PL223775B1 - Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC - Google Patents
Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-ACInfo
- Publication number
- PL223775B1 PL223775B1 PL401702A PL40170212A PL223775B1 PL 223775 B1 PL223775 B1 PL 223775B1 PL 401702 A PL401702 A PL 401702A PL 40170212 A PL40170212 A PL 40170212A PL 223775 B1 PL223775 B1 PL 223775B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- converter
- generator
- input
- network
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC przeznaczonym do współpracy z prądnicą o zmiennej prędkości obrotowej, dla trybu pracy sieciowego i autonomicznego.
Znane są układy zasilania z prądnicą o zmiennej prędkości obrotowej, m.in. elektrownie wiatrowe, w których stosuje się przekształtniki energoelektroniczne. Ich zadaniem jest dostosowanie par ametrów energii elektrycznej prądnicy do wymagań sieci elektroenergetycznej lub odbiorców energii. Przekształtnik AC-DC-AC składa się z dwóch niezależnych przekształtników: sieciowego AC-DC oraz prądnicowego DC-AC, połączonych obwodem pośredniczącym prądu stałego. Przekształtnik AC-DC-AC z prądnicą o zmiennej prędkości obrotowej może pracować w dwóch trybach: zwrot energii do sieci elektroenergetycznej - praca sieciowa i zasilanie lokalnych odbiorców energii elektrycznej - praca autonomiczna.
W trybie pracy sieciowej znany jest układ sterowania przekształtnika AC-DC-AC, który ma układ sterowania przekształtnika sieciowego AC-DC złożony z kaskadowo połączonych regulatorów: wewnętrznej pętli regulacji prądu oraz zewnętrznej pętli regulacji napięcia w obwodzie pośredniczącym prądu stałego. Układ sterowania przekształtnika prądnicowego DC-AC składa się z połączonych kaskadowo regulatorów: wewnętrznej pętli regulacji momentu elektromagnetycznego i strumienia stoja na oraz zewnętrznej pętli regulacji prędkości obrotowej prądnicy. Przekształtnik sieciowy AC-DC i przekształtnik prądnicowy DC-AC połączone są kaskadowo, zaś przekształtnik sieciowy AC-DC połączony jest z siecią przez filtr, a przekształtnik prądnicowy DC-AC połączony jest z prądnicą.
W trybie pracy autonomicznej znany jest układ sterowania przekształtnika AC-DC-AC, który ma układ sterowania przekształtnika sieciowego AC-DC złożony z kaskadowo połączonych regulatorów: wewnętrznej pętli regulacji prądu oraz zewnętrznej pętli regulacji napięcia przemiennego, generowanego dla odbiorców lokalnych. Układ sterowania przekształtnika prądnicowego DC-AC składa się z połączonych kaskadowo regulatorów: wewnętrznej pętli regulacji momentu elektromagnetycznego oraz zewnętrznej pętli regulacji napięcia w obwodzie pośredniczącym prądu stałego. Przekształtnik sieciowy AC-DC i przekształtnik prądnicowy DC-AC połączone są kaskadowo, zaś przekształtnik sieciowy AC-DC połączony jest z odbiorcą lokalnym przez filtr, a przekształtnik prądnicowy DC-AC połączony jest z prądnicą. Znane układy sterowania opierają się na niezależnej regulacji parametrów przekształtnika sieciowego AC-DC i prądnicowego DC-AC.
Wadą znanych układów są wahania napięcia w obwodzie pośredniczącym.
Celem wynalazku jest zniwelowanie wahania napięcia w obwodzie pośredniczącym i znaczące przyśpieszenie dynamiki regulacji napięcia w obwodzie pośredniczącym prądu stałego.
Istota wynalazku w trybie pracy sieciowej polega na tym, że sumator prądu, łączący regulator prądu i regulator napięcia, ma drugie wejście połączone poprzez układ dzielenia z wyjściem układu mnożenia, którego pierwsze wejście połączone jest z wyjściem układu pomiaru prędkości prądnicy, a drugie wejście połączone jest z estymatorem momentu i strumienia, z wewnętrznej pętli regulacji momentu elektromagnetycznego i strumienia stojana RMS. Drugie wejście układu dzielenia połączone jest z układem pomiaru napięcia sieci.
Istota wynalazku w trybie pracy autonomicznej polega na tym, że ma sumator momentu, łączący regulator momentu i strumienia oraz trzeci regulator napięcia, którego to sumatora drugie wejście połączone jest poprzez układ dzielenia z układem mnożenia. Pierwsze wejście układu mnożenia połączone jest z wyjściem filtra przez układ pomiaru prądu, a drugie wejście układu mnożenia połączone jest z układem pomiaru napięcia sieci, zaś pierwsze wejście układu dzielenia połączone jest z układem pomiaru prędkości obrotowej prądnicy.
