющими d- и q-составляющих напряжения нагрузки. В линейных диапазонах контуров регулирования напряжения нагрузки выходные сигналы интеграторов Иd (18) и Иq (19) в установившемся режиме примут такие значения, чтобы их входные сигналы были равны нулю. Это достигается при выполнении условийAccording to expression (3), the direct sequence of the load voltage is determined by the constant components of the d- and q-components of the load voltage. In the linear ranges of the load voltage control loops, the output signals of the integrators And d (18) and And q (19) in the steady state will take such values that their input signals are equal to zero. This is achieved when the conditions are met.
где , - постоянные напряжения, определяемые значения эталонных сигналов.Where , - constant voltage, determined by the value of the reference signals.
Из выражений (21) следует, что значения d- и q-составляющих напряжения нагрузки за счет изменения вольтодобавки для прямой последовательности напряжения нагрузки будут стабилизироваться и определяться значениями соответствующих эталонных сигналов и коэффициентов пропорциональности:From the expressions (21) it follows that the values of the d- and q-components of the load voltage due to changes in the voltage addition for the direct sequence of the load voltage will be stabilized and determined by the values of the corresponding reference signals and proportionality coefficients:
Следовательно, и амплитуда прямой последовательности напряжения нагрузки будет стабильной.Consequently, the amplitude of the direct sequence of the load voltage will be stable.
На фиг.2 представлены результаты имитационного моделирования в пакете PSIM способа-прототипа при наличии несимметричной активной нагрузки (фаза A - 20 Ом, фаза B - 10 Ом, фаза C - 5 Ом) и наличии трехфазного нулевого выпрямителя с активной нагрузкой 15 Ом и последовательной индуктивностью 150 µГн. Активная нагрузка и выпрямитель питаются от сети (фиг.1) с амплитудой фазных ЭДС 325 B, фазным активным сопротивлением 0,25 Ома и последовательной фазной индуктивностью 100 µГн. Вольтодобавочные трансформаторы - идеальные с единичным коэффициентом трансформации. Усилитель мощности - инвертор напряжения на полностью управляемых ключах, работающих на частоте переключений 20 кГц. Выходные однозвенные LC-фильтры усилителя мощности подавляют частоту коммутации ключей инвертора.Figure 2 presents the results of simulation in the PSIM package of the prototype method in the presence of an asymmetric active load (phase A - 20 Ohms, phase B - 10 Ohms, phase C - 5 Ohms) and the presence of a three-phase zero rectifier with an active load of 15 Ohms and serial inductance 150 µH. The active load and the rectifier are powered from the network (Fig. 1) with an amplitude of phase EMF 325 V, phase active resistance 0.25 Ohm and series phase inductance 100 μH. Booster transformers are ideal with a single transformation ratio. The power amplifier is a voltage inverter on fully controllable switches operating at a switching frequency of 20 kHz. The output single-link LC filters of the power amplifier suppress the switching frequency of the inverter keys.
В способе-прототипе исключается только основная гармоническая составляющая нулевой последовательности напряжения нагрузки. На графиках представлены: мгновенные значения фазных напряжений нагрузки Uнa, Uнb, Uнc (первый график; выделена верхняя часть напряжений для иллюстрации модуляции фазных напряжений нагрузки), мгновенные значения токов нагрузки Iнa, Iнb, Iнc (второй график), мгновенные значения d-составляющей напряжения нагрузки (третий график), мгновенные значения q-составляющей напряжения нагрузки (четвертый график), мгновенные значения нулевой составляющей напряжения нагрузки (пятый график), модулирующие напряжения инвертора напряжения , , (шестой график). Анализ результатов моделирования показывает, что при реализации способа-прототипа при принятых значениях параметров элементов изменения амплитудных значений фазных напряжений нагрузки составляют от 295 B до 315 B (первый график).In the prototype method, only the main harmonic component of the zero sequence of the load voltage is excluded. The graphs are presented: the instantaneous values of the phase load voltage U nA, U Hb, U ns (the first graph; isolated upper part of the stress to illustrate phase load voltage modulation), the instantaneous values of the load currents I nA, I Hb, I ns (second graph) instantaneous values of the d-component of the load voltage (third graph), instantaneous values of the q-component of the load voltage (fourth graph), instantaneous values of the zero component of the load voltage (fifth graph), the inverter voltage modulating voltage , , (sixth graph). Analysis of the simulation results shows that when implementing the prototype method with the accepted values of the parameters of the elements, the changes in the amplitude values of the phase voltage of the load are from 295 B to 315 B (first graph).
На фиг.3 представлены результаты имитационного моделирования в пакете PSIM предлагаемого способа. Графики на фиг.3 отражают те же переменные, что и на фиг.2, и при тех же значениях параметров схемы. В способе-прототипе в нулевой последовательности выделяются основная и третья гармонические составляющие, в d-составляющей напряжения нагрузки - вторая гармоническая составляющая, а в q-составляющей напряжения нагрузки - вторая гармоническая составляющая. Стабилизация напряжения прямой последовательности напряжения нагрузки реализуется на уровне 220 B действующего значения.Figure 3 presents the results of simulation in the PSIM package of the proposed method. The graphs in figure 3 reflect the same variables as in figure 2, and with the same values of the parameters of the circuit. In the prototype method in the zero sequence the main and third harmonic components are distinguished, in the d-component of the load voltage is the second harmonic component, and in the q-component of the load voltage - the second harmonic component. Voltage stabilization of the direct sequence of the load voltage is realized at 220 V rms value.
