RU2024173C1 - Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе - Google Patents

Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе

Info

Publication number
RU2024173C1
RU2024173C1 SU5034075A RU2024173C1 RU 2024173 C1 RU2024173 C1 RU 2024173C1 SU 5034075 A SU5034075 A SU 5034075A RU 2024173 C1 RU2024173 C1 RU 2024173C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
phase
amplitude
sequence
voltages
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Р.А. Ахмеджанов
Original Assignee
Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
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 Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта filed Critical Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority to SU5034075 priority Critical patent/RU2024173C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2024173C1 publication Critical patent/RU2024173C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Использование: для выполнения образцовых источников трехфазных напряжений с регулируемой несимметрией, а также для физического моделирования электрических сетей с несимметричными режимами. Сущность изобретения: эталонные составляющие напряжения по каждой последовательности формируют однофазными и синфазными между собой. Из них получают первое фазное напряжение задаваемой трехфазной системы суммированием последних, а также два вспомогательных ортогональных напряжения, причем первое из них совмещают по фазе с первым фазным напряжением и по амплитуде устанавливают равным эталонной составляющей напряжения нулевой последовательности, уменьшенной на полусумму амплитуд эталонных составляющих напряжений прямой и обратной последовательностей, а второе устанавливают равным амплитуде эталонной составляющей напряжения прямой последовательности, уменьшенной на амплитуду эталонной составляющей напряжения обратной последовательности, затем второе фазное напряжение задаваемой трехфазной системы формируют как разность первого и увеличенного в

