PL245231B1 - Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG) - Google Patents

Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG) Download PDF

Info

Publication number
PL245231B1
PL245231B1 PL441901A PL44190122A PL245231B1 PL 245231 B1 PL245231 B1 PL 245231B1 PL 441901 A PL441901 A PL 441901A PL 44190122 A PL44190122 A PL 44190122A PL 245231 B1 PL245231 B1 PL 245231B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
block
output
signal
currents
processor controller
Prior art date
Application number
PL441901A
Other languages
English (en)
Other versions
PL441901A1 (pl
Inventor
Dariusz Tarnapowicz
Sergey German-Galkin
Arkadiusz Nerć
Original Assignee
Akademia Morska W Szczecinie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Morska W Szczecinie filed Critical Akademia Morska W Szczecinie
Priority to PL441901A priority Critical patent/PL245231B1/pl
Publication of PL441901A1 publication Critical patent/PL441901A1/pl
Publication of PL245231B1 publication Critical patent/PL245231B1/pl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • 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
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Układ sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych PMSG, charakteryzuje się tym, że blok PMSG (1) połączony jest blokiem obciążenia (2), a sygnał wyjściowy prądów stojana PMSG (I<sub>G(ABC)</sub>), sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika (Θ) oraz sygnał wyjściowy pomiaru napięcia (U<sub>L</sub>) i mocy biernej (Q<sub>L</sub>) bloku obciążenia (2) są połączone z blokiem pierwszego sterownika procesorowego (3), w którym realizowane są sygnały prądów zadanych (I<sub>d</sub>* i I<sub>q</sub>*), których wyjście z bloku pierwszego sterownika procesorowego (3) i sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika (Θ) są połączone z blokiem drugiego sterownika procesorowego (4) realizującego sygnały chwilowych prądów zadanych (I<sub>ABC</sub>*) zgodnie z transformatą Clarka-Parka. Wyjście sygnału chwilowych prądów zadanych (I<sub>ABC</sub>*) z bloku drugiego sterownika procesorowego (4) i wyjście sygnału prądów rzeczywistych (I<sub>ABC</sub>) z bloku aktywnego konwertera (5) są połączone z blokiem regulatorów histerezowych (6) prądów chwilowych, gdzie określane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera (5), który jest połączony z blokiem źródła DC (7) i blokiem obciążenia (2). Wyjście sygnału z bloku regulatorów histerezowych (6) prądów chwilowych połączone jest z blokiem aktywnego konwertera (5).

Description

Przedmiotem wynalazku są układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG) (Permanent Magnet Synchronous Generator) w celu utrzymania stałego napięcia obciążenia. Układy według wynalazku mogą znaleźć zastosowanie w obiektach z zespołami prądotwórczymi, takich jak: pojazdy elektryczne hybrydowe, turbiny wiatrowe, samoloty i morskie zespoły prądotwórcze itp.
Prądnice PMSG, na których wirniku osadzone są magnesy ziem rzadkich wypierają maszyny ze wzbudzeniem elektromagnetycznym w układach mechatronicznych w zakresie mocy od kilku watów do kilkudziesięciu megawatów. Wynika to przede wszystkim z wysokiej niezawodności tych maszyn, dobrej wydajności energetycznej, zmniejszonej wagi i wymiarów.
W przypadku stosowania PMSG jako generatora elektrycznego nie ma możliwości regulacji napięcia wzbudzenia (brak AVR), co powoduje spadek napięcia na wyjściu generatora ze wzrostem obciążenia.
Znany jest z opis patentowego CN104852651 układ oparty na dodatkowej konstrukcji osłabiającej strumień magneśnicy PMSG pozwalający na stabilizację napięcia. Niedogodnością tego układu jest ingerencja w klasyczną technologię PMSG ograniczającą zalety PMSG.
