PL174916B1

PL174916B1 - Power supply system

Info

Publication number: PL174916B1
Application number: PL94305414A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Koczara; Lech Grzesiak; Robert Teofilak; Mirosław Bukat
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1998-10-30
Also published as: PL305414A1

Abstract

Układ zasilania odbiorników mocy, zawierający przekształtnikowy filtr aktywny mocy połączony wejściem przemiennoprądowym równolegle do odbiornika mocy, przy czym na wyjściu stałoprądowym przekształtnikowego filtra aktywnego mocy włączonyjest element pojemnościowy wraz z blokiem pomiaru napięcia stałego, zaś wejście przemiennoprądowe przekształtnikowego filtra aktywnego mocy jest połączone z siecią zasilającą, a wejście sterujące jest połączone z blokiem regulacji tego filtru aktywnego mocy, znamienny tym, ze blok regulacji (BR) zawiera regulator napięcia stałego (RU), którego wejście jest połączone z wyjściem sumatora napięciowego (SU), na pierwsze wejście którego doprowadzony jest sygnał napięcia zadanego (Uz), zaś drugie wej'ście jest połączone z wyjściem bloku napięcia stałego (BPU), natomiast drugie wejście regulatora napięcia stałego (RU) jest połączone poprzez blok synchronizacji (BS) z siecią zasilającą, zaś wyjście tego regulatora (RU) o sinusoidalnym przebiegu zadanym, jest połączone z pierwszym wejściem sumatora prądowego (SI), którego drugie wejście jest połączone z blokiem pomiaru prądu (BPI) włączonym na wspólnym wejściu zasilającym przekształtnikowy filtr aktywny mocy (FAM) 1 odbiorniki mocy (ODB1, ODB2), a wyjście sumatora prądowego (SI) jest połączone z wejściem sterującym (WSP) przekształtnikowego filtra aktywnego mocy (FAM)Power receiver supply system, including converter active power filter connected by input AC parallel to the power receiver, at the DC output of the converter active power filter, a capacitive element is activated together with the DC voltage measurement block, and the AC input inverter active power filter is connected to the mains and the control input is connected to the control block of this active power filter, characterized in that the control block (BR) comprises a controller DC voltage (RU) whose input is connected to the output of the voltage adder (SU), to the first input to which the set voltage signal (Uz) is supplied, and the second input is connected to the output of the voltage block constant (BPU), while the second voltage regulator input constant (RU) is connected via a synchronization block (BS) with the mains, and the output of this regulator (RU) o with a sinusoidal command, it is connected to the first current adder (SI) input, the second of which the input is connected to the current measurement block (BPI) switched on on the common power supply input of the converter active power filter (FAM) 1 power consumers (ODB1, ODB2) and the Current Combined (SI) output is connected with control input (WSP) of the converter filter active power (FAM)

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ zasilania odbiorników mocy, stosowany zwłaszcza do filtracji wyższych harmonicznych w napędach energoelektonicznych oraz zasilaczach mocy.The subject of the invention is a power supply system for power receivers, used in particular for the filtration of higher harmonics in power drives and power supplies.

Znany układ napędowy zasilany przez prostownik niesterowany lub nie w pełni sterowany, pobiera z sieci prąd o dużej zawartości harmonicznych. Prostowniki w pełni sterowane tranzystorowo-diodowe, pobierają prąd sinusoidalny, ale są bardzo drogie.The known drive system powered by an uncontrolled or not fully controlled rectifier draws current with a high harmonic content from the network. Fully transistor-diode driven rectifiers draw sinusoidal current, but are very expensive.

Znane są aktywne kompensatory mocy biernej przyłączone równolegle do odbiorników. Znane są również filtry aktywne z blokiem pomiaru prądu na wejściu przemiennoprądowym, przyłączane równolegle do odbiornika. Filtr aktywny generuje przebieg stanowiący sumę wyższych harmonicznych, przeciwnych do harmonicznych generowanych przez inne odbiorniki sieci, zapewniając sinusoidalny przebieg prądu.Active reactive power compensators connected in parallel to receivers are known. Active filters are also known with a block for measuring the current at the AC input, connected in parallel to the load. The active filter generates a waveform that is the sum of the higher harmonics, opposite to the harmonics generated by other network consumers, providing a sinusoidal current waveform.

