ES2931473T3

ES2931473T3 - Dispositivo de control para un filtro activo

Info

Publication number: ES2931473T3
Application number: ES17855311T
Authority: ES
Inventors: Reiji Kawashima
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2037-06-21
Also published as: AU2017336039B2; WO2018061352A1; SG11201902639VA; JP6237852B1; EP3514931B1; US10511220B2; CN109874373A; AU2017336039A1; JP2018057200A; US20190312503A1; EP3514931A1; CN109874373B; EP3514931A4

Abstract

Se proporciona un dispositivo de control (71) que controla el funcionamiento de un filtro activo (6) que está conectado en paralelo con una carga (2) en un punto de instalación (P) con respecto a una fuente de alimentación de CA (1) y proporciona una compensación (Ic) al punto de instalación para compensar los componentes armónicos de una corriente de carga (Io) que fluye a través de la carga. El dispositivo de control está provisto de: un convertidor dq (703) que convierte la corriente de carga (Io) en un componente de corriente del eje d y un componente de corriente del eje q; filtros de paso alto (704, 705) que extraen componentes armónicos de al menos la salida del componente de corriente del eje d del convertidor dq; y multiplicadores (716, 717) que emiten, como valores de comando actuales, el resultado obtenido al multiplicar la salida del componente de corriente del eje d del filtro de paso alto y la salida del componente de corriente del eje q del convertidor dq o el filtro de paso alto por los respectivos factores de compensación (Kd, Kq). El factor de compensación (Kq) de la corriente del eje q en el multiplicador se puede ajustar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de control para un filtro activo

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de control de un filtro activo, y más particularmente se refiere a una técnica para compensar una corriente armónica utilizando un filtro activo.

Antecedentes de la técnica

Convencionalmente, una corriente de carga suministrada desde una fuente de alimentación de CA y que fluye hacia una carga como un convertidor CA/CA incluye un componente de corriente armónica. Para resolver este problema causado por la corriente armónica, se proporciona un filtro activo en paralelo con la carga, de modo que los componentes armónicos de la corriente de carga no fluyan hacia la fuente de alimentación de CA (véase, por ejemplo, el Documento de Patente 1).

Una técnica convencionalmente conocida reduce la capacidad de un filtro activo al nivel mínimo necesario (véase el Documento de Patente 2). Para ello, el Documento de Patente 2 muestra la detección de una cantidad de generación de componentes armónicos de diferentes órdenes a partir de una corriente armónica generada en una carga conectada a través de un bus del sistema a una fuente de alimentación del sistema. Expone además, con un componente armónico de orden que es más probable que ocurra entre componentes de órdenes armónicos respectivos como referencia, establecer una relación mutua predeterminada para cada componente armónico de orden basada en el componente armónico del orden de referencia. Además, describe cómo realizar un procesamiento de cálculo utilizando la cantidad de generación de cada componente armónico de orden y la relación mutua para cada componente armónico de orden, de modo que la cantidad de compensación que sale del filtro activo sea controlada para que sea igual a una cantidad objetivo obtenida mediante la resta de un límite superior de un componente armónico (valor estándar) regulado por una directriz armónica a partir de la cantidad de generación de cada componente armónico de orden.

Por otro lado, si se emplea un inversor sin condensador electrolítico como carga, el control de corriente de compensación del filtro activo se vuelve oscilatorio a la frecuencia de resonancia del inversor sin condensador electrolítico, a medida que aumenta la impedancia de la fuente de alimentación. Por lo tanto, el filtro activo se debe controlar para reducir la resonancia. Por ejemplo, un dispositivo de control de un filtro activo resta un valor diferencial con una amplificación a una determinada ganancia respecto a un punto de voltaje de instalación del filtro activo a un valor obtenido en base a una corriente de compensación y a una corriente de carga. Como resultado, el dispositivo obtiene un valor de comando de voltaje que es un valor de comando de un voltaje que va a ser producido desde el filtro activo (véase el Documento de Patente 3).