Znany jest z opisu wynalazku US 2015/0076823 układ utrzymywania stałych parametrów napięcia sieci odbiorczej ze źródła (PMSG) poprzez włączony szeregowo między źródło, a sieć odbiorczą przekształtnik energoelektroniczny. Niedogodnością tego układu jest zwiększona zawodność związana z szeregowo włączonym przekształtnikiem. Każda awaria przekształtnika powoduje blackout w systemie elektroenergetycznym sieci odbiorczej. Niedogodnością tego układu są zwiększone straty i zmniejszenie jakości energii elektrycznej w sieci w aspekcie odkształcenia napięcia.
Jednym ze sposobów stabilizacji napięcia PMSG w układach autonomicznych (Tarnapowicz D. German-Gałkin S. Mechatronic System with the Control of Voltage in Permanent Magnet Synchronous Generator. New Trends in Production Engineering, 2018, strona 531-537, ISSN 2545-2843) jest metoda wykorzystująca ideę generowania ujemnej mocy biernej dla utrzymania stałego napięcia w sieci. Niegodnością tej metody jest ograniczenie jakości stabilizacji napięcia wynikająca z założenia, że w stanie ustalonym rezystancja uzwojeń stojana jest dużo mniejsza od reaktancji uzwojeń stojana (r << x). Ma to szczególne znaczenie w pracy równoległej PMSG.
Znane są sposób i układ stabilizacji częstotliwości i napięcia autonomicznych zespołów prądotwórczych z polskiego zgłoszenia patentowego nr. P.430166, w którym to rozwiązaniu nie zaproponowano układu sterowania aktywnym konwerterem (falownikiem) pozwalającym na utrzymanie zadanego napięcia w sieci odbiorczej.
Problemem technicznym znanym z powszechnie stosowanych rozwiązań jest włączenie szeregowo pomiędzy PMSG, a odbiornik przekształtnika energoelektronicznego w celu utrzymywania stałego napięcia na odbiorniku, co wykazuje zawodność systemu w przypadku awarii przekształtnika. Inne przedstawione rozwiązania charakteryzują się ingerencją w technologie wykonania PMSG, co zwiększa koszty oraz układami generującymi ujemną moc bierną z ograniczoną stabilnością napięcia odbiornika. W proponowanym rozwiązaniu problem ten nie występuje.
Układ sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG), według wynalazku, charakteryzuje się tym, że blok PMSG połączony jest blokiem obciążenia, a sygnał wyjściowy prądów stojana PMSG, sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika oraz sygnał wyjściowy pomiaru napięcia i mocy biernej bloku obciążenia są połączone z blokiem sterownika procesorowego, w którym realizowane są sygnały prądów zadanych, których wyjście z bloku sterownika procesorowego i sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika są połączone z blokiem drugiego sterownika procesorowego realizującego sygnały chwilowych prądów zadanych zgodnie z transformatą Clarka-Parka. Wyjście sygnału chwilowych prądów zadanych z bloku drugiego sterownika procesorowego i wyjście sygnału prądów rzeczywistych z bloku aktywnego konwertera są połączone z blokiem regulatorów histerezowych prądów chwilowych, gdzie określane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera, który jest podłączony z blokiem źródła DC i blokiem obciążenia. Wyjście sygnału z bloku regulatorów histerezowych prądów chwilowych połączone jest z blokiem aktywnego konwertera.
