RU2214674C2 - Method of adjustment of constant voltage of rectifier - Google Patents

Method of adjustment of constant voltage of rectifier Download PDF

Info

Publication number
RU2214674C2
RU2214674C2 RU98105418A RU98105418A RU2214674C2 RU 2214674 C2 RU2214674 C2 RU 2214674C2 RU 98105418 A RU98105418 A RU 98105418A RU 98105418 A RU98105418 A RU 98105418A RU 2214674 C2 RU2214674 C2 RU 2214674C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
transformer
current
rectifier
regulator
Prior art date
Application number
RU98105418A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98105418A (en
Inventor
Рудольф ФРЕШ
Аксель ЗАЙБЕЛЬ
Original Assignee
ДаймлерКрайслер Рэйл Сюстемс Гмбх
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 ДаймлерКрайслер Рэйл Сюстемс Гмбх filed Critical ДаймлерКрайслер Рэйл Сюстемс Гмбх
Publication of RU98105418A publication Critical patent/RU98105418A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2214674C2 publication Critical patent/RU2214674C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/162—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H02M7/1623—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit
    • H02M7/1626—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration with control circuit with automatic control of the output voltage or current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B60L9/28—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines polyphase motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering, systems controlling A C motor drives. SUBSTANCE: in agreement with method of adjustment of constant voltage constant voltage (Ud) of rectifier which is connected on side of alternating voltage to first secondary winding of network transformer is adjusted with the aid of controlled valves of four- quadrant adjusting element of rectifier. Controlling voltage (Ust) to adjust these controlled valves is set by means of voltage regulator with current regulator in system of subordinate control. Controlling voltage Ust1 is formed in correspondence with formula Ust1 = UN-ΔU-UM where ΔU is controllable value of current regulator and voltage (UM) of transformer model is formed in accordance with formula
Figure 00000003
where Rm or Lm are actualized mean values of active resistance R or inductance L of transformer; i1pw is regulated value of voltage regulator in voltage regulation network; iSqw is specified rated value of current for amplitude of imaginary component of summary current of transformer; ω is circular frequency of network voltage (UN) and t is time. EFFECT: simplified dynamic adjustment of rectifier. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение исходит из способа регулирования постоянного напряжения выпрямителя согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. The invention proceeds from a method for regulating a direct voltage of a rectifier according to the restrictive part of claim 1.

В ограничительной части пункта 1 формулы изобретения изобретение исходит из уровня техники, известного из DE 19542163 А1. Там постоянное напряжение выпрямителя, который со стороны переменного напряжения соединен с первой вторичной обмоткой сетевого трансформатора, регулируют с помощью регулируемых вентилей четырехквадрантного регулирующего органа выпрямителя. Управляющее напряжение для этих управляемых вентилей задается регулятором напряжения с регулятором тока в системе подчиненного регулирования. За счет нагрузки переменного тока, например, вспомогательным устройством рельсовых транспортных средств, может быть нежелательным образом смещено фазовое положение первичного тока, соединенного с выпрямителем сетевого трансформатора. Для компенсации этого управляющее напряжение регулируют также в зависимости от мнимой составляющей этого первичного тока, которую получают с помощью разложения в ряд Фурье. В основе этого регулирования напряжения лежит модель трансформатора с жестко заданными параметрами трансформатора для результирующего обмоточного сопротивления и индуктивности рассеяния вторичной обмотки и пересчитанной на вторичную сторону первичной обмотки. При этом недостатком является то, что относительно медленный регулятор тока должен выравнивать сильные регулировочные расхождения, если они изменяются, например, за счет повышения температуры обмоток трансформатора. За счет постоянной статической нагрузки регулятора ухудшаются его динамические свойства. Регулятор тока предусмотрен, собственно, для прерывностей, вызванных выпрямителем тока для вспомогательных нужд, сборной шиной поезда или скачками дугового токоприемника. In the restrictive part of paragraph 1 of the claims, the invention is based on the prior art known from DE 19542163 A1. There, the direct voltage of the rectifier, which is connected to the first secondary winding of the network transformer from the side of the alternating voltage, is regulated by means of adjustable valves of the quadrant regulator of the rectifier. The control voltage for these controlled valves is set by a voltage regulator with a current regulator in the slave control system. Due to the load of alternating current, for example, by an auxiliary device of rail vehicles, the phase position of the primary current connected to the rectifier of the network transformer can be undesirably shifted. To compensate for this, the control voltage is also regulated depending on the imaginary component of this primary current, which is obtained by expansion in a Fourier series. The basis of this voltage regulation is a transformer model with hard-set transformer parameters for the resulting winding resistance and dissipation inductance of the secondary winding and converted to the secondary side of the primary winding. The disadvantage is that the relatively slow current regulator must equalize the strong control differences if they change, for example, due to an increase in the temperature of the transformer windings. Due to the constant static load of the controller, its dynamic properties deteriorate. The current regulator is provided, in fact, for interruptions caused by a current rectifier for auxiliary needs, a train bus or jumps in an arc current collector.