Además, el Documento de Patente 4 describe un dispositivo de control que tiene como objetivo producir, si las variaciones en los valores de comando que son valores objetivo de una corriente de compensación se vuelven cíclicamente abruptos, los valores de comando de voltaje y finalmente la corriente de compensación para seguir el cambio cíclicamente abrupto con alta capacidad de respuesta. Las unidades de procesamiento de desviación realizan un control proporcional-integral sobre las desviaciones de los valores de salida, respectivamente. Los controladores repetitivos realizan un control repetitivo sobre los valores y los valores de salida, respectivamente. Un sumador suma los valores para generar un valor de comando de voltaje.

Finalmente, el Documento de Patente 5 se refiere a un dispositivo de control de parpadeo ("flicker") y un método de control de parpadeo que continúa de manera estable el control de parpadeo, incluso si se produce resonancia por una carga fluctuante.

Lista de citas

Documentos de patente

[Documento de patente 1] Publicación de patente japonesa no examinada No. 2014-207798

[Documento de patente 2] Publicación de patente japonesa no examinada No. H10-210658

[Documento de patente 3] Publicación de patente japonesa no examinada No. 2016-116330

[Documento de patente 4] EP 2988414 A1

[Documento de patente 5] JP 2007282365 A

Compendio de la invención

Problema técnico

La técnica del Documento de Patente 2 no puede reducir eficazmente la resonancia cuando se emplea un inversor sin condensador electrolítico como carga y la impedancia de la fuente de alimentación es grande.

Además, la técnica del Documento de Patente 3 no puede reducir la capacidad de un filtro activo.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de control para un filtro activo, siendo el dispositivo capaz de reducir la capacidad del filtro activo y reducir la resonancia cuando la impedancia de una fuente de alimentación es grande a la vez que reduce una corriente armónica a un valor igual o igual a inferior a un valor estándar.

Solución al problema

Para lograr el objeto anterior, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo de control para un filtro activo como se especifica en la reivindicación 1.

En esta configuración, cuando el filtro activo (6) no solo reduce el componente armónico sino que también mejora el factor de potencia fundamental, como resultado de multiplicar la salida del componente de corriente del eje q del convertidor dq (703) por una tasa de compensación (Kq) se genera como el valor de comando de corriente (iq*) para compensar un componente fundamental de la corriente del eje q y un componente armónico de la corriente del eje q, sin proporcionar un filtro de paso alto (705) que extraiga un componente armónico del componente de la salida de corriente del eje q del convertidor dq (703).

Además, en esta configuración, entre la corriente armónica del eje d y la corriente armónica del eje q, que salen del convertidor dq (703) y el filtro de paso alto (704, 705), la tasa de compensación (Kq), que se multiplica particularmente por la corriente armónica del eje q, se ajusta a un valor inferior a 1,0. En vista del hecho de que un componente de corriente del eje q es dominante en la corriente armónica de un inversor sin condensador electrolítico, la tasa de compensación (Kq) de una corriente del eje q se ajusta principalmente para reducir la resonancia en un caso en donde la impedancia de la fuente de alimentación es grande a la vez que reduce una corriente armónica a un valor igual o inferior a un valor estándar. Por el contrario, incluso si se reduce la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d, el aumento de la corriente armónica que fluye hacia la fuente de alimentación de CA (1) es pequeño. Por lo tanto, estableciendo la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d lo más pequeña posible, la capacidad del filtro activo (6) se reduce tanto como sea posible.

Un segundo aspecto de la invención es una realización del primer aspecto. En el segundo aspecto, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q en los multiplicadores (716, 717) se ajusta de acuerdo con una magnitud de la corriente de carga (Io).

En esta configuración, por ejemplo, cuando la carga es baja, es decir, cuando la corriente de carga (Io) es pequeña, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se ajusta para que sea pequeña.

Un tercer aspecto de la invención es una realización del primer o segundo aspecto. En el tercer aspecto, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q en los multiplicadores (716, 717) se ajusta de acuerdo con una temperatura de carcasa (tc) de un dispositivo que constituye el filtro activo (6).

En esta configuración, por ejemplo, cuando la temperatura de carcasa (tc) se hace igual o superior a una temperatura predeterminada, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se ajusta para que sea extremadamente pequeña.

Un cuarto aspecto de la invención es una realización de cualquiera del primer al tercer aspecto. En el cuarto aspecto, la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d en los multiplicadores (716, 717) se puede ajustar de forma adicional.