Znane są inne włączone równolegle do sieci pasywne filtry LC, których liczba odpowiada liczbie wyższych harmonicznych. Jednakże są one o dużych gabarytach i ciężkie oraz są źródłem dodatkowej mocy biernej pojemnościowej, która jest niepożądana.There are other known passive LC filters connected in parallel to the network, the number of which corresponds to the number of higher harmonics. However, they are bulky and heavy and provide an undesirable additional capacitive reactive power.

Układ według wynalazku wyróżnia się tym, że blok regulacji zawiera regulator napięcia stałego, którego wejście jest połączone z wyjściem sumatora napięciowego, na pierwsze wejście którego doprowadzony jest sygnał napięcia zadanego, zaś drugie wejście jest połączone z wyjściem bloku pomiaru napięcia stałego. Drugie wejście regulatora napięcia stałego jest połączone poprzez blok synchronizacji z siecią zasilającą, zaś wyjście tego regulatora o sinusoidalnym przebiegu zadanym, jest połączone z pierwszym wejściem sumatora prądowego, którego wejście jest połączone z blokiem pomiaru prądu włączonym na wspólnym wejściu zasilającym, przekształtnikowy filtr aktywny mocy i odbiorniki mocy, a wyjście sumatora prądowego jest połączone z wejściem sterującym przekształtnikowego filtra aktywnego mocy.The system according to the invention is distinguished by the fact that the control block comprises a DC voltage regulator, the input of which is connected to the output of the voltage adder, the first input of which is supplied with the command voltage signal, and the second input is connected to the output of the DC voltage measurement block. The second input of the DC voltage regulator is connected via a synchronization block to the supply network, and the output of this regulator with a sinusoidal reference waveform is connected to the first input of the current adder, the input of which is connected to the current measurement block connected to the common supply input, the power converter active filter and power consumers, and the output of the current combiner is connected to the control input of the converter active power filter.

Układ zgodnie z wynalazkiem, poprawia odkształcony przebieg prądu, nadając mu przebieg sinusoidalny oraz posiada niewielką moc i szerokie pasmo przenoszonych częstotliwości.The circuit according to the invention improves the distorted current wave, giving it a sinusoidal wave, and has a low power and a wide range of transmitted frequencies.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu.The subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing which shows a block diagram of the system.

Jak pokazano na rysunku, blok regulacji BR zawiera regulator napięcia stałego RU, którego wejście jest połączone z wyjściem sumatora napięciowego SU, na wejście którego doprowadzony jest sygnał napięcia zadanego Uz, zaś drugie wejście jest połączone z wyjściem bloku pomiaru napięcia stałego BPu. Drugie wejście regulatora napięcia stałego RU jest połączone poprzez blok synchronizacji BS z siecią zasilającą, zaś wyjście tego regulatora RU o sinusoidalnym przebiegu zadanym, jest połączone z pierwszym wejściem sumatora prądowego SI, którego wejście jest połączone z blokiem pomiaru prądu BPI włączonym na wspólnym wejściu zasilającym przekształtnikowy filtr mocy FAM i odbiorniki mocy ODB1, ODB2, które stanowią dowolne odbiorniki nieliniowe lub liniowe, a wyjście sumatora prądowego SI jest połączone z wejściem regulatora prądu RI, którego wyjście jest połączone z wejściem sterującym WSF przekształtnikowego filtra aktywnego mocy FAM.As shown in the figure, the regulation block BR comprises a DC voltage regulator RU, the input of which is connected to the output of the voltage adder SU, the input of which is supplied with the set voltage signal Uz, and the second input is connected to the output of the DC voltage measurement block BPu. The second input of the DC voltage regulator RU is connected via the synchronization block BS to the supply network, and the output of this RU with a sinusoidal set point is connected to the first input of the current adder SI, the input of which is connected to the current measurement block BPI connected to the common converter supply input. the FAM power filter and the power receivers ODB1, ODB2, which are any non-linear or linear loads, and the output of the current adder SI is connected to the input of the current regulator RI, the output of which is connected to the control input WSF of the active power converter FAM filter.

