RU184273U1 - Устройство подавления высших гармоник тока - Google Patents

Устройство подавления высших гармоник тока Download PDF

Info

Publication number
RU184273U1
RU184273U1 RU2018121263U RU2018121263U RU184273U1 RU 184273 U1 RU184273 U1 RU 184273U1 RU 2018121263 U RU2018121263 U RU 2018121263U RU 2018121263 U RU2018121263 U RU 2018121263U RU 184273 U1 RU184273 U1 RU 184273U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverter
voltage
output
storage capacitor
network
Prior art date
Application number
RU2018121263U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Иванович Чивенков
Николай Николаевич Вихорев
Дмитрий Александрович Алешин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2018121263U priority Critical patent/RU184273U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU184273U1 publication Critical patent/RU184273U1/ru

Links

Images

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
    • 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
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для компенсации высших гармоник тока в электрических сетях в системах электроснабжения промышленных предприятий с оборудованием, генерирующим высшие гармоники тока, а также в активных фильтрах.Технический результат полезной модели заключается в снижении коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения питающей сети, упрощении системы управления, повышении быстродействия.Предлагаемое устройство может быть востребовано как активный фильтр высших гармонический составляющих тока в сетях предприятий, использующих силовое преобразовательное оборудование.Сущность полезной модели: устройство подавления высших гармоник тока содержит инвертор, накопительный конденсатор, выходной сглаживающий пассивный фильтр и контроллер системы управления, при этом контроллер системы управления снабжен датчиком напряжения сети, формирователем импульсов, регулятором напряжения накопительного конденсатора, причем вход датчика напряжения соединен с зажимами питающей сети, выход регулятора напряжения накопительного конденсатора соединен с входами драйверов управления силовыми ключами инвертора, вход регулятора напряжения накопительного конденсатора соединен с зажимами накопительного конденсатора, выход формирователя импульсов соединен с входами драйверов управления силовыми ключами инвертора, выход регулятора напряжения накопительного конденсатора соединены с входом формирователя импульсов, в котором согласно предложению введены сетевой дроссель, фильтр выделения первой гармонической составляющей напряжения сети, датчик выходного напряжения инвертора.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к активным фильтрам высших гармоник тока в электрических сетях и коррекции коэффициента мощности. Устройство может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий с оборудованием, генерирующим высшие гармоники тока, приводящие к искажениям формы питающего напряжения.
Известно устройство, реализующее способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети (патент RU №2354025, дата начала отсчета срока действия патента: 04.05.2008, H02J3/18), принятое за аналог [1], содержащий датчики тока, преобразователи фаз, блок релейных регуляторов, регулятор напряжения накопительного конденсатора. Данное устройство выбрано аналогом.
Недостатком аналога является применение большого количества датчиков токов: токов нелинейной нагрузки; заданного и фактического токов инвертора, а также наличие устройства сравнивания тока нелинейной нагрузки с заданными и фактическими токами инвертора, что приводит к усложнению системы контроля и управления, а, следовательно, к снижению быстродействия.
Известно устройство для адаптивного подавления гармоник тока в силовой линии (патент RU №2512886, дата начала отсчета срока действия патента: 10.04.2014, H02J3/00, H02J3/02, H02J3/16), принятое за прототип [2], содержащее фазовый преобразователь напряжения, фазовый преобразователь тока, датчик тока сети, регулятор напряжения накопительного конденсатора, фазовый преобразователь сетевых токов, фазовый преобразователь опорных токов. Данное устройство выбрано прототипом.
Недостатками прототипа являются: непостоянство ширины и частоты гистерезиса релейных регуляторов формирователя импульсов обеспечивающих работу инвертора с переменной частотой ШИМ; необходимость осуществления непрерывного контроля изменения спектра генерируемого компенсационного тока, что приводит к усложнению системы контроля и управления, а, следовательно, к снижению быстродействия.
Недостатки устройства устраняются предлагаемым решением.
Технический результат полезной модели заключается в снижении коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения питающей сети, упрощении системы управления, повышении быстродействия.
Предлагаемое устройство может быть востребовано как активный фильтр высших гармонический составляющих тока в сетях предприятий, использующих силовое преобразовательное оборудование.
Технический результат изобретения достигается тем, что в состав известного устройства, содержащего инвертор, накопительный конденсатор, выходной сглаживающий пассивный фильтр и контроллер системы управления, при этом контроллер системы управления снабжен датчиком напряжения сети, формирователем импульсов, регулятором напряжения накопительного конденсатора, причем вход датчика напряжения соединен с зажимами питающей сети, выход регулятора напряжения накопительного конденсатора соединен с входами драйверов управления силовыми ключами инвертора, вход регулятора напряжения накопительного конденсатора соединен с зажимами накопительного конденсатора, выход формирователя импульсов соединен с входами драйверов управления силовыми ключами инвертора, выход регулятора напряжения накопительного конденсатора соединены с входом формирователя импульсов, включены: сетевой дроссель; фильтр выделения первой гармонической составляющей напряжения сети; датчик выходного напряжения инвертора.