Изобретение, как оно представлено в п.1 формулы изобретения, решает задачу дальнейшего совершенствования способа регулирования постоянного напряжения выпрямителя названного вначале типа с целью улучшения динамики регулирования выпрямителя тока. The invention, as presented in claim 1, solves the problem of further improving the method for regulating the direct voltage of a rectifier of the type first named in order to improve the dynamics of regulation of the current rectifier.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Preferred embodiments of the invention follow from the dependent claims.

Преимущество изобретения состоит в том, что разгружается регулятор тока и улучшаются его сетевые характеристики. Это происходит посредством вычисления и образования среднего значения трансформаторных параметров приводных блоков, которые медленно отслеживаются в процессе движения. An advantage of the invention is that the current regulator is unloaded and its network characteristics are improved. This occurs by calculating and generating the average value of the transformer parameters of the drive units, which are slowly tracked during movement.

За счет своевременного определения результирующих параметров трансформатора для отдельных сетевых контуров учитывают зависящие от температуры проводящие сопротивления и связи вторичных обмоток вводят в расчет. Регулирование может производиться одинаковым количеством трансформаторных моделей в качестве сетевых контуров. Due to the timely determination of the resulting transformer parameters for individual network circuits, the temperature-dependent conductive resistances are taken into account and the connections of the secondary windings are taken into account. Regulation can be carried out by the same number of transformer models as network circuits.

Изобретение поясняется ниже на примере выполнения с помощью чертежей, на которых изображено:
фиг.1 - выпрямитель, который со стороны переменного тока подключен к сетевому трансформатору, а со стороны постоянного тока подключен через инвертор к нагрузке переменного тока, с относящимся к нему контуром автоматического регулирования для регулировки постоянного напряжения выпрямителя;
фиг. 2-4 - временная диаграмма регулируемой величины регулятора тока для цепей тока трех трансформаторных вторичных обмоток;
фиг.5 - относительная погрешность активного сопротивления трех трансформаторных вторичных обмоток;
фиг.6 - относительная погрешность индуктивного сопротивления трех трансформаторных вторичных обмоток.The invention is illustrated below on the example of execution using the drawings, which depict:
figure 1 - a rectifier, which is connected to the mains transformer from the AC side, and is connected to the AC load through the inverter through the inverter, with an automatic control loop related to it for adjusting the rectifier DC voltage;
FIG. 2-4 is a timing diagram of the adjustable magnitude of the current regulator for the current circuits of three transformer secondary windings;
figure 5 - the relative error of the active resistance of the three transformer secondary windings;
6 is the relative error of the inductive resistance of the three transformer secondary windings.

Для простоты рассмотрения применяемые ниже обозначения напряжений и токов соответствуют пропорциональным им сигналам и действительным значениям. For ease of consideration, the designations of voltages and currents used below correspond to signals proportional to them and actual values.

Сетевой трансформатор (Тr) соединен электрически, с одной стороны, двумя параллельно включенными первичными обмотками (PW1) и (PW2) через дуговой токоприемник (2) с контактной сетью, или с сетью (1) переменного тока с однофазным переменным напряжением, или сетевым напряжением (UN), равным 15 кВ и частотой 16 2/3 Гц (или 25 кВ и 50 Гц), и, с другой стороны, через колесо (8) не изображенного здесь рельсового транспортного средства - с заземленным рельсом (9).The mains transformer (Tr) is electrically connected, on the one hand, by two parallel connected primary windings (PW1) and (PW2) through an arc current collector (2) with a contact network, or with a network (1) of alternating current with a single-phase alternating voltage, or mains voltage (U N), equal to 15 kV and a frequency of 16 2/3 Hz (or 25 kV and 50 Hz), and on the other hand, through the wheel (8) is not shown here of the rail vehicle - with the grounded rail (9).