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для выполнения образцовых источников трехфазных напряжений с регулируемой несимметрией, необходимых для проведения поверочных и градуировочных работ измерителей несимметрии, а также для физического моделирования электрических сетей с несимметричными режимами.
Известен способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе, основанный на предварительном симметрировании исходной трехфазной системы на основной частоте с последующим изменением амплитуды одного из ее фазных напряжений [1] . Для анализа данного способа воспользуемся уравнениями разложения метода симметричных составляющих
Figure 00000003
Figure 00000004
+
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
(I) где
Figure 00000008
,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- фазные напряжения исходной трехфазной системы;
Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
- соответственно симметричные составляющие напряжений нулевой, прямой и обратной последовательностей (по фазе А).
Первая операция данного способа - симметрирование исходной системы трехфазных напряжений. Представим результаты симметрирования в виде очевидных соотношений
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
(2) где
Figure 00000020
- амплитуда симметричного напряжения;
a = e
Figure 00000021
= e
Figure 00000022
= -1/2+j
Figure 00000023
/2
После подстановки соотношений (2) в уравнения (1) получаем:
Figure 00000024
= 1/3
Figure 00000025
(1+a2+a) = 0;
Figure 00000026
= 1/3
Figure 00000027
(1+a3+a3) = U;
Figure 00000028
= 1/3
Figure 00000029
(1+a4+a2) = 0.
Действительно, система симметрична, так как параметры несимметрии
Figure 00000030
и
Figure 00000031
равны нулю и
Figure 00000032
=
Figure 00000033
. Изменим затем одно из фазных напряжений, например
Figure 00000034
, на величину
Figure 00000035
. Подставим его новое значение (
Figure 00000036
+
Figure 00000037
) уравнения в (1).
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
(3)
По соотношениям (3) видно, что значение несимметрии однозначно определяется значением приращения
Figure 00000041
: амплитуды нулевой и обратной последовательностей изменяются от нуля до 1/3
Figure 00000042
. При этом прямая последовательность изменяется от
Figure 00000043
до U+ 1/3
Figure 00000044
.
Суммируя левые и правые части (3), получим
Figure 00000045
=
Figure 00000046
+
Figure 00000047
+(-
Figure 00000049
) (4)
Соотношение (4) показывает, что способ не позволяет получать несимметричную систему с нормированием несимметрии по одному параметру, например напряжению обратной или нулевой последовательности, так как приращение амплитуды одного фазного напряжения симметричной трехфазной системы вызывает одновременное изменение всех трех последовательностей с одинаковым и неизменным весовым коэффициентом. Это ограничивает возможности задания нормированной несимметрии. Кроме того, необходимо предварительное симметрирование исходной трехфазной системы, что ограничивает точность способа, приводит к дополнительным аппаратурным и технологическим затратам.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, реализованный в источнике трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией [2]. Он основан на раздельном формировании напряжений постоянного тока, значения которых пропорциональны нормируемым значениям прямой, обратной и нулевой последовательностей, их пофазной модуляции симметричным трехфазным напряжением на основной частоте с последующими фазоповоротами модулированных напряжений. Эти напряжения используются в качестве эталонных симметричных составляющих трех последовательностей, которые суммируют по одноименным фазам и образуют трехфазное напряжение с заданной несимметрией.
Этот способ обеспечивает выставление нормируемых значений несимметрии с любым весовым коэффициентом по каждой последовательности раздельно и независимо друг от друга, что расширяет по сравнению со способом-аналогом возможности задания.
Прототип имеет ряд недостатков. Амплитуды эталонных симметричных составляющих оцениваются произведениями
Figure 00000050
=
Figure 00000051
UЭ1;
Figure 00000052
=
Figure 00000053
UЭ2;
Figure 00000054
=
Figure 00000055
UЭ0, где
Figure 00000056
- амплитуда модулирующего фазного напряжения;
UЭ1, UЭ2, UЭ0 - образцовые (эталонные) значения напряжений постоянного тока, выступающих в роли независимых весовых коэффициентов и пропорциональных ноpмируемым значениям несимметрии
Figure 00000057
,
Figure 00000058
,
Figure 00000059
при условии, что модуляция осуществлена идеально, выставка напряжений UЭ1, UЭ2, UЭ0 произведена без погрешностей и трехфазная система модулируемого напряжения симметрична.
Однако нарушение симметрии модулирующего напряжения на практике неизбежно, что вызывает появление мультипликативных погрешностей при модуляции напряжений UЭ1, UЭ2, UЭ0. При этом число источников такой погрешности будет не менее семи, так как одновременно выполняют семь раздельных операций модуляции. Дополнительно вносят погрешность четыре операции фазоповорота на различные углы. Все это снижает потенциальную точность задания нормируемой несииметрии.
Целью изобретения является повышение точности задания нормируемых значений несимметрии.
Это достигается тем, что по способу задания несимметрии напряжений в трехфазной системе, основанной на формировании эталонных составляющих напряжений различных последовательностей с возможностью изменения амплитуд каждой из них и последующем преобразовании их совокупности в несимметричную трехфазную систему напряжений, эталонные составляющие по каждой последовательности формируют однофазными на основной частоте и синфазными между собой, из них получают путем прибавления друг к другу эталонных составляющих всех последовательностей первое фазное напряжение задаваемой трехфазной системы и два вспомогательных ортогональных напряжения, причем так, что первое из них совмещают по фазе с первым фазным напряжением и по амплитуде устанавливают равным эталонной составляющей напряжения нулевой последовательности, уменьшенной на полусумму амплитуд эталонных составляющих напряжений прямой и обратной последовательностей, а второе устанавливают равным амплитуде эталонной составляющей напряжения прямой последовательности, уменьшенной на амплитуду эталонной составляющей напряжения обратной последовательности, затем второе фазное напряжение задаваемой трехфазной системы формируют как разность первого и увеличенного в
Figure 00000060
/2 раз второго ортогональных напряжений, и третье - как сумму последних.
На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предложенного способа; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений.
Согласно методу симметричных составляющих, любая несимметричная трехфазная система может быть получена как композиция трех эталонных симметричных трехфазных систем напряжений прямой обратной и нулевой последовательностей путем суммирования их по одноименным фазным напряжениям
Figure 00000061
Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000064
Figure 00000065
(5)
Учитывая, что
Figure 00000066
= a
Figure 00000067
;
Figure 00000068
= a
Figure 00000069
;
Figure 00000070
= a
Figure 00000071
;
Figure 00000072
= a
Figure 00000073
;
Figure 00000074
=
Figure 00000075
=
Figure 00000076
=
Figure 00000077
,
можно получить известные соотношения
Figure 00000078
Figure 00000079
Figure 00000080
(6) которые можно взять в основу алгоритма формирования несимметричной системы. Здесь в качестве исходных фигурируют одноименные фазные напряжения по одному от каждой симметричной составляющей. Однако при этом необходимо осуществить фазоповороты векторов фазных напряжений на углы, кратные 120 или 30 эл.град.
Подставим в соотношения (6) значения a = -1/2+j
Figure 00000081
/2; a2= -1/2-j
Figure 00000082
/2.
Для упрощения обозначим
Figure 00000083
Figure 00000084
Figure 00000085
Figure 00000086