Wynalazek zapewnia stabilizację napięcia w obwodzie pośredniczącym.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu sterowania przekształtnika AC-DC-AC w trybie pracy sieciowej, a fig. 2 - schemat blokowy układu sterowania przekształtnika AC-DC-AC w trybie pracy autonomicznej.
Przekształtnik AC-DC-AC w trybie pracy sieciowej ma przekształtnik sieciowy AC-DC połączony kaskadowo z przekształtnikiem prądnicowym DC-AC. (Wejście przekształtnika sieciowego AC-DC połączone jest z wyjściem przekształtnikiem prądnicowym DC-AC). Przekształtnik sieciowy AC-DC połączony jest z wejściem filtra F. Do wyjścia filtra F dołączone są lokalne odbiory energii elektrycznej O. Wyjście filtra F dołączone jest za pomocą łącznika Ł do sieci elektroenergetycznej. Łącznik ten jest zamknięty w trybie pracy sieciowej, a otwarty w trybie pracy autonomicznej.
PL 223 775 B1
Wejście sterujące przekształtnika sieciowego AC-DC połączone jest poprzez regulator RP z sumatorem prądu SP. Drugie wejście regulatora prądu RP połączone jest poprzez układ pomiaru prądu z wyjściem filtru F, którego wejście połączone jest z wyjściem przekształtnika sieciowego AC-DC. Do pierwszego wejścia sumatora prądu SP połączone jest wyjście regulatora napięcia RN. Pierwsze wejście regulatora napięcia RN połączone jest z wejściem przekształtnika sieciowego AC-DC poprzez układ pomiaru napięcia kondensatora. Na drugie wejście regulatora napięcia RN podawana jest wartość zadana napięcia.
Wejście sterujące przekształtnika prądnicowego DC-AC połączone jest poprzez regulator momentu i strumienia RMS z wyjściem regulatora prędkości RPr. Pierwsze wejście regulatora prędkości RPr połączone jest z wyjściem układu pomiaru prędkości prądnicy P. Na drugie wejście regulatora prędkości RPr podawana jest wartość zadana prędkości obrotowej prądnicy. Drugie wejście regulatora momentu i strumienia RMS połączone jest z wyjściem pomiaru prądu prądnicy P poprzez estymator momentu i strumienia EsM.
Drugie wejście sumatora prądu SP połączone jest poprzez układ dzielenia UD z wyjściem układu mnożenia UM. Pierwsze wejście układu mnożenia UM połączone jest z wyjściem układu pomiaru prędkości prądnicy P, a drugie wejście - z estymatorem momentu i strumienia EsM. Drugie wejście układu dzielenia UD połączone jest z układem pomiaru napięcia sieci.
Jak to jest przedstawione na fig. 2 wejście przekształtnika prądowego AC/DC połączone jest poprzez regulator prądu RP z drugim regulatorem napięcia RN2. Drugie wejście regulatora prądu RP połączone jest poprzez układ pomiaru prądu z wyjściem filtru F. Na pierwsze wejście drugiego regulatora napięcia RN2 podawana jest wartość zadana napięcia sieci. Drugie wejście drugiego regulatora napięcia RN2 połączone jest do układu pomiaru napięcia sieci.
Wejście sterujące przekształtnika prądnicowego DC-AC połączone jest poprzez regulator momentu i strumienia RMS z sumatorem momentu SM. Drugie wejście regulatora momentu i strumienia RMS połączone jest z wyjściem pomiaru prądu prądnicy P poprzez estymator momentu i strumienia EsM. Pierwsze wejście sumatora momentu SM połączone jest z wyjściem trzeciego regulatora napięcia RN3. Na pierwsze wejście regulatora napięcia RN3 podawana jest zadana wartość napięcia. Drugie wejście regulatora napięcia RN3 połączone jest z wejściem przekształtnika prądnicowego DC-AC poprzez układ pomiaru napięcia kondensatora.
Drugie wejście sumatora momentu SM połączone jest z wyjściem układu dzielenia UD2. Pierwsze wejście układu dzielenia połączone jest z układem pomiaru prędkości obrotowej prądnicy. Drugie wejście układu dzielenia UD2 połączone jest z wyjściem układu mnożenia UM2. Pierwsze wejście układu mnożenia UM2 połączone jest z wyjściem filtra F przez układ pomiaru prądu. Drugie wejście układu mnożenia UM2 połączone jest z układem pomiaru napięcia sieci.