W innym wariancie wynalazku układ sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych PMSG, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że blok PMSG połączony jest z blokiem obciążenia, przy czym wychodzące z bloku PSMG sygnał wyjściowy prądów
PL 245231 Β1 stojana PMSG i sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika połączone są z blokiem sterownika procesorowego, gdzie realizowane są, zgodnie z transformatą Clarka-Parka, sygnały prądów stojana PMSG w układzie współrzędnych wirujących synchronicznie o osiach podłużnej i poprzecznej. Wyjście sygnałów prądów w osi podłużnej i osi poprzecznej z bloku pierwszego sterownika procesorowego są połączone z dwoma blokami filtrów dolnoprzepustowych tłumiącymi te sygnały, które połączone są z wejściem na blok drugiego sterownika procesorowego określającego sygnał kąta między wektorem siły elektromotorycznej i napięciem odbiornika, który połączony jest z wyjściem sygnału napięcia bloku obciążenia. Wyjście sygnału tego kąta z bloku drugiego sterownika procesorowego i wyjście sygnału prądu w osi podłużnej z bloku pierwszego sterownika procesorowego oraz wyjście sygnału mocy biernej obciążenia i wyjście sygnału napięcia obciążenia bloku obciążenia połączone są z blokiem trzeciego sterownika procesorowego określającego prądy zdane konwertera aktywnego. Wyjście sygnału prądu z bloku trzeciego sterownika procesorowego i wyjście sygnału kąta z bloku drugiego sterownika procesorowego są połączone z blokiem czwartego sterownika procesorowego wyznaczającym prądy zadane w osi podłużnej i osi poprzecznej. Wyjście sygnału kąta położenia wirnika z bloku PMSG i wyjście sygnałów prądów zadanych osi podłużnej i osi poprzecznej z bloku czwartego sterownika procesorowego połączone są z blokiem piątego sterownika procesorowego gdzie określane są zadane chwilowe prądy. Wyjście sygnałów zadanych chwilowych prądów z bloku piątego sterownika procesorowego i wyjście sygnałów prądów rzeczywistych z bloku aktywnego konwertera są połączone z blokiem regulatorów histerezowych prądów chwilowych gdzie realizowane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera, do którego jest podłączony blok źródła DC i blok obciążenia. Wyjście sygnału z bloku regulatorów histerezowych prądów chwilowych połączone jest z blokiem aktywnego konwertera.
Układ kompensacji spadku napięcia na wyjściu PMSG według wynalazku opiera się o kryterium utrzymania stałego napięcia na odbiorniku przy zmianie trybu pracy generatora ze stanu biegu jałowego do wartości maksymalnej prądu obciążenia. Kryterium te sprowadza się do zrównania siły elektromotorycznej generatora Eg i napięcia odbiornika Ul przy zmiennym prądzie generatora Ig (Eg = Ul = const, przy Ig = var), co wymaga generowania ujemnej (pojemnościowej) mocy biernej w tworniku generatora. Moc ta dostarczana jest przez blok aktywnego konwertera połączony równolegle z generatorem do wspólnego bloku obciążenia. Utrzymywane jest stałe napięcie w sieci elektrycznej (na obciążeniu) przy zmianie wielkości i charakteru obciążenia. Blok aktywnego konwertera generuje prąd bierny większy niż wymagany obciążeniem. W tym przypadku generator obciążony jest ujemną (pojemnościową) mocą bierną.
Układ według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ sterowania umożliwia generowanie przez blok aktywnego konwertera takiego prądu, który pozwala kompensować wpływ reakcji twornika wywołany przez prąd obciążenia. Sterowanie jest realizowane dzięki modelom matematycznym układu mechatronicznego PMSG z blokiem aktywnego konwertera opisanym w układzie współrzędnych wirujących synchronicznie o osiach podłużnej d, poprzecznej q współrzędnych d, q. Oś d pokrywa się ze strumieniem wirnika, natomiast oś q z wektorem siły elektromotorycznej stojana Eg (co referencyjne pokazano na Fig. 3).
Kompensację realizuje się przez wyznaczenie wartości prądu sterowania blokiem aktywnego konwertera jako:
Ccd = Cc COS <Pm , CCi) = -Cc sin <Pm (1)
Γ =1 —I =1--(2) 1 AC 1 Lx -Gr 1 L-< UU cos^m • rG^Gx + XG ’ Cy ,, s <Pm =arcsin-----------(3)
L
W równaniach (1,2,3) prąd lLx = to mierzony prąd bierny obciążenia, a Ig*, leyio wyznaczane na podstawie funkcji trygonometrycznych prądy stojana PMSG (co referencyjne pokazano na Fig. 3).
Wyznaczone w oparciu o prądy Iac* prądy zadane w osi podłużnej Id i w osi poprzecznej lq* przekształcane są za pomocą transformaty Clarka-Parka na prądy zadane Iabc dla sterowania blokiem aktywnego konwertera.