Получим
Figure 00000087
Figure 00000088
Figure 00000089

Figure 00000090
Figure 00000091
Figure 00000092
(7)
Совместим фазные напряжения
Figure 00000093
,
Figure 00000094
,
Figure 00000095
по фазе, тогда выражения (7) можно представить следующими уравнениями:
Figure 00000096
Figure 00000097
Figure 00000098
Figure 00000099
(8) где
Re= U0- 1/2(U(1)+ U(2));
Jm=
Figure 00000100
/2(U(1)- U(2)).
Видно, что фазное напряжение
Figure 00000101
представляет алгебраическую сумму синфазных напряжений U(0), U(1), U(2) и совпадает по фазе с последними. Каждое напряжение
Figure 00000102
и
Figure 00000103
представлено двумя ортогональными составляющими, равными по амплитуде, причем первые составляющие равны между собой по амплитуде и совпадают по знаку, вторые также равны между собой по амплитуде, но по знаку противоположны. Тогда алгоритм предлагаемого способа описывается следующим образом.
1. Формируют три однофазных эталонных напряжения на основной частоте (синфазных между собой) с возможностью изменения амплитуд нормируемых напряжений соответственно нулевой, прямой и обратной последовательностей.
2. Суммируют данные эталонные напряжения и принимают результирующее напряжение за первое фазное напряжение задаваемой несимметричной системы.
3. Суммируют два эталонных напряжения, равных по амплитуде соответственно нормируемым напряжениям прямой и обратной последовательностям, и делят это суммарное напряжение пополам.
4. Формируют первое вспомогательное напряжение. Для этого вычитают из эталонного напряжения, равного нормируемому по амплитуде напряжению нулевой последовательности, полусумму эталонных напряжений, равных по амплитуде нормируемым напряжениям прямой и обратной последовательностей, полученную по п. 3.
5. Вычитают из эталонного напряжения, равного нормируемому по амплитуде напряжению прямой последовательности, эталонное напряжение, равное нормируемому напряжению обратной последовательности.
6. Формируют второе вспомогательное напряжение, ортогональное первому вспомогательному напряжению. Для этого напряжение соответствующее разности амплитуд эталонных напряжений прямой и обратной последовательностей, полученных по п. 4, сдвигают на 90 эл. град. по фазе.
7. Вычитают из первого вспомогательного напряжения, полученного по п. 4, ортогональное ему второе вспомогательное напряжение, полученное по п. 6, и принимают результирующее напряжение за второе фазное напряжение задаваемой несимметричной системы.
8. Суммируют первое вспомогательное напряжение с ортогональным ему вторым вспомогательным напряжением и принимают результирующее напряжение за третье фазное напряжение задаваемой несимметричной системы.
Схема устройства для осуществления способа (см. фиг. 1) содержит генератор однофазного синусоидального напряжения (ГОСН) 1, три делителя напряжения (ДН) 2-4, приборы контроля (ПК) 5, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 суммирующие усилители (УС), инвертор 12 и фазовращатель 13 на 90 эл.град. с прямым и инверсным выходами. Первый УО 6 - трехвходовый, с коэффициентами усиления по каждому входу равными единице. Второй УС 7 - двухвходовый, с коэффициентами усиления по каждому входу равным 1/2 и снабжен инверсным выходом. Третий УС 8 также снабжен двумя входами с коэффициентами усиления по каждому из них равным 3/2. Четвертый УС 9, пятый УС 10 и шестой УС 11 - двухвходовые, с коэффициентом усиления по каждому входу равным единице. Выходы УС 6, 10 и 11 подключены к выходам А, В, С устройства. Выход ГОСН 1 подключен к входным зажимам ДН 2-4. К выходам последних подключены ПК 5. Первый, второй и третий входы УС 6 присоединены к выходам соответственно ДН 2-4. Первый и второй входы УС 7 соединены с выходами соответственно ДН 3 и 4. Вход инвертора 12 подключен к выходу ДН 4, а выход - к одному из входов УС 8, другой вход которого подключен к выходу ДН 3. Вход фазовращателя 13 соединен с выходом УС 8. Первый вход УС 9 подключен к выходу ДН 2, второй его вход - к инверсному выходу УС 7. Первые входы пятого УС 10 и шестого УС 11 объединены и присоединены к выходу УС 9. Второй вход пятого УС 10 подключен к инверсному выходу фазовращателя 13, второй вход шестого УС 11 - к прямому выходу фазовращателя 13.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
ГОСН 1 формирует синусоидальное однофазное напряжение заданной частоты, которое подают на входные зажимы ДН 2-4. На выходах последних выставляют соответственно напряжения U0, U1, U2, осуществляя контроль за выставлением их значений непосредственно по ПК 5. Предположим, что заданные значения U0, U1, U2 соответствуют длинам векторов напряжений, показанных в верхней части фиг. 2. Векторы параллельны и направлены в одну сторону (синфазны), поскольку ДН 2-4 запитаны от одного источника - ГОСН1. В первом УС6 производят суммирование значений U1, U2, U0. На действительной оси Re диаграммы (фиг. 2) они обозначены отрезками ОА, АА', А'А'' . Результирующее напряжение с выхода УС 6