En esta configuración, se pueden ajustar tanto la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q como la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d.

Ventajas de la invención

De acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, es posible reducir la capacidad del filtro activo (6) y reducir la resonancia cuando la impedancia de la fuente de alimentación es grande a la vez que se reduce la corriente armónica a un valor igual o inferior al valor estándar.

De acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención, al ajustar de manera óptima la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q de acuerdo con la magnitud de la corriente de carga (Io), es posible adaptar la carga a la regulación armónica a la vez que se reduce la pérdida del filtro activo (6) en el momento de la carga ligera.

De acuerdo con el tercer aspecto de la presente invención, es posible evitar la ruptura térmica del dispositivo reduciendo la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q con la condición de que la temperatura de carcasa (tc) del dispositivo sea igual o superior a una temperatura predeterminada.

De acuerdo con el cuarto aspecto de la presente invención, dado que tanto la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q como la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d se pueden ajustar, el grado de libertad en el control puede ser aumentado.

Breve descripción de los dibujos

[FIG. 1] La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un dispositivo de control para un filtro activo de una primera realización, junto con la configuración de un objetivo de control y la configuración de la proximidad del dispositivo de control.

[FIG. 2] La FIG. 2 es un diagrama que muestra cómo cambia una corriente armónica incluida en la corriente de una fuente de alimentación. La FIG. 2 muestra un ejemplo en el que la impedancia de la fuente de alimentación es pequeña. En el ejemplo de la FIG. 2, mientras que la tasa de compensación de la corriente del eje d y la tasa de compensación de la corriente del eje q son iguales entre sí, las tasas de compensación son modificadas para compensar la corriente armónica incluida en una corriente de carga.

[FIG. 3] La FIG. 3 es un diagrama de forma de onda de corriente de cada parte de la FIG. 1 cuando la tasa de compensación de la corriente del eje d y la tasa de compensación de la corriente del eje q son ambas de 0,8 en una situación en la que la impedancia de la fuente de alimentación es grande.

[FIG. 4] La FIG. 4 es un diagrama que muestra cómo cambia una corriente armónica incluida en la corriente de la fuente de alimentación cuando cambia la tasa de compensación de la corriente del eje d y la tasa de compensación de la corriente del eje q se ajusta a 0,8 en una situación en la que la impedancia de la fuente de alimentación es pequeña.

[FIG. 5] La FIG. 5 es un diagrama de forma de onda de corriente de cada parte de la FIG. 1 cuando la tasa de compensación de la corriente del eje q se establece en 0,8 y la tasa de compensación de la corriente del eje d se establece en 0,6 en una situación en la que la impedancia de la fuente de alimentación es grande.

[FIG. 6] La FIG. 6 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un dispositivo de control para un filtro activo de una segunda realización, junto con la configuración de un objetivo de control y la configuración de la proximidad del dispositivo de control.

[FIG. 7] La FIG. 7 es un diagrama que muestra que la tasa de compensación de la corriente del eje q se ajusta de acuerdo con la magnitud de la corriente de carga en la segunda realización.

[FIG. 8] La FIG. 8 es un diagrama que muestra cómo cambia la corriente armónica incluida en la corriente de la fuente de alimentación cuando cambia la magnitud de la carga bajo el ajuste de la tasa de compensación de acuerdo con la FIG. 7.

[FIG. 9] La FIG. 9 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un dispositivo de control para un filtro activo de una tercera realización, junto con la configuración de un objetivo de control y la configuración de la proximidad del dispositivo de control.

Descripción de realizaciones

Las realizaciones de la presente invención se describirán en detalle a continuación con referencia a los dibujos. La realización que se describe a continuación es meramente de naturaleza a modo de ejemplo y no pretende limitar el alcance, las aplicaciones o la utilización de la invención.

«Primera Realización»

La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un dispositivo de control (71) para un filtro activo de una primera realización, junto con la configuración de un filtro activo (6) a controlar y la configuración de la proximidad del dispositivo de control (71).