Первая вторичная обмотка (SW1) сетевого трансформатора (Тr) соединена через первый трансформатор тока (7), с которого может сниматься сила переменного тока или ток (i1) выпрямителя, с выпрямителем (3). Выпрямитель (3) представляет собой четырехквадрантный регулирующий орган выпрямителя с четырьмя запираемыми тиристорами (Т1-Т4) в его мостовых плечах с встречно-параллельными диодами. Со стороны постоянного тока выпрямитель (3) соединен, с одной стороны, с шиной положительного (Р) напряжения и, с другой стороны, с шиной отрицательного (N) напряжения через промежуточную цепь (4) постоянного напряжения с инвертором (5), который со стороны переменного тока приводит во вращение асинхронный двигатель (6). Промежуточная цепь (4) постоянного напряжения имеет конденсатор (С) и отсасывающий контур. Между шиной положительного (Р) напряжения и шиной отрицательного (N) напряжения лежит напряжение промежуточной цепи или постоянное напряжение (Ud), которое должно регулироваться по амплитуде. Вместо асинхронного двигателя (6) может быть предусмотрена электродуговая печь постоянного тока или вторая сеть переменного напряжения в качестве нагрузки переменного тока.The first secondary winding (SW1) of the network transformer (Tr) is connected through the first current transformer (7), from which the AC current or rectifier current (i 1 ) can be removed, with the rectifier (3). The rectifier (3) is a four-quadrant regulator of the rectifier with four lockable thyristors (T1-T4) in its bridge arms with counter-parallel diodes. On the DC side, the rectifier (3) is connected, on the one hand, to a positive (P) voltage bus and, on the other hand, to a negative (N) voltage bus through an intermediate DC circuit (4) with an inverter (5), which The AC side drives the induction motor (6). The DC intermediate circuit (4) has a capacitor (C) and a suction circuit. Between the bus of positive (P) voltage and the bus of negative (N) voltage lies the intermediate circuit voltage or constant voltage (U d ), which must be regulated in amplitude. Instead of an induction motor (6), a direct current electric arc furnace or a second alternating voltage network can be provided as an alternating current load.

К к-той вторичной обмотке (SWk) сетевого трансформатора (Тr) может быть подключена такая же цепь тока (не изображена), что и к первой вторичной обмотке (SW1). С к-того трансформатора (7) тока может отводиться ток (ik ) выпрямителя.The same secondary circuit (not shown) can be connected to the secondary winding (SWk) of the network transformer (Tr) as to the first secondary winding (SW1). From the current transformer (7) a rectifier current (i k ) can be discharged.

Приведенная ниже цепь регулирования для регулировки амплитуды постоянного напряжения (Ud) содержит пропорционально-интегральный регулятор или регулятор (22) напряжения, на вход которого подают задаваемое номинальное значение (Udw) постоянного напряжения и измеренное действительное значение постоянного напряжения (Ud) выпрямителя. На выходе регулятор (22) напряжения создает регулируемую величину (i1pw) регулятора в соответствии с номинальным значением амплитуды активной составляющей тока (il) выпрямителя на первом множительном входе (х) умножителя (23). На второй множительный вход (у) умножителя (23) подают с синусно-косинусного генератора (10), на вход которого подается пропорциональный сетевому напряжению (UN) сигнал, синусоидальный сигнал (sin(ω•t)), где ωo обозначает круговую частоту переменного тока или сетевого напряжения (UN), а t обозначает время.The control circuit below for regulating the amplitude of the constant voltage (U d ) contains a proportional-integral regulator or voltage regulator (22), to the input of which a predetermined nominal value (U dw ) of the constant voltage and the measured real value of the constant voltage (U d ) of the rectifier are supplied. At the output, the voltage regulator (22) creates an adjustable value (i 1pw ) of the regulator in accordance with the nominal value of the amplitude of the active component of the current (i l ) of the rectifier at the first multiplier input (x) of the multiplier (23). The second multiplier input (s) of the multiplier (23) is supplied from a sine-cosine generator (10), the input of which is proportional to the mains voltage (U N ), a sinusoidal signal (sin (ω • t)), where ω o denotes a circular frequency of alternating current or mains voltage (U N ), and t stands for time.