Zaletą układów według wynalazku jest to, że budowa systemu sterowania układu z PMSG zgodnie z wynalazkiem pozwoli na zwiększenie niezawodności systemu w porównaniu z obecnie powszechnie stosowanymi systemami stabilizacji napięcia (układami z podłączonym między PMSG, a odbiornik konwerterem), oraz jakości stabilizacji napięcia. Wynalazki pozwalają na zwiększenie niezawodność i jakość napięcia odbiornika.
Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania i na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia układ w pierwszym wariancie, Fig. 2 przedstawia układ w drugim wariancie, a Fig. 3 przedstawia wykres wektorowy napięć i prądów układu stabilizacji napięcia wg wynalazku.
Przykład I
W klasycznym okrętowym agregacie prądotwórczym z silnikiem wysokoprężnym z elektromagnetycznym generatorem synchronicznym aktywna moc elektryczna na wyjściu jest utrzymywana przez regulator obrotów silnika Diesla, a moc elektryczna wyjściowa bierna przez regulator napięcia wzbudzenia samego generatora.
W układzie blok prądnicy PMSG 1 połączony jest blokiem obciążenia 2. Sygnał prądów PMSG Ig(abc), sygnał kąta położenia wirnika Θ oraz sygnał pomiaru napięcia Ul i mocy biernej Ql bloku obciążenia 2 są połączone z blokiem pierwszego sterownika procesorowego 3 w którym realizowane są sygnały prądów zadanych osi podłużnej Id' i osi poprzecznej lq' zgodnie z przyjętym w przykładzie wykonania przedmiotu wynalazku rozwiązaniem. Sygnały prądów zadanych osi podłużnej Id i osi poprzecznej lq wychodzące z bloku pierwszego sterownika procesorowego 3 i sygnał kąta położenia wirnika Θ z PMSG 1 są połączone z blokiem drugiego sterownika procesorowego 4 realizującego sygnały prądów zadanych Iabc' zgodnie z transformatą Clarka-Parka.
Sygnały chwilowych prądów zadanych Iabc' wychodzących z bloku drugiego sterownika procesorowego 4 i sygnały prądów rzeczywistych Iabc (wychodzące z bloku aktywnego konwertera 5) są porównywane w bloku regulatorów histerezowych 6 prądów chwilowych, gdzie określane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera 5. Do bloku aktywnego konwertera 5 jest podłączony blok źródła DC 7. Blok aktywnego konwertera 5 połączony jest z blokiem obciążenia 2.
Układ opisany powyżej działa następująco: Na podstawie znanych parametrów PMSG (rG, xg) oraz wielkości charakteryzujących stan ustalony pracy systemu PMSG - Odbiornik (prądy stojana PMSG Ig(abc), napięcie odbiornika Ul, moc bierną odbiornika Ql i kąt położenia wirnika Θ) w pierwszym sterowniku procesorowym według wynalazku wyznaczane są prądy zadane w osi podłużnej Id' i poprzecznej lq'. W drugim sterowniku procesorowym w oparciu o pomiar kąta położenia wirnika za pomocą odwrotnej transformaty Clarka-Parka wyznaczane są prądy zadane dla aktywnego konwertera Iabc' . W układzie regulatora histerezowego wypracowywane są sygnały sterujące dla aktywnego konwertera włączonego równolegle do odbiornika, który według wynalazku utrzymuje stabilność napięcia odbiornika.
EG - wektor siły elektromotorycznej PMSG /'ac - wektor prądu aktywnego konwertera (pierwsza harmoniczna)
II - wektor prądu obciążenia
IG - wektor prądu stojana PMSG xg, rG - reaktancja i rezystancja stojana PMSG
Przykład II
W układzie blok prądnicy PMSG 1 połączony jest blokiem obciążenia 2. W układzie sygnał prądów stojana PMSG Ig ( abc ) i sygnał kąta położenia wirnika Θ połączony jest z blokiem pierwszego sterownika procesorowego 3 gdzie realizowane są, zgodnie z transformatą Clarka-Parka, sygnały prądów stojana PMSG 1 w osiach podłużnej d, poprzecznej q.