<Configuración Completa>

Una fuente de alimentación trifásica de corriente alterna (CA) (1) genera una corriente de fuente de alimentación (Is). El filtro activo (6) está conectado en paralelo con una carga (2) a través de un reactor de interconexión del sistema trifásico (4) con respecto a la fuente de alimentación de CA (1). El filtro activo (6) aplica un voltaje trifásico (Vr) al reactor de interconexión del sistema (4) para enviar una corriente de compensación trifásica (Ic) al reactor de interconexión del sistema (4).

En este caso, la dirección de la corriente de compensación (Ic) desde el filtro activo (6) hacia la fuente de alimentación de CA (1) es positiva. Por lo tanto, se supone que la suma de la corriente de la fuente de alimentación trifásica (Is) que fluye desde la fuente de alimentación de CA (1) y la corriente de compensación (Ic) es una entrada de corriente de carga trifásica (Io) a la carga (2).

La impedancia de fuente de alimentación de la fuente de alimentación de CA (1) se muestra como un reactor (3). La corriente de la fuente de alimentación (Is) fluye en el reactor (3) para generar un voltaje trifásico en el reactor (3). Si se introduce una salida de voltaje trifásico (Vs) desde la fuente de alimentación de CA (1) en una situación en la que el reactor (3) es insignificante, un voltaje trifásico (Vi) de un lado del reactor (3) adyacente a la carga (2) es un voltaje que se obtiene restando un voltaje entre ambos terminales del reactor (3) al voltaje (Vs). Es decir, la fuente de alimentación de CA (1) produce sustancialmente el voltaje (Vi), no el voltaje (Vs).

Téngase en cuenta que el lado del reactor (3) adyacente a la carga (2) se muestra como un punto de instalación (P) porque la carga (2) y el filtro activo (6) están conectados entre sí a través del reactor de interconexión del sistema (4). Por lo tanto, el voltaje (Vi) se puede denominar en lo sucesivo como voltaje de punto de instalación (Vi). Por otro lado, el voltaje (Vs) se puede denominar en lo sucesivo como voltaje de fuente de alimentación (Vs).

En la FIG. 1, dado que las tres fases de la fuente de alimentación de CA (1), el reactor (3) y el reactor de interconexión del sistema (4) se representan en su conjunto como una fase, el punto de instalación P también se muestra como un punto. Sin embargo, en realidad, hay un punto de instalación en cada fase y existen tres puntos de instalación en total.

<Configuración de Filtro Activo>

El filtro activo (6) incluye, por ejemplo, un inversor (61) y un condensador (62). El inversor (61) introduce y extrae la corriente de compensación (Ic), por lo que la corriente del eje d carga y descarga el condensador (62) a un voltaje de CC (Vdc), y la corriente del eje q circula entre las líneas dentro del inversor (61) sin pasar por el condensador (62).

Por ejemplo, el inversor (61) es un inversor de fuente de voltaje, en el que tres caminos de corriente están conectados en paralelo con respecto al condensador (62), y dos elementos de conmutación están dispuestos en cada camino de corriente.

<Configuración del Dispositivo de Control para Filtro Activo>

El dispositivo de control (71) incluye un detector de voltaje de CA (701), un detector de fase (702), convertidores dq (703, 711), filtros de paso alto (704, 705), multiplicadores (716, 717), sustractores (707, 712, 713), controladores proporcionales-integrales (708, 714, 715), un sumador (709) y un circuito generador de señales de actuación (720).

El detector de voltaje alterno (701) detecta el voltaje del punto de instalación trifásica (Vi), más concretamente un voltaje de interfase entre ellos, y lo proporciona al detector de fase (702). El detector de fase (702) detecta una fase (wt) del voltaje del punto de instalación (Vi) y lo transmite al convertidor dq (703, 711). El detector de voltaje de CA (701) puede estar configurado para detectar un punto de cruce por cero del voltaje del punto de instalación (Vi) utilizando un fotoacoplador.

El convertidor dq (703) convierte la corriente de carga detectada (Io) de trifásica a bifásica. El eje d y el eje q son sistemas de coordenadas giratorias que giran sincrónicamente con la fase detectada por el detector de fase (702).

En este momento, dado que la corriente de carga (Io) es una corriente trifásica, el componente del eje d y el componente del eje q de la corriente de carga (Io) se pueden obtener si las corrientes de carga (ir, it) que son dos fases de la corriente de carga (Io) son detectadas. La FIG. 1 muestra un ejemplo en el que las corrientes de carga (ir, it) de dos fases se detectan como se ha descrito anteriormente.