Пропорционально-интегральный регулятор или регулятор (24) тока получает на входе с первого трансформатора (7) тока действительное значение (i1) тока выпрямителя и с выхода умножителя (23) номинальное значение (iw) тока выпрямителя; со стороны выхода он поставляет регулируемую величину (ΔU) регулятора тока на выполняющий логическую операцию "НЕ" вход сумматора (25). Он со стороны выхода поставляет управляющее напряжение (USt1) на широтно-импульсный модулятор или генератор (26) управляющих импульсов, который поставляет 4 управляющих сигнала (S26) на 4 запираемых трристора (Т1-Т4), при этом по причине лучшей наглядности изображена только одна соединительная линия к запираемому тиристору (Т4).The proportional-integral regulator or current regulator (24) receives at the input from the first current transformer (7) the actual value (i 1 ) of the rectifier current and from the output of the multiplier (23) the nominal value (i w ) of the rectifier current; on the output side, it supplies an adjustable value (ΔU) of the current regulator to the adder input (25) performing the logical operation “NOT”. From the output side, it supplies the control voltage (U St1 ) to a pulse-width modulator or control pulse generator (26), which supplies 4 control signals (S26) to 4 lockable tristors (T1-T4), while only one connecting line to a lockable thyristor (T4).

К функциональному преобразователю или к преобразователю (11) Фурье со стороны входа подводят действительное значение (i1) тока с выхода первого трансформатора тока (7) и синусоидальный сигнал (sin(ω•t)) с синусно-косинусного генератора (10); на выходе он поставляет активную составляющую (Re(i1) колебания основной гармоники тока (i1), соответствующей составляющей колебания основной гармоники преобразования Фурье, т.е. для n=1, где n является порядковым числом гармоник.The actual converter value (i 1 ) of the current from the output of the first current transformer (7) and the sinusoidal signal (sin (ω • t)) from the sine-cosine generator (10) are supplied to the functional converter or to the Fourier converter (11) from the input side; at the output, it supplies the active component (Re (i 1 ) of the fundamental current harmonic (i 1 ), corresponding to the fundamental component of the Fourier transform, that is, for n = 1, where n is the ordinal number of harmonics.

К функциональному преобразователю или к преобразователю (12) Фурье со стороны входа подводят действительное значение (i1) тока с выхода первого трансформатора (7) тока и косинусоидальный сигнал (cos(ω•t)) с синусно-косинусного генератора (10); на выходе он поставляет мнимую составляющую (Im (i1)) колебания основной гармоники тока (i1), соответствующей составляющей колебания основной гармоники преобразования Фурье.The actual value (i 1 ) of the current from the output of the first current transformer (7) and the cosine signal (cos (ω • t)) from the sine-cosine generator (10) are supplied to the functional converter or to the Fourier converter (12) from the input side; at the output, it supplies the imaginary component (Im (i 1 )) of the fundamental current harmonic (i 1 ), corresponding to the fundamental component of the Fourier transform.

Для анализа периодических сигналов z(i1, UN, Ust) с помощью цифрового вычислительного устройства эти сигналы N раз разлагают синхронно с периодом колебаний. С помощью разложения в ряд Фурье сигнал z трансформируют из временной области в частотную область; оно поставляет синусоидальную составляющую или активную составляющую z согласно формуле

Figure 00000004

и косинусоидальную составляющую или мнимую составляющую (Im(z)) согласно формуле
Figure 00000005
,
где N равно числу точек разложения (например, в области 20-100), N•T обозначает длительность периода основной гармоники, k обозначает текущее число суммирования, Т обозначает обратное значение частоты разложения и k•Т= t и обозначает время.To analyze periodic signals z (i 1 , U N , U st ) using a digital computing device, these signals are decomposed N times synchronously with the oscillation period. By expanding in a Fourier series, the signal z is transformed from the time domain to the frequency domain; it supplies a sinusoidal component or active component z according to the formula
Figure 00000004

and the cosine component or imaginary component (Im (z)) according to the formula
Figure 00000005
,
where N is the number of decomposition points (for example, in the region of 20-100), N • T denotes the length of the fundamental period, k denotes the current total number, T denotes the inverse of the decomposition frequency, and k • T = t and denotes time.

К функциональному преобразователю или к преобразователю (13) Фурье со стороны входа подводят действительное значение, пропорциональное напряжению (UN) сети, со входа синусно-косинусного генератора (10) и синусоидальный сигнал (sin(ω•t)); на выходе он поставляет активную составляющую Re(UN) колебания основной гармоники сетевого напряжения.The actual value proportional to the voltage (U N ) of the network from the input of the sine-cosine generator (10) and the sinusoidal signal (sin (ω • t)) are supplied to the functional converter or to the Fourier converter (13) from the input side; at the output, it supplies the active component Re (U N ) of the fundamental harmonic oscillation of the mains voltage.