Предлагаемое устройство подавления высших гармоник тока поясняется на фиг.1, где показана структура устройства: 1 - нелинейная нагрузка; 2 - инвертор; 3 - накопительный конденсатор; 4 - выходной пассивный фильтр; 5 – сетевой дроссель; 6 - контроллер системы управления; 7 датчик напряжения сети; 8 – фильтр выделения первой гармонической составляющей напряжения питающей сети; 9 – датчик выходного напряжения инвертора; 10 - формирователь импульсов; 11 - регулятор напряжения накопительного конденсатора.
В отличие от прототипа, в устройстве подавления высших гармоник тока сети исключены датчики токов и элементы определения гармонического состава токов питающей сети, а шунтирование гармоник тока осуществляется по цепи сетевого дросселя при соблюдении условий соотношений напряжений: питающей сети uС= A sin(щt) + У(BKsin(kщt)), где второе слагаемое является суммой высших гармонических составляющих, в которой k – порядковый номер высшей гармонической составляющей; на выходе инвертора uИ= A sin(щt); напряжение на введённом сетевом дросселе uДр = uС - uИ = У(BKsin(kщt), т.е. сетевой дроссель осуществляет шунтирование высших гармоник тока сети iДр=(uС- uИ)/ZДр, где ZДр – полное сопротивление сетевого дросселя. В таком случае не требуется измерение токов сети и выделение их высших гармонических составляющих, а следует выделить только первую гармоническую составляющую напряжения сети uС= A sin(щt) и определить её как задание выходного напряжения инвертора uИ= A sin(щt). Чем меньше полное сопротивление сетевого дросселя по отношению к полному сопротивлению питающей сети, тем эффективнее подавление высших гармоник тока в электрической сети.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства подавления высших гармоник тока.
Устройство подавления высших гармоник тока подключено к входу нелинейной нагрузки 1 и содержит инвертор 2, по цепи постоянного тока которого подключен накопительный конденсатор 3; а по цепи переменного тока выход инвертора подключен к входу выходного пассивного фильтра 4, выходными цепями подключенного к входу сетевого дросселя 5, который выходными цепями подключен к сети питающего напряжения, 6 - контроллер системы управления транзисторами инвертора, включающий в себя 7- датчик напряжения сети, подключенный своими входами к питающей сети, а выходами к входам фильтра 8 выделения первой гармонической составляющей напряжения питающей сети; 9 – датчик выходного напряжения инвертора, обеспечивающий обратную связь по напряжения; 10 - формирователь импульсов управления транзисторами инвертора, причём его входы соединены с выходами фильтра выделения первой гармонической составляющей напряжения питающей сети, датчика выходного напряжения инвертора и регулятора 11 напряжения накопительного конденсатора, входы которого соединены с накопительным конденсатором 3.
Устройство подавления высших гармоник тока работает следующим образом. Контроллер системы управления 6 формирует импульсы управления транзисторами инвертора 2. При этом датчик напряжения питающей сети 7 согласует величины мгновенных трёхфазных напряжений питающей сети с входными напряжениями фильтра 8 выделения первой гармонической составляющей сети питающего напряжения, первая гармоническая составляющая сети питающего напряжения подаётся на вход формирователя импульсов управления транзисторами инвертора 2, работающими с постоянной частотой ШИМ по синусоидальному закону формирования выходного напряжения инвертора 2, работающего в режиме активного выпрямителя, выходы которого подключены к входам пассивного фильтра 4, осуществляющего подавление высших гармонических составляющих на частоте ШИМ и выделение первой гармонической составляющей выходного напряжения инвертора 2 (uИ= A sin(щt)), которое посредством датчика 9 выходного напряжения инвертора передаётся на вход формирователя импульсов управления 10 транзисторами инвертора 2, создавая обратную связь контроллера системы управления по напряжению. Сформированные импульсы управления подаются на драйверы транзисторов инвертора 2, обеспечивая ШИМ. Питание инвертора 2 осуществляется от накопительного конденсатора 3, предзаряд которого осуществляется от питающей сети по первой гармонической составляющей потребляемого тока, а непосредственно заряд накопительного конденсатора 3 обеспечивается за счёт энергии подавляемых токов высших гармоник, потребляемых от питающей сети. При отклонении допустимых максимальной или минимальной величин напряжения на накопительном конденсаторе регулятора 11 напряжения накопительного конденсатора пропорционально изменяет длительности импульсов формирователя 11 импульсов управления транзисторами инвертора, что приводит к стабилизации напряжения накопительного конденсатора в заданном диапазоне.
Предлагаемое устройство позволяет обеспечить подавление высших гармоник тока питающей сети и коррекцию коэффициента мощности, уменьшить потери в питающей сети, а, следовательно, увеличить её пропускную способность.
Сравнение заявленного изобретения с прототипом позволило установить, что оно отличается от прототипа дополнительным сетевым дросселем, упрощением функциональной схемы контроллера системы управления инвертором, следовательно, соответствует критерию “новизна”.
Источники информации
1. Способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети. Патент России RU №2354025, H02J3/18, 27.04.2009,. Бюл. №12.
2. Устройство компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети. Патент России RU № 2512886, H02J 3/00, H02J 3/02, H02J 3/16, 10.04.2014, Бюл. № 10.