Układ działa w sposób niżej opisany. Przyłączenie do sieci zasilającej odbiornika ODB1, ODB2 powoduje pobieranie prądu nie sinusoidalnego oraz mocy biernej. Wyższe harmoniczne pochodzą z prostownika diodowego, włączonego na wejście odbiornika ODB1, zasilającego falownik i silnik indukcyjny. Innym odbiornikiem ODB2 jest prostownik służący do ładowania baterii akumulatorów lub silnik indukcyjny połączony bezpośrednio z siecią, pobierający moc bierną.The system works as follows. Connecting the ODB1, ODB2 receiver to the supply network causes the collection of non-sinusoidal current and reactive power. Higher harmonics come from a diode rectifier, connected to the input of the ODB1 receiver, which powers the inverter and the induction motor. Another ODB2 receiver is a rectifier for charging a battery bank or an induction motor connected directly to the mains, consuming reactive power.

Przekształtnikowy filtr aktywny mocy FAM generuje wyższe częstotliwości o przeciwnym przebiegu do wyższych harmonicznych pobieranych przez odbiornik ODB1, ODB2, jak również generuje moc bierną zapotrzebowaną przez równolegle przyłączone do niego odbiorniki ODB1, ODB2.The FAM active power converter filter generates higher frequencies with the opposite waveform to the higher harmonics consumed by the receiver ODB1, ODB2, and also generates the reactive power required by the receivers ODB1, ODB2 connected to it in parallel.

Jeżeli w obwodzie przemiennoprądowym filtru FAM płyną tylko wyższe harmoniczne prądu oraz moc bierna, to napięcie na kondensatorze C się nie zmienia. Różnica sygnałów pomiędzy napięciem zadanym Uz i napięciem na wyjściu stałoprądowym Uk bloku BPU nie zmienia się, wówczas regulator RU otrzymując stały sygnał, generuje na wyjściu sygnał sinusoidalny zadanego prądu Iz, którego faza w stosunku do napięcia sieci otrzymanego z bloku synchronizacji BS wynosi zero. Sygnał zadanego sinusoidalnego prądu Iz jest porównywany w sumatorze prądowym SI z sygnałem prądu Ir otrzymanym z bloku pomiaru prądu BPI włączonego do sieci zasilającej.If only the higher current harmonics and reactive power flow in the AC circuit of the FAM filter, the voltage across capacitor C does not change. The signal difference between the set voltage Uz and the voltage at the DC output Uk of the BPU block does not change, then the RU controller, receiving a constant signal, generates at the output a sinusoidal signal of the set current Iz, the phase of which is zero in relation to the mains voltage obtained from the synchronization block BS. The signal of the set sinusoidal current Iz is compared in the current adder SI with the current signal Ir obtained from the BPI current measuring block connected to the supply network.

Różnica tych prądów steruje regulatorem RI zapewniającym odpowiednie sterowanie tranzystorów, filtru aktywnego mocy FAM. Jeżeli na wyjściu bloku BPI sygnał prądu Ir będzie odkształcony lub przesunięty w fazie, to powstanie różnica pomiędzy wartością zadaną prądu Iz a wartością rzeczywistą Ir, powodując wysterowanie RI i filtra aktywnego mocy FAM, co zapewnia generowanie prądu zasilającego, niwelującego tę różnicę pomiędzy wartością zadaną Iz i wartością rzeczywistą Ir.The difference of these currents controls the RI regulator ensuring appropriate control of the transistors, the FAM active power filter. If, at the output of the BPI block, the current signal Ir is distorted or out of phase, a difference will arise between the current Iz set value and the actual Ir value, causing the RI and the active power filter FAM to be actuated, which ensures the generation of a supply current that reduces this difference between the Iz set value and the real value of Ir.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claim

Power supply system for power receivers, including a converter active power filter connected with an AC input parallel to the power receiver, where the DC output of the inverter active power filter includes a capacitive element with a DC voltage measurement unit, and the AC input of the inverter active power filter is connected to the supply network , and the control input is connected to the regulation block of said active power filter, characterized in that the regulation block (BR) comprises a constant voltage regulator (RU), the input of which is connected to the output of the voltage adder (SU), to the first input of which a voltage signal is applied and the second input is connected to the output of the DC voltage block (BPU), while the second input of the DC voltage regulator (RU) is connected via the synchronization block (BS) to the mains, and the output of this regulator (RU) with a sinusoidal waveform set, it is mid connected to the first input of the current adder (SI), the second input of which is connected to the current measurement block (BPI) connected to the common input supplying the inverter active power filter (FAM) and power consumers (ODB1, ODB2), and the output of the current adder (SI ) is connected to the control input (WSP) of the inverter active power filter (FAM).