El convertidor dq (711) convierte la corriente de compensación detectada (Ic) de trifásica a bifásica y obtiene una corriente del eje d (id) y una corriente del eje q (iq). En este momento, dado que la corriente de compensación (Ic) también es una corriente trifásica, la corriente del eje d (id) y la corriente del eje q (iq) se pueden obtener si dos fases de la corriente de compensación (Ic) son detectadas. La FIG. 1 muestra un ejemplo en el que se detectan corrientes de dos fases como se ha descrito anteriormente.

Los filtros de paso alto (704, 705) eliminan respectivamente un componente de CC del componente del eje d y un componente de CC del componente del eje q de la corriente de carga (Io).

De la corriente de carga (Io), un componente sincronizado con la fase (wt) aparece como un componente de CC tanto en el componente del eje d como en el componente del eje q. En otras palabras, si no hay un componente armónico en la corriente de carga (Io), el componente del eje d y el componente del eje q se convierten en CC. Por lo tanto, el filtro de paso alto (704, 705) produce solo el componente armónico de los componentes del eje d y el eje q de la corriente de carga (Io).

Los multiplicadores (716, 717) multiplican respectivamente la salida del filtro de paso alto (704, 705) por tasas de compensación ajustables (Kd, Kq) y producen un resultado de la multiplicación.

Además, cuando el filtro activo (6) no solo reduce el componente armónico sino que también mejora el factor de potencia fundamental, el filtro de paso alto (705) para extraer el componente armónico de la salida del componente de corriente del eje q del convertidor dq (703) no se proporciona. En su lugar, un componente fundamental y un componente armónico incluidos en la salida del componente de corriente del eje q del convertidor dq (703) pueden ser introducidos en el multiplicador (717).

Si las corrientes del eje d y del eje q (id, iq) de la corriente de compensación (Ic) coinciden con la componente armónica de la corriente de carga (Io) sin desviación de fase, compensan la componente armónica de la corriente de carga (Io), y no se genera una componente armónica en la corriente de la fuente de alimentación (Is). Por lo tanto, si no se considera la corrección en el eje d, que se describirá más adelante, el multiplicador (716, 717) puede generar un valor de comando de la corriente del eje d (id) de la corriente de compensación (Ic) y un valor de comando de la corriente del eje q (Iq) de la corriente de compensación (Ic).

Un valor de comando (iq*) de la corriente del eje q (iq) se puede obtener mediante el multiplicador (717) en el lado del eje q. Por otro lado, el valor de comando (id*) de la corriente del eje d (id) se corrige para que corresponda con la fluctuación del voltaje de CC (Vdc) con respecto a la salida del multiplicador (716) en el lado del eje d. Más específicamente, se modifica de la siguiente manera.

El sustractor (707) obtiene una desviación entre el voltaje de CC (Vdc) soportado por el condensador (62) y un valor de comando (Vdc*) del voltaje de CC (Vcc). El controlador proporcional-integral (708) realiza un control proporcionalintegral sobre la desviación obtenida del sustractor (707) para obtener un valor de corrección. El sumador (709) suma el valor de corrección y una salida de un multiplicador (716) en el lado del eje d. Por lo tanto, el valor del comando (id*), que tiene poca influencia en la fluctuación en el voltaje de CC (Vcc), se obtiene a partir del sumador (709).

Los sustractores (712, 713) generan respectivamente desviaciones (Aid, Aiq). La desviación (Aid) de la corriente del eje d se obtiene restando la corriente del eje d (id) del valor de comando (id*). La desviación (Aiq) de la corriente del eje q se obtiene restando la corriente del eje q (iq) del valor de comando (iq*).

Los controladores proporcional-integral (714, 715) en el lado del eje d y el lado del eje q, respectivamente, realizan un control proporcional-integral en las desviaciones (Aid, Aiq) y, respectivamente, generan valores que son resultados del cálculo proporcional como valores de comando de voltaje (Vid, Viq).