Chwilowa nierównowaga w bilansie mocy przekształtników AC-DC i DC-AC powoduje wahania napięcia w obwodzie pośredniczącym. Aby napięcie w obwodzie pośredniczącym pozostało na stałym poziomie niezbędne jest zachowanie warunku:
PAC/DC = PDC/AC (1)
W przypadku konwencjonalnej metody sterowania opartej jedynie na regulatorze napięcia udc oraz prędkości kątowej ω układy sterowania obu przekształtników pracują niezależnie i nie dysponują wzajemną informacją o przepływie energii. Usprawnienie opiera się na zastosowaniu dodatniego sprzężenia zwrotnego od chwilowej wartości mocy, którego kierunek zależny jest od trybu pracy przekształtnika AC-DC-AC. Układy wykorzystują dodatnie sprzężenie zwrotne od wartości chwilowych mocy przekształtników AC-DC i DC-AC oraz zmienia kierunek sprzężenia od mocy pomiędzy przekształtnikami oraz modyfikuje sposób śledzenia punktu mocy maksymalnej.
W celu realizacji sprzężenia, za pomocą prostych wzorów obliczana jest moc obu przekształtników. Moc przekształtnika sieciowego AC-DC wyznaczana jest jako iloczyn chwilowych wartości napięć sieci i prądów przekształtnika. Moc przekształtnika prądnicowego DC-AC prądnicy może być również obliczona na podstawie chwilowych wartości napięć i prądów przekształtnika, lub jako iloczyn momentu elektromagnetycznego i prędkości obrotowej prądnicy.
W trybie pracy sieciowej nadrzędnym zadaniem przekształtnika AC-DC-AC jest maksymalizacja generowanej energii i przekazanie jej do sieci. W tym trybie zastosowano dodatnie sprzężenie zwrotne w kierunku od przekształtnika maszynowego do sieciowego. Obliczona moc PDc/ac przekształtnika maszynowego po podzieleniu przez amplitudę napięcia sieci wyznacza zadaną składową czynną prą4
PL 223 775 B1 du iff przekształtnika sieciowego. Obliczony sygnał iff dodawany jest do sygnału prądu i* zadanego na regulator prądu RP.
W trybie pracy autonomicznej priorytetem układu sterowania przekształtnika AC-DC-AC jest zapewnienie lokalnym odbiorcom napięcia o znamionowej częstotliwości i amplitudzie. Wymaga to generacji dokładnie takiej wartości mocy chwilowej, jaką pobierają odbiorcy. Dlatego sprzężenie od mocy w trybie autonomicznym skierowane jest od przekształtnika sieciowego do maszynowego. Moc przekształtnika sieciowego AC-DC po podzieleniu przez prędkość obrotową maszyny wyznacza zadaną wartość momentu elektromagnetycznego prądnicy Tff. Obliczony sygnał Tff dodawany jest do wartości zadanej na regulator momentu elektromagnetycznego RMS. Sprzężenie od mocy w trybie autonomicznym zaznaczone jest pogrubioną linią na schemacie sterowania na Rys. 2.
W obu przypadkach zastosowanie dodatniego sprzężenia od mocy zapewnia wyrównanie bilansu energii przekształtników. Jest to szczególnie istotne w stanach dynamicznych, gdyż pozwala na minimalizację wahań napięcia w obwodzie pośredniczącym prądu stałego. Układ wykorzystuje dodatnie sprzężenie zwrotne od wartości chwilowych mocy przekształtników AC-DC i DC-AC oraz zmienia kierunek sprzężenia od mocy pomiędzy przekształtnikami oraz modyfikuje sposób śledzenia punktu mocy maksymalnej.
Claims (2)
- Zastrzeżenia patentowe1. Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC w trybie pracy sieciowej, złożonym z przekształtnika sieciowego AC-DC i przekształtnika prądnicowego DC-AC połączonych kaskadowo, gdzie przekształtnik sieciowy AC-DC, połączony z siecią przez filtr, połączony jest kaskadowo z wewnętrzną pętlą regulacji prądu oraz zewnętrzną pętlą regulacji napięcia, a połączony z prądnicą przekształtnik prądnicowy DC-AC połączony jest kaskadowo z wewnętrzną pętlą regulacji momentu elektromagnetycznego i strumienia stojana oraz zewnętrzną pętlą regulacji prędkości obrotowej prądnicy, znamienny tym, że sumator prądu (SP), łączący regulator prądu (RP) i regulator napięcia (RN), ma drugie wejście połączone poprzez układ dzielenia (UD) z wyjściem układu mnożenia (UM), którego pierwsze wejście połączone jest z wyjściem układu pomiaru prędkości prądnicy (P) a drugie wejście połączone jest z estymatorem momentu i strumienia (EsM), z wewnętrznej pętli regulacji momentu elektromagnetycznego i strumienia stojana (RMS), zaś drugie wejście układu dzielenia (UD) połączone jest z układem pomiaru napięcia sieci.