Sygnały prądów osi podłużnej Id i osi poprzecznej lq wychodzące z bloku pierwszego sterownika procesorowego 3 są połączone z dwoma blokami filtrów dolnoprzepustowych 8, gdzie sygnały prądów są tłumione. Do bloku drugiego sterownika procesorowego 4 jest podłączony z sygnałem napięcia obciążenia Ul bloku obciążenia 2. Sygnały prądów wychodzące z bloków filtrów dolnoprzepustowych 8 połączone są z blokiem drugiego sterownika procesorowego 4 gdzie określany jest sygnał kąta <pm. Sygnał kąta <pm wychodzący z bloku drugiego sterownika procesorowego 4 i sygnał prądu Id wychodzący z bloku pierwszego sterownika procesorowego 3 oraz sygnały mocy biernej obciążenia Ql i napięcia obciążenia Ul wychodzące z bloku obciążenia 2 połączone są z blokiem trzeciego sterownika procesorowego 9 określającym prądy zdane konwertera aktywnego Iac .
Sygnał prądu Iac wychodzący z bloku trzeciego sterownika procesorowego 9 i sygnał kąta <pm wychodzący z bloku drugiego sterownika procesorowego 4 są połączone z blokiem czwartego sterownika procesorowego 10, w którym wyznaczane są prądy zadane ld i lq'. Sygnał wskaźnika położenia wału Θ wychodzący z bloku 1 (PMSG) i sygnały prądów zadanych osi podłużnej ld i osi poprzecznej lq* wychodzące z bloku czwartego sterownika procesorowego 10 połączone są z blokiem piątego sterownika procesorowego 11, gdzie określane są zadane prądy chwilowe Iabc' . Sygnały chwilowych prądów zadanych Iabc' wychodzących z bloku piątego sterownika procesorowego 11 i sygnały prądów rzeczywistych Iabc wychodzących z bloku aktywnego konwertera 5 są połączone z blokiem regulatorów histerezowych 6 prądów chwilowych, gdzie realizowane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera 5. Do bloku aktywnego konwertera 5 jest podłączony blok źródła DC 7. Blok aktywnego konwertera 5 połączony jest z blokiem obciążenia 2.
Układ opisany powyżej działa następująco: Na podstawie znanych parametrów PMSG (rG, xg) oraz wielkości charakteryzujących stan ustalony pracy systemu PMSG - Odbiornik (prądy stojana PMSG Ig ( abc) i kąt położenia wirnika Θ) w pierwszym sterowniku procesorowym z uwzględnieniem transformaty Clarka-Parka wyznaczane są sygnały prądów generatora w osi podłużnej ld i poprzecznej lq. Sygnały prądów generatora w osi podłużnej i poprzecznej poprzez filtry dolnoprzepustowe tłumiącymi te sygnały wchodzą do drugiego sterownika procesorowego, gdzie według wynalazku z uwzględnieniem napięcia odbiornika wyznaczany jest kąt między wektorem siły elektromotorycznej i napięciem odbiornika φπ. W trzecim sterowniku procesorowym z uwzględnieniem sygnału napięcia odbiornika, sygnału prądu w osi podłużnej i sygnału mocy biernej gdzie według wynalazku jest wyznaczany sygnał prądu aktywnego konwertera I'ac. Sygnał prądu aktywnego konwertera I'ac wychodzący z trzeciego sterownika procesorowego i sygnał φπ wychodzący z drugiego sterownika procesorowego wchodzi do czwartego sterownika procesorowego w którym według wynalazku wyznaczane są prądy zadane w osiach podłużnej ld i osi poprzecznej lq'. W piątym sterowniku procesorowym dzięki sygnałom zadanym prądów w osiach podłużnej i poprzecznej oraz w oparciu o pomiar kąta położenia wirnika z uwzględnieniem odwrotnej transformaty Clarka-Parka wyznaczane są prądy zadane dla aktywnego konwertera Iabc' . W układzie regulatora histerezowego wypracowywane są sygnały sterujące dla aktywnego konwertera włączonego równolegle do odbiornika, który według wynalazku utrzymuje stabilność napięcia odbiornika.