En este caso, dado que el voltaje del punto de instalación (Vi) suministrado desde la fuente de alimentación de CA (1) es un voltaje trifásico, los valores de comando de corriente (id*, iq*) están sincronizados con el voltaje del punto de instalación (Vi) con un periodo que es 1/6 veces el periodo del voltaje del punto de instalación (Vi) en régimen permanente.

El circuito generador de señal de actuación (720) genera una señal de actuación (G) para accionar y controlar el filtro activo (6) en base a los valores de comando de voltaje (Vid, Viq). Dado que la configuración del circuito generador de señal de control (720) que tiene tal función es bien conocida, se omitirá aquí una descripción de la misma.

<Configuración de Carga>

En un ejemplo de esta realización, la carga (2) es un acondicionador de aire que incluye un inversor (23) y un compresor (24) controlado por el inversor (23) y que comprime un refrigerante (no mostrado). La carga (2) incluye además un convertidor (21) y un filtro de paso bajo (22) para suministrar una fuente de alimentación de CC al inversor (23). El filtro de paso bajo (22) está dispuesto entre el convertidor (21) y el inversor (23).

El filtro de paso bajo (22) se implementa como un filtro de entrada de obstrucción que incluye un reactor (221) y un condensador (222). En concreto, el condensador (222) es un condensador de película con una capacidad menor que un condensador electrolítico y está conectado en paralelo con el inversor (23) en un enlace de CC entre el convertidor (21) y el inversor (23). Además, el reactor (221) está conectado en serie a un bus de CC del enlace de CC en una posición más cercana al convertidor (21) que el condensador (222).

Para eliminar el rizado de la corriente de compensación (Ic), como se muestra en la FIG. 1, el filtro de paso bajo (9) que incluye el reactor (91) y el condensador (92) están dispuestos preferiblemente entre el reactor de interconexión del sistema (4) y el detector de voltaje de CA (701), por ejemplo. En este caso, solo se muestra una fase del filtro de paso bajo (9), pero en realidad están dispuestas tres fases.

El filtro activo (6) está conectado en paralelo con la carga (2) en el punto de instalación (P) con respecto a la fuente de alimentación de CA (1), y suministra la corriente de compensación (Ic) al punto de instalación (P) de manera que se compensa el componente armónico de la corriente de carga (Io) que fluye a través de la carga (2). Si la compensación se realiza por completo, la corriente de la fuente de alimentación (Is) tendrá una forma de onda de corriente sinusoidal que no contiene componentes armónicos. El dispositivo de control (71) controla el funcionamiento del filtro activo (6).

En el dispositivo de control (71) de la FIG. 1, los valores de comando de corriente del eje d y del eje q (id*, iq*) se establecen respectivamente utilizando las tasas de compensación de las corrientes del eje d y del eje q como Kd y Kq.

La FIG. 2 es un diagrama que muestra cómo cambia una corriente armónica incluida en una corriente de fuente de alimentación (Is). La FIG. 2 muestra un ejemplo en el que el reactor (3) equivale a 50 pH por fase y la impedancia de la fuente de alimentación es pequeña. En el ejemplo de la FIG. 2, mientras que la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d y la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q son iguales entre sí, las tasas de compensación (Kd, Kq) son modificadas de 1,0 a 0,6 para para compensar la corriente armónica incluida en la corriente de carga (Io).

La FIG. 2 muestra que existe un orden de armónicos que no puede satisfacer el valor estándar de regulación de armónicos ejemplificado (según la norma IEC 61000-3-2 Clase A) cuando Kd = Kq = 0,7 a 0,6, pero que el valor estándar se cumple en todos los órdenes armónicos cuando Kd = Kq = 1,0 a 0,8. Por ejemplo, cuando las tasas de compensación (Kd, Kq) de las corrientes del eje d y del eje q son ambas de 0,8, la capacidad del dispositivo del filtro activo (6) se puede reducir en un 20 %.

La FIG. 3 es un diagrama de forma de onda de corriente de cada parte de la FIG. 1 cuando las tasas de compensación (Kd, Kq) de las corrientes del eje d y del eje q son ambas de 0,8 en una situación en la que el reactor (3) es equivalente a 1 MH por fase y la impedancia de la fuente de alimentación es grande. De acuerdo con la FIG. 3, se produce una pulsación provocada por resonancia en la corriente de la fuente de alimentación (Is). Como se describió anteriormente, se encuentra que, cuando aumenta la impedancia de la fuente de energía, la resonancia no se puede reducir en algunos casos.