UA=U1+U2+U0 соответствует первому фазному напряжению
Figure 00000104
задаваемой несимметричной системы и поступает через выходную клемму А на выход устройства. На фиг. 2 оно обозначено вектором ОА на действительной оси Re диаграммы. Во втором УС 7 производят суммирование напряжений U1 и U2 и уменьшение полученного результирующего напряжения в два раза, которое с фазоповоротом на 180 эл.град. в результате инверсии (вектор ОА на фиг. 2) поступает на второй вход четвертого УС 9. Здесь производят вычитание напряжения (U1+U2 из напряжения U0, поступающего на первый вход УС 9, так как фазы их противоположны. Таким образом, на выходе четвертого УС 9 формируют первое вспомогательное напряжение U0 - 1/2 (U1+U2) (вектор ОА'' на фиг. 2).
В инверторе 12 осуществляют фазоповорот на 180 эл.град. напряжения U2, снимаемого с выхода ДН 4, которое затем направляют на второй вход третьего УС 8. На другой вход последнего подают напряжение U1 с выхода ДН 3. Так как фазы этих напряжений противоположны., то в результате суммирования и усиления в
Figure 00000105
/2 раз получают на выходе УС 8 напряжение с амплитудой
Figure 00000106
/2 (U1-U2), которое после фазоповорота на 90 эл.град. в фазовращателе 13 примет значение второго вспомогательного напряжения [j
Figure 00000107
/2(U1-U2)], ортогонального первому вспомогательному. При этом на прямом выходе фазовращателя 13 будет напряжение [+j
Figure 00000108
/2(U1-U2)], а на обратном [-j
Figure 00000109
/2(U1-U2)] (векторы ОС
Figure 00000110
и ОВ
Figure 00000111
соответственно на фиг. 2). В пятом УС 10 и шестом УС 11 производят суммирование первого вспомогательного напряжения, поступающего на первые входы УС 10 и УС 11, и второго вспомогательного напряжения, поступающего на их вторые входы с противоположными фазами. В результате на выходах УС 10 и УС 11 формируют соответственно второе и третье фазные напряжения
Figure 00000112
= U0-1/2(U1+U2)-j
Figure 00000113
/2(U1-U2);
Figure 00000114
= U0-1/2(U1+U2)+j
Figure 00000115
/2(U1-U2) задаваемой несимметричной трехфазной системы (векторы ОС2 и ОВ2 на фиг. 2), содержащей прямую, нулевую и обратную последовательности. На векторной диаграмме (см. фиг. 2) показаны частные случаи задания трехфазной системы напряжений, например:
несимметричной системы А1, В1, С1, которая сформирована выставлением на делителях ДН 3 и 4 напряжений соответственно прямой и обратной последовательностей, делитель ДН 2 выведен в нулевое положение;
симметричной системы А, В, С; напряжения нулевой и обратной последовательностей отсутствуют, делители напряжения ДН 2 и 4 выведены в нулевое положение, амплитуда симметричного напряжения А, В, С, равная значению напряжения прямой последовательности, выставлена на делителе ДН 3.
На выходе устройства можно получить также симметричные системы нулевой последовательности, выставив нормируемое ее значение на ДН2 и обнулив ДН 3 и 4, и обратной последовательности, выставив нормируемое ее значение на ДН 4 и обнулив ДН 2 и 3.
Таким образом, путем раздельного изменения значений переменного однофазного напряжения с помощью делителей напряжения 2, 3, 4 можно формировать любую тройку векторов напряжений
Figure 00000116
,
Figure 00000117
,
Figure 00000118
с нормированием несимметрии через параметры U(0), U(1), U(2) непосредственно на приборах контроля 5.
При осуществлении способа исключены операции способа-прототипа, связанные с симметрированием трехфазной системы напряжений, ограничивающие потенциальную точность задания, с фазоповоротом трехфазного напряжения и нелинейными преобразованиями. Схема устройства, реализующего способ, проста, содержит в основном однотипные элементы - суммирующие усилители. Фазовращатель выполнен на фиксированный и "удобный" угол 90 эл.град. и может быть выполнен на RC-элементах повышенной точности. Делители напряжения 2, 3, 4 могут быть выполнены прецизионными, это доступные элементы и выпускаются серийно (например, типа ППЛ). Выполнение генератора 1 синусоидального напряжения на уровне прецизионного также достижимо, можно использовать в его качестве серийно выпускаемые средства. Все это обеспечивает достижение более высокой по сравнению с прототипом точности задания несимметрии.
Экономический эффект заключается в уменьшении стоимости поверки и аттестации измерителей несимметрии или моделирования несимметричных режимов с одновременным повышением точности результатов этих работ.