Claims (2)

1. Układ sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG), znamienny tym, że blok PMSG (1) połączony jest blokiem obciążenia (2), a sygnał wyjściowy prądów stojana PMSG ( Ig ( abc)), sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika (Θ) oraz sygnał wyjściowy pomiaru napięcia ( Ul ) i mocy biernej ( Ql ) bloku obciążenia (2) są połączone z blokiem pierwszego sterownika procesorowego (3), w którym realizowane są sygnały prądów zadanych (ld i lq), których wyjście z bloku pierwszego sterownika procesorowego (3) i sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika (Θ) są połączone z blokiem drugiego sterownika procesorowego (4) realizującego sygnały chwilowych prądów zadanych (Iabc) zgodnie z transformatą Clarka-Parka, zaś wyjście sygnału chwilowych prądów zadanych ( Iabc ) z bloku drugiego sterownika procesorowego (4) i wyjście sygnału prądów rzeczywistych ( Iabc) z bloku aktywnego konwertera (5) są połączone z blokiem regulatorów histerezowych (6) prądów chwilowych, gdzie określane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera (5), który jest podłączony z blokiem źródła DC (7) i blokiem obciążenia (2), przy czym wyjście sygnału z bloku regulatorów histerezowych (6) prądów chwilowych połączone jest z blokiem aktywnego konwertera (5).
2. Układ sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych PMSG (1), znamienny tym, że blok PMSG (1) połączony jest z blokiem obciążenia (2), przy czym wychodzące z bloku PMSG (1) sygnał wyjściowy prądów ( Ig ( abc )) stojana PMSG (1) i sygnał wyjściowy kąta położenia wirnika (Θ) połączone są z blokiem pierwszego sterownika procesorowego (3), gdzie realizowane są, zgodnie z transformatą Clarka-Parka, sygnały prądów stojana PMSG (1) w układzie współrzędnych wirujących synchronicznie o osiach podłużnej (d) i osi poprzecznej (q), zaś wyjście sygnałów prądów w osi podłużnej (ld) i osi poprzecznej (lq) z bloku pierwszego sterownika procesorowego (3) są połączone z dwoma blokami filtrów dolnoprzepustowych (8) tłumiącymi te sygnały, które połączone są z wejściem na blok drugiego sterownika procesorowego (4) określającego sygnał kąta (φη) między wektorem siły elektromotorycznej ( Eg ) i wektorem napięcia odbiornika ( Ul ), który połączony jest z wyjściem sygnału napięcia ( Ul) bloku obciążenia (2), zaś wyjście sygnału tego kąta (φη) z bloku drugiego sterownika procesorowego (4) i wyjście sygnału prądu osi podłużnej (Id) z bloku pierwszego sterownika procesorowego (3) oraz wyjście sygnału mocy biernej obciążenia ( Ql) i wyjście sygnału napięcia obciążenia ( Ul ) bloku obciążenia (2) połączone są z blokiem trzeciego sterownika procesorowego (9) określającego prąd aktywnego konwertera (Iac*), natomiast wyjście sygnału prądu (Iac*) z bloku trzeciego sterownika procesorowego (9) i wyjście sygnału kąta (φη) z bloku drugiego sterownika procesorowego (4) są połączone z blokiem czwartego sterownika procesorowego (10) wyznaczającym prądy zadane osi podłużnej (Id*) i osi poprzecznej (Iq*), przy czym wyjście sygnału wskaźnika położenia wirnika (Θ) z bloku PMSG (1) i wyjście sygnałów prądów zadanych osi podłużnej (Id*) i osi poprzecznej (Iq*) z bloku czwartego sterownika procesorowego (10) połączone są z blokiem piątego sterownika procesorowego (11) gdzie określane są zadane chwilowe prądy (Iabc*), zaś wyjście sygnałów zadanych chwilowych prądów (Iabc*) z bloku piątego sterownika procesorowego (11) i wyjście sygnałów prądów rzeczywistych ( Iabc) z bloku aktywnego konwertera (5) są połączone z blokiem regulatorów histerezowych (6) prądów chwilowych gdzie realizowane są sygnały sterujące dla bloku aktywnego konwertera (5), do którego jest podłączony blok źródła DC (7) i blok obciążenia (2), przy czym wyjście sygnału z bloku regulatorów histerezowych (6) prądów chwilowych połączone jest z blokiem aktywnego konwertera (5).