La FIG. 4 es un diagrama que muestra cómo cambia la corriente armónica incluida en la corriente de la fuente de alimentación (Is). La FIG. 4 muestra un ejemplo en el que el reactor (3) equivale a 50 pH por fase y la impedancia de la fuente de alimentación es pequeña. En el ejemplo de la FIG. 4, la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d es modificada de 1,0 a 0,6 mientras que la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se ajusta a 0,8.

La FIG. 4 muestra que, siempre que Kq = 0,8, todos los armónicos de Kd = 1,0 a 0,6 satisfacen el valor estándar en todos los órdenes de armónicos.

La FIG. 5 es un diagrama de forma de onda de corriente de cada parte de la FIG. 1. En el ejemplo de la FIG. 5, el reactor (3) equivale a 1 mH por fase y la impedancia de la fuente de alimentación es grande. En el ejemplo de la FIG.

5, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se establece en 0,8 y la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d se establece en 0,6. La FIG. 5 muestra que se puede reducir la resonancia en la corriente de la fuente de alimentación (Is). Además, dado que la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q y la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d se reducen a menos de 1,0, lo cual está de acuerdo con el rango especificado en la reivindicación 1, se reduce la capacidad del dispositivo del filtro activo (6).

Esta realización permite reducir la capacitancia del filtro activo (6) y reducir la resonancia cuando la impedancia de la fuente de alimentación es grande, al tiempo que reduce una corriente armónica a un valor igual o inferior a un valor estándar.

«Segunda Realización»

La FIG. 6 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un dispositivo de control (72) para un filtro activo de una segunda realización, junto con la configuración de un filtro activo (6) a controlar y la configuración de la proximidad del dispositivo de control (72).

<Configuración del Dispositivo de Control para Filtro Activo>

En el dispositivo de control (72) de la FIG. 6, la tasa de compensación (Kq) de una corriente del eje q en un multiplicador (717) se ajusta de acuerdo con una salida de un convertidor dq (703) que representa la magnitud de una corriente de carga (Io). Los demás elementos son los mismos que los del dispositivo de control (71) de la FIG. 1.

La FIG. 7 es un diagrama que muestra que la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se ajusta de acuerdo con la magnitud de la corriente de carga (Io) de la segunda realización. De acuerdo con la FIG. 7, cuando la carga es baja, es decir, cuando la corriente de carga (Io) es pequeña, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se ajusta para que sea pequeña. Por ejemplo, cuando la magnitud de la corriente de carga (Io) es de 2,5 A, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se reduce a 0,6. Por otro lado, la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d se ajusta a un valor sustancialmente constante de 0,6 independientemente de la magnitud de la corriente de carga (Io).

La FIG. 8 es un diagrama que muestra cómo cambia la corriente armónica incluida en la corriente de la fuente de alimentación (Is) cuando cambia la magnitud de la carga bajo el ajuste de la tasa de compensación de acuerdo con la FIG. 7. FIG. 8 muestra que, a cualquier carga de 2,5 kW a 10 kW, se cumple un valor estándar en todos los órdenes armónicos.

De acuerdo con esta realización, ajustando de manera óptima la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q según la magnitud de la corriente de carga (Io), es posible adaptar la carga a la regulación armónica a la vez que se reduce la pérdida del filtro activo (6) al no realizar una compensación extra en el momento de la carga ligera.

«Tercera Realización»

La FIG. 9 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un dispositivo de control (73) para un filtro activo de una tercera realización, junto con la configuración de un filtro activo (6) a controlar y la configuración de la proximidad del filtro activo (6).

<Configuración del Dispositivo de Control para Filtro Activo>

En el dispositivo de control (73) de la FIG. 9, la tasa de compensación (Kq) de una corriente del eje q en un multiplicador (717) se ajusta de acuerdo con la temperatura de carcasa (tc) de un dispositivo que constituye el filtro activo (6). Los demás elementos son los mismos que los del dispositivo de control (71) de la FIG. 1.