Claims (1)

  1. СПОСОБ ЗАДАНИЯ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЕ, основанный на формировании эталонных составляющих напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей с возможностью изменения амплитуд каждой из них и последующем преобразовании их совокупности в несимметричную трехфазную систему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности задания нормируемых значений несимметрии, упомянутые эталонные составляющие напряжений по каждой последовательности формируют однофазными на основной частоте и синфазными между собой, из них получают путем суммирования друг с другом эталонных составляющих всех последовательностей первое фазное напряжение задаваемой трехфазной системы и два вспомогательных ортогональных напряжения, причем так, что первое из них совмещают по фазе с первым фазным напряжением и по амплитуде устанавливают равным эталонной составляющей напряжения нулевой последовательности, уменьшенной на полусумму амплитуд эталонных составляющих напряжений прямой и обратной последовательностей, а второе устанавливают равным амплитуде эталонной составляющей напряжения прямой последовательности, уменьшенной на амплитуду эталонной составляющей напряжения обратной последовательности, затем второе фазное напряжение задаваемой трехфазной системы формируют как разность первого и увеличенного в
    Figure 00000119
    раз второго ортогональных напряжений и третье - как сумму последних.
SU5034075 1992-03-24 1992-03-24 Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе RU2024173C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5034075 RU2024173C1 (ru) 1992-03-24 1992-03-24 Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5034075 RU2024173C1 (ru) 1992-03-24 1992-03-24 Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2024173C1 true RU2024173C1 (ru) 1994-11-30

Family

ID=21600216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5034075 RU2024173C1 (ru) 1992-03-24 1992-03-24 Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2024173C1 (ru)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 750394, кл. G 01R 29/16, 1980. *
2. Авторское свидетельство СССР N 769684, кл. H 02M 5/14, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1705789B1 (en) Power inverter system and method of correcting supply voltage of the same
US6426602B1 (en) Minimization of motor torque ripple due to unbalanced conditions
Herrera et al. Instantaneous reactive power theory applied to active power filter compensation: Different approaches, assessment, and experimental results
EP0175154B1 (en) Method of controlling inverter-driven induction motor
Song et al. A neutral-point potential balancing algorithm for three-level NPC inverters using analytically injected zero-sequence voltage
JP2679411B2 (ja) 交流出力変換器の並列運転制御装置
CN104601028B (zh) 参数在线整定的中点电压控制系统及方法
Tan et al. Analysis of Tan-Sun coordinate transformation system for three-phase unbalanced power system
JP3324249B2 (ja) 電力変換装置
RU2024173C1 (ru) Способ задания несимметрии напряжений в трехфазной системе
Arahal et al. Fast Finite-State Predictive Current Control of Electric Drives
JP3248321B2 (ja) ３レベルインバータの制御回路
CN112583047B (zh) 一种级联h桥光伏并网逆变器的功率不平衡控制方法
RU2522036C2 (ru) Способ управления трехфазным инвертором напряжения со стабилизацией тока при переходе в режим перегрузки
JP3266966B2 (ja) 三相電気量の正相／逆相成分検出回路
JP2924601B2 (ja) 電力変換装置
Pou Félix Modulation and control of three-phase PWM multilevel converters
JP2644750B2 (ja) 電圧形インバータの制御方法
JPS58133167A (ja) ２つの電気的交流量の共通周波数を求めるための装置
Oyedokun et al. Analysis and Compensation of Power Systems with Harmonics and Unbalance
Van Nho et al. Generalized carrier PWM algorithms for multilevel inverters with unbalanced DC voltages
Guan et al. A suppression method of the low frequency fluctuation of the neutral point potential under 3-level SHEPWM based on 3-order harmonic
JPH0974767A (ja) Ｎｐｃインバータのｐｗｍ制御装置
RU2025030C1 (ru) Источник трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией
RU167104U1 (ru) Устройство синхронизации