- 2. Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC w trybie pracy autonomicznej złożonym z przekształtnika sieciowego AC-DC i przekształtnika prądnicowego DC-AC połączonych kaskadowo, gdzie przekształtnik sieciowy AC-DC, połączony z siecią przez filtr, połączony jest kaskadowo z wewnętrzną pętlą regulacji prądu oraz zewnętrzną pętlą regulacji napięcia, a połączony z prądnicą przekształtnik prądnicowy DC-AC połączony jest kaskadowo z wewnętrzną pętlą regulacji momentu elektromagnetycznego i strumienia stojana oraz zewnętrzną pętlą regulacji prędkości obrotowej prądnicy, znamienny tym, że ma sumator momentu (SM), łączący regulator momentu i strumienia (RMS) i trzeci regulator napięcia (RN3), którego to sumatora drugie wejście połączone jest poprzez układ dzielenia (UD2) z układem mnożenia (UM2), którego pierwsze wejście połączone jest z wyjściem filtra (F) przez układ pomiaru prądu, a drugie wejście układu mnożenia (UM2) połączone jest z układem pomiaru napięcia sieci, zaś pierwsze wejście układu dzielenia (UD2) połączone jest z układem pomiaru prędkości obrotowej prądnicy (P).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL401702A PL223775B1 (pl) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL401702A PL223775B1 (pl) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL401702A1 PL401702A1 (pl) | 2014-05-26 |
| PL223775B1 true PL223775B1 (pl) | 2016-10-31 |
Family
ID=50771863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL401702A PL223775B1 (pl) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL223775B1 (pl) |
-
2012
- 2012-11-21 PL PL401702A patent/PL223775B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL401702A1 (pl) | 2014-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3872949B1 (en) | Method and control system for controlling a power converter | |
| Vandoorn et al. | Directly-coupled synchronous generators with converter behavior in islanded microgrids | |
| US9964978B2 (en) | Control systems for microgrid power inverter and methods thereof | |
| CN108474349B (zh) | 调整风力涡轮机取力器的方法 | |
| US9548690B2 (en) | System and method for adjusting current regulator gains applied within a power generation system | |
| JP5508796B2 (ja) | 電源システム制御方法及び電源システム制御装置 | |
| EP3218981B1 (en) | Power controller and power control method | |
| CN110720165A (zh) | 用于运行风电厂的方法 | |
| CN109755953A (zh) | 一种调相机参与的交直流输电系统稳态电压协同控制方法 | |
| US10910841B2 (en) | Method and system for power grid voltage regulation by distributed energy resources | |
| CN104718693B (zh) | 用于运转具有逆变器的发电设备的方法和装置 | |
| CN107923368B (zh) | 调整风力涡轮机取力器的方法 | |
| Shukla et al. | Instantaneous direct voltage and frequency control in DC grid tied DFIG based wind energy system | |
| Rohilla et al. | T-connected transformer integrated three-leg vsc based 3p4w dstatcom for power quality improvement | |
| Madhumitha et al. | Voltage regulation in mircogrid using adaptive controller | |
| PL223775B1 (pl) | Układ sterowania przekształtnikiem AC-DC-AC | |
| Konstantopoulos et al. | Nonlinear control of single-phase PWM rectifiers with inherent current-limiting capability | |
| Rump et al. | Frequency-dependent control of the active power consumption of converter-fed loads for grid support | |
| Hongbing et al. | Research on control strategies for distributed inverters in low voltage micro-grids | |
| Taibi et al. | Hybrid sliding mode control of DFIG with MPPT using three multicellular converters | |
| Souza et al. | Microgrid units in the islanded operation mode implemented in the dSPACE DS1103 | |
| Burgos–Mellado et al. | Consensus-Based Distributed Control for Improving the Sharing of Unbalanced Currents in Three-Phase Three-Wire Isolated Microgrids | |
| Alshehri | Investigations of Decoupled Trigonometric Saturated and Fuzzy Logic Techniques for the Automatic Frequency Control of Islanded Microgrid | |
| Kato et al. | Instantaneous Load Voltage Control for Three-phase to Single-phase Matrix Converter | |
| Nanda et al. | A Single Stage Alternative for Voltage and Frequency Regulation in Isolated Pmsg System |