En la tercera realización, cuando la temperatura de carcasa (tc) se hace igual o superior a una temperatura predeterminada, la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q se ajusta para que sea extremadamente pequeña.

Esta realización permite evitar la destrucción térmica del dispositivo reduciendo la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q con la condición de que la temperatura de carcasa (tc) del dispositivo sea igual o superior a una temperatura predeterminada.

«Otras Realizaciones»

En primera y tercera realizaciones, tanto la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d como la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q son ajustables. También es posible ajustar solo la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q mientras que la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d se fija para satisfacer, por ejemplo, que Kd = 0,6.

Aplicabilidad industrial

La presente invención es útil como dispositivo de control para un filtro activo capaz de reducir la capacidad de un filtro activo y reducir la resonancia cuando la impedancia de una fuente de alimentación es grande a la vez que reduce una corriente armónica a un valor igual o inferior a un valor estándar.

Descripción de caracteres de referencia

1 Fuente de alimentación de CA

2 Carga

4 Reactor de interconexión del sistema

6 Filtro activo

71,72, 73 Dispositivo de control para filtro activo

704, 705 Filtro de paso alto

712, 713 Sustractor (Calculador)

714, 715 Controlador proporcional-integral (calculador)

716, 717 Multiplicador

720 Circuito generador de señal de actuación

P Punto de instalación

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de control (71,72, 73) para un filtro activo (6), estando el dispositivo de control (71,72, 73) configurado para controlar el funcionamiento del filtro activo (6) que está conectado en paralelo con una carga (2) que consta de un convertidor de CA/CA que comprende un inversor sin condensador electrolítico en un punto de instalación (P) con respecto a una fuente de alimentación de CA (1) y que suministra una corriente de compensación (Ic) al punto de instalación (P) para compensar un componente armónico de una corriente de carga (Io) que fluye a través de la carga (2), comprendiendo el dispositivo de control (71,72, 73):

un convertidor dq (703) configurado para convertir la corriente de carga (Io) en un componente de una corriente del eje d y un componente de una corriente del eje q;

un filtro de paso alto (704, 705) configurado para extraer un componente armónico de al menos el componente de la corriente del eje d del componente de la corriente del eje d y el componente de la corriente del eje q, que se generan en el convertidor dq (703);

un primer multiplicador (716) configurado para generar un resultado obtenido al multiplicar un componente de una salida de corriente del eje d del filtro de paso alto (704) por una tasa de compensación (Kd) como un valor de comando de corriente (id*);

un segundo multiplicador (717) configurado para generar un resultado obtenido al multiplicar el componente de la salida de corriente del eje q del convertidor dq (703) o un componente de la salida de corriente del eje q del filtro de paso alto (705) por una tasa de compensación (Kq) como un valor de comando de corriente (iq*);

un calculador (712, 713, 714, 715) configurado para calcular un valor de comando de voltaje (Vid, Viq) que es un valor de comando de un voltaje (Vr) para ser producido por el filtro activo (6) basado en una salida del primer multiplicador (716) y una salida del segundo multiplicador (717) y un resultado de detectar la corriente de compensación (Ic); y

un circuito generador de señal de actuación (720) configurado para generar una señal (G) que acciona y controla el filtro activo (6) en función del valor de comando de voltaje (Vid, Viq); con la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q en el segundo multiplicador (717) ajustada para que sea inferior a 1,0, preferiblemente a 0,8, para reducir una corriente armónica a un valor igual o inferior a un valor estándar, y para reducir la resonancia del filtro activo a la frecuencia de resonancia del inversor sin condensador electrolítico, y la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d en el primer multiplicador (716) ajustada para que sea inferior a 1,0, preferiblemente a 0,6.

2. El dispositivo de control de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de control (72) está configurado para ajustar

la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q en el segundo multiplicador (717) de acuerdo con una magnitud de la corriente de carga (Io).

3. El dispositivo de control de la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo de control (73) está configurado para ajustar

la tasa de compensación (Kq) de la corriente del eje q en el segundo multiplicador (717) de acuerdo con una temperatura de carcasa (tc) de un dispositivo que constituye el filtro activo (6).

4. El dispositivo de control de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que

la tasa de compensación (Kd) de la corriente del eje d en el primer multiplicador (716) se puede ajustar de forma adicional.