Таким образом, предложенный способ повышает симметрию напряжений питающей сети путем исключения максимальных по амплитуде гармонических составляющих в нулевой и обратной последовательностях напряжения питающей сети и стабилизирует амплитуду прямой последовательности напряжения питающей сети при наличии несимметричной нагрузки, а также стабилизирует амплитуду напряжения сети при наличии симметричной нагрузки.Thus, the proposed method increases the symmetry of the supply voltage by eliminating the maximum amplitude harmonic components in the zero and reverse sequences of the supply voltage and stabilizes the amplitude of the direct sequence of the supply voltage in the presence of an asymmetric load, and also stabilizes the amplitude of the supply voltage in the presence of a symmetric load.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128679/07A RU2475914C1 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Electric energy quality improvement method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128679/07A RU2475914C1 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Electric energy quality improvement method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011128679A RU2011128679A (en) | 2013-01-20 |
RU2475914C1 true RU2475914C1 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=48805056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011128679/07A RU2475914C1 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Electric energy quality improvement method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2475914C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105572512A (en) * | 2016-02-01 | 2016-05-11 | 上海海事大学 | Index graded display method of port power grid electric energy quality monitoring system |
RU2599732C1 (en) * | 2015-10-19 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Vector control system for voltage-adding transformer |
RU2769082C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system |
RU2775150C1 (en) * | 2021-08-04 | 2022-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0549172A (en) * | 1991-07-02 | 1993-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | Higher harmonic compensator |
RU2046490C1 (en) * | 1993-06-08 | 1995-10-20 | Ивановский государственный энергетический университет им.В.И.Ленина | Device for improving power supply characteristics in three-wire networks |
US5498994A (en) * | 1993-09-07 | 1996-03-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Active filter device |
RU2237334C2 (en) * | 2002-11-25 | 2004-09-27 | Машкин Анатолий Геннадьевич | Method for enhancing quality of electric energy |
RU2382469C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-02-20 | Игорь Владимирович Устименко | Method for improvement of electric energy quality in multiphase power supply system in balancing by one of phases |
-
2011
- 2011-07-11 RU RU2011128679/07A patent/RU2475914C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0549172A (en) * | 1991-07-02 | 1993-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | Higher harmonic compensator |
RU2046490C1 (en) * | 1993-06-08 | 1995-10-20 | Ивановский государственный энергетический университет им.В.И.Ленина | Device for improving power supply characteristics in three-wire networks |
US5498994A (en) * | 1993-09-07 | 1996-03-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Active filter device |
RU2237334C2 (en) * | 2002-11-25 | 2004-09-27 | Машкин Анатолий Геннадьевич | Method for enhancing quality of electric energy |
RU2382469C1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-02-20 | Игорь Владимирович Устименко | Method for improvement of electric energy quality in multiphase power supply system in balancing by one of phases |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2599732C1 (en) * | 2015-10-19 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Vector control system for voltage-adding transformer |
CN105572512A (en) * | 2016-02-01 | 2016-05-11 | 上海海事大学 | Index graded display method of port power grid electric energy quality monitoring system |
CN105572512B (en) * | 2016-02-01 | 2018-03-30 | 上海海事大学 | The Index grading display methods of harbour distribution network electric energy quality monitoring system |
RU2769082C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system |
RU2775150C1 (en) * | 2021-08-04 | 2022-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011128679A (en) | 2013-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101512188B1 (en) | A driving method of the modular multi-level converter and the apparatus thereof | |
JP6422216B2 (en) | Apparatus and method for controlling circulating current in an inverter system | |
Panigrahi et al. | A robust LQG servo control strategy of shunt-active power filter for power quality enhancement | |
Singh et al. | Implementation of four‐leg distribution static compensator | |
Singh et al. | Composite observer‐based control algorithm for distribution static compensator in four‐wire supply system | |
US11177660B2 (en) | System and method for power converter control for virtual impedance | |
Mo et al. | Model predictive control for Z-source power converter | |
Singh et al. | Simple peak detection control algorithm of distribution static compensator for power quality improvement | |
WO2021186524A1 (en) | Power conversion device | |
Kato et al. | Lyapunov-based digital control of a grid-connected inverter with an LCL filter | |
RU2475914C1 (en) | Electric energy quality improvement method | |
Lorenzini et al. | Resonant–repetitive controller with phase correction applied to uninterruptible power supplies | |
RU2395893C2 (en) | Method for application of conversion circuit and device for realisation of this method | |
Azevedo et al. | An active power filter with direct current control for power quality conditioning | |
Selvakumar et al. | Cone-structured seven-level boost inverter topology for improvising power quality using online monitoring controller scheme for DSTATCOM application | |
Budiwicaksana et al. | Improving inverter output current controller under unbalanced conditions by using virtual impedance | |
Rivera et al. | A simple current control method with instantaneous reactive power minimization for four-leg indirect matrix converters | |
RU2442275C1 (en) | Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load | |
RU2444833C1 (en) | Vector method for control of three-phase static converter with asymmetric load | |
Yağan et al. | Artificial neural networks controllers for three-phase neutral point clamped inverters | |
WO2018068843A1 (en) | Adaptive delay of a third harmonic component | |
RU2381609C1 (en) | Method to control static stabilised dc voltage sources operating in parallel into common load | |
RU2394346C1 (en) | Vector method for control of three-phase static converter with asymmetric load | |
Gawande et al. | State feedback‐based capacitor voltage equalisation scheme in distribution static compensator for load compensation | |
Abbes et al. | Circulating current reduction of a grid-connected parallel interleaved converter using energy shaping control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200712 |