Claims (1)

  1. Устройство подавления высших гармоник тока, содержащее инвертор, накопительный конденсатор, выходной сглаживающий пассивный фильтр и контроллер системы управления, при этом сетевой дроссель входом подключен к выходным цепям выходного пассивного фильтра, а выходом - к сети питающего напряжения; фильтр выделения первой гармонической составляющей напряжения питающей сети входами подключен к выходам датчика напряжения сети, с его выхода первая гармоническая составляющая сети питающего напряжения подается на вход формирователя импульсов управления транзисторами инвертора; первая гармоническая составляющая выходного напряжения инвертора, выделенная пассивным фильтром, посредством датчика выходного напряжения инвертора передается на вход формирователя импульсов управления транзисторами инвертора.
RU2018121263U 2018-06-08 2018-06-08 Устройство подавления высших гармоник тока RU184273U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121263U RU184273U1 (ru) 2018-06-08 2018-06-08 Устройство подавления высших гармоник тока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121263U RU184273U1 (ru) 2018-06-08 2018-06-08 Устройство подавления высших гармоник тока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU184273U1 true RU184273U1 (ru) 2018-10-22

Family

ID=63923168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121263U RU184273U1 (ru) 2018-06-08 2018-06-08 Устройство подавления высших гармоник тока

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184273U1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192770U1 (ru) * 2019-04-09 2019-09-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Контроллер защиты от веерных отключений с возможностью компенсации гармоник и коррекции уставок релейной защиты
RU198721U1 (ru) * 2020-03-03 2020-07-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
RU207731U1 (ru) * 2021-07-07 2021-11-12 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» Трехфазный силовой фильтр высших гармоник тока
RU212745U1 (ru) * 2022-05-23 2022-08-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977660A (en) * 1996-08-09 1999-11-02 Mesta Electronics, Inc. Active harmonic filter and power factor corrector
RU2354025C1 (ru) * 2008-05-04 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
RU2512886C1 (ru) * 2013-04-26 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Устройство компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977660A (en) * 1996-08-09 1999-11-02 Mesta Electronics, Inc. Active harmonic filter and power factor corrector
RU2354025C1 (ru) * 2008-05-04 2009-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
RU2512886C1 (ru) * 2013-04-26 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Устройство компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192770U1 (ru) * 2019-04-09 2019-09-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Контроллер защиты от веерных отключений с возможностью компенсации гармоник и коррекции уставок релейной защиты
RU198721U1 (ru) * 2020-03-03 2020-07-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
RU207731U1 (ru) * 2021-07-07 2021-11-12 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» Трехфазный силовой фильтр высших гармоник тока
RU212745U1 (ru) * 2022-05-23 2022-08-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9455620B2 (en) AC/DC converter with clamped boost and buck modes and DC output harmonic control
AU2015364879B2 (en) Charge/discharge circuit, control method for charge/discharge circuit, control device for charge/discharge circuit, and direct power converter
RU184273U1 (ru) Устройство подавления высших гармоник тока
WO2011090210A1 (ja) 電力変換装置、系統連系装置及び系統連系システム
US20090116268A1 (en) Power converting apparatus
US20120300519A1 (en) Multi-phase active rectifier
RU163740U1 (ru) Многофазный выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности
RU2016103761A (ru) Контроллер двигателя
RU155594U1 (ru) Многофункциональный регулятор качества электроэнергии для трехфазных распределительных систем электроснабжения 0,4 кв
KR20180020959A (ko) 변환 장치 및 그 제어 방법
Yao et al. Power decoupling method for single phase differential buck converter
TW200425618A (en) Alternative control method for application to boost converter
Ren et al. Multi-mode control for three-phase bidirectional AC/DC converter in hybrid microgrid under unbalanced AC voltage conditions
RU176107U1 (ru) Устройство гибридной компенсации высших гармоник
RU143467U1 (ru) Импульсный преобразователь напряжений
RU153595U1 (ru) Преобразователь напряжения
RU2413350C1 (ru) Способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
JP5115730B2 (ja) Ｐｗｍコンバータ装置
RU2657007C1 (ru) Устройство компенсации высших гармоник и рекуперации энергии в сеть, адаптированное к электроприводу переменного тока
US10033182B2 (en) Bidirectional electrical signal converter
RU198721U1 (ru) Устройство подавления высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
Elangovan et al. PI controlled active front end super-lift converter with ripple free DC link for three phase induction motor drives
RU2551427C1 (ru) Способ и устройство стабилизации трехфазного переменного напряжения
JP5800125B2 (ja) 電力変換装置
RU128031U1 (ru) Устройство компенсации гармонических токов и реактивной мощности

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200303

Effective date: 20200303