PL441901A 2022-08-01 2022-08-01 Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG) PL245231B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441901A PL245231B1 (pl) 2022-08-01 2022-08-01 Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441901A PL245231B1 (pl) 2022-08-01 2022-08-01 Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL441901A1 PL441901A1 (pl) 2024-02-05
PL245231B1 true PL245231B1 (pl) 2024-06-03

Family

ID=89808308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL441901A PL245231B1 (pl) 2022-08-01 2022-08-01 Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG)

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245231B1 (pl)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335453A (zh) * 2007-06-29 2008-12-31 上海磁浮交通工程技术研究中心 Statcom的控制方法
EP2478610A1 (en) * 2009-09-15 2012-07-25 University of Western Ontario Utilization of distributed generator inverters as statcom
CN108281969A (zh) * 2017-12-15 2018-07-13 上海电力学院 多风柴系统的statcom自适应模糊滑模控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335453A (zh) * 2007-06-29 2008-12-31 上海磁浮交通工程技术研究中心 Statcom的控制方法
EP2478610A1 (en) * 2009-09-15 2012-07-25 University of Western Ontario Utilization of distributed generator inverters as statcom
CN108281969A (zh) * 2017-12-15 2018-07-13 上海电力学院 多风柴系统的statcom自适应模糊滑模控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL441901A1 (pl) 2024-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6188591B1 (en) System for supplying electromotive consumers with electric energy
CN105576921B (zh) 可动态重构的电机、电机系统及电机动态重构方法
Li et al. The capacity optimization for the static excitation controller of the dual-stator-winding induction generator operating in a wide speed range
CN107154761B (zh) 发电机全控整流系统和控制方法
Holmes et al. Cycloconvertor-excited divided-winding doubly-fed machine as a wind-power convertor
CN104756347A (zh) 用于发电系统与dc输出的连接系统
US10734930B2 (en) Electric power generating system
CN110518600A (zh) 一种基于vsg的改进型多机并联的pmsg并网主动支撑控制结构
CN103259476B (zh) 具有电压谐波抑制功能的变频交流发电系统控制方法
Bhattacherjee et al. Brushless synchronous generator-unidirectional rectifier for offshore wind energy conversion system
Peng et al. Improved virtual synchronous generator control strategy for seamless switching
Vijay et al. Standalone and grid connected operations of a SynRG based WECS with BESS
Veerashekar et al. Modelling and transient stability analysis of interconnected autonomous hybrid microgrids
Kozak Alternating current electric generator machine inverters in a parallel power sharing connection
PL245231B1 (pl) Układy sterowania napięciem w hybrydowym systemie z prądnicą synchroniczną o magnesach trwałych (PMSG)
Torres et al. Direct power control of an axial flux permanent magnet synchronous machine
Pan et al. A series regulated open-winding PM generator based constant voltage, variable frequency AC distribution system
RU195774U1 (ru) Генераторная установка для собственных нужд газоперекачивающего агрегата
Koczara et al. Smart and decoupled power electronic generation system
Dey et al. Comparison of synchronous and stationary frame pi based flux weakening controls for DC-link overvoltage minimisation of WECS under grid fault
Rohit et al. Renewable Energy and Automatic Load Frequency Control based Electric Propulsion System
RU2544029C2 (ru) Судовая электроэнергетическая установка
RU132774U1 (ru) Судовая электроэнергетическая установка
CN109149962A (zh) 基于电压参考信号补偿直流供电系统稳定性的方法和装置
Kozak Initial Excitation Issues of Synchronous Generator with VSI Inverter in Varying Rotational Speed Operation