К функциональному преобразователю или к преобразователю (14) Фурье со стороны входа подводят действительное значение, пропорциональное напряжению (UN) сети, со входа синусно-косинусного генератора (10) и косинусоидальный сигнал (cos(ω•t)); на выходе он поставляет мнимую составляющую (Im(UN)) колебания основной гармоники сетевого напряжения.The actual value proportional to the voltage (U N ) of the network from the input of the sine-cosine generator (10) and the cosine signal (cos (ω • t)) are fed to the functional converter or to the Fourier converter (14) from the input side; at the output, it supplies the imaginary component (Im (U N )) of the fundamental harmonic oscillation of the mains voltage.

Аналогичным образом преобразователи (15) и (16) Фурье со стороны входа получают пропорциональный управляющему напряжению (USt1) сигнал дополнительно к синусоидальному или косинусоидальному сигналу. Со стороны выхода они поставляют реальную составляющую (Re(USt1)) или мнимую часть (Im(USt1)) колебания основной гармоники управляющего напряжения (USt1).Similarly, the Fourier transducers (15) and (16) from the input side receive a signal proportional to the control voltage (U St1 ) in addition to a sinusoidal or cosine signal. From the output side, they supply the real component (Re (U St1 )) or the imaginary part (Im (U St1 )) of the fundamental harmonic oscillation of the control voltage (U St1 ).

Выходные сигналы преобразователей (11-16) Фурье, а также выдаваемый синусно-косинусным генератором (10) сигнал с круговой частотой ωo подают на функциональный преобразователь (17), который рассчитывает активное сопротивление R трансформатора (Тr) по формуле
R= { Re(i1)•[Re(UN)-Re(USt1)]+Im(i1)•[Im(UN)-Im(USt1)]}/Re(i1)2+Im(i1)2] и поставляет его со стороны выхода на формирователь (18) среднего значения. Кроме того, функциональный преобразователь (17) рассчитывает индуктивное сопротивление L трансформатора (Тr) по формуле
L={Re(i1)•[Im(UN)-Im(USt1)]-Im(i1)•[Re(UN)-Re(USt1)]} /[ω[Re(i1)2+Im(i1)2]]
и поставляет его со стороны выхода на формирователь (19) среднего значения.The output signals of the Fourier transducers (11-16), as well as the signal generated by a sine-cosine generator (10) with a circular frequency ω o, are fed to a functional converter (17), which calculates the active resistance R of the transformer (Tr) according to the formula
R = {Re (i 1 ) • [Re (U N ) -Re (U St1 )] + Im (i 1 ) • [Im (U N ) -Im (U St1 )]} / Re (i 1 ) 2 + Im (i 1 ) 2 ] and delivers it from the output side to the former (18) of average value. In addition, the functional converter (17) calculates the inductance L of the transformer (Tr) according to the formula
L = {Re (i 1 ) • [Im (U N ) -Im (U St1 )] - Im (i 1 ) • [Re (U N ) -Re (U St1 )]} / [ω [Re (i 1 ) 2 + Im (i 1 ) 2 ]]
and supplies it from the output side to the former (19) of average value.

Формирователи среднего значения (18) и (19) образуют средние значения входящих значений R и L в течение задаваемого отрезка времени в диапазоне 10-100 с, предпочтительно 1 мин, и выдают средние значения Rm или Lm функциональный преобразователь (20). Он рассчитывает с помощью этих средних значений Rm или Lm напряжение UM трансформаторной модели по формуле
UM= Rm•[i1pw•sin(ω•t)+isqw•cos(ω•t)] -Lm•[i1pw•cos(ω•t)-iSqw•sin(ω•t)] ,
где iSgw является задаваемым номинальным значением для амплитуды мнимой составляющей суммарного тока трансформатора. Для источника (1) переменного напряжения с малой индуктивностью можно принять iSgw=0. C другой стороны, можно определить iSgw например, согласно DE 19542163 A1.Shapers of the average value (18) and (19) form the average values of the input values of R and L for a given period of time in the range of 10-100 s, preferably 1 min, and give the average values of R m or L m functional converter (20). Using these average values of R m or L m, he calculates the voltage U M of the transformer model according to the formula
U M = R m • [i 1pw • sin (ω • t) + is qw • cos (ω • t)] -L m • [i 1pw • cos (ω • t) -i Sqw • sin (ω • t )],
where i Sgw is the set nominal value for the amplitude of the imaginary component of the total current of the transformer. For source (1) of alternating voltage with low inductance, we can take i Sgw = 0. On the other hand, i Sgw can be determined, for example, according to DE 19542163 A1.

Напряжение UM трансформаторной модели подают на инвертирующий вход и сетевое напряжение (UN) на неинвертирующий вход сумматора (25). В сумматоре (25) образуют управляющее напряжение (USt1) по формуле
USt1=UN-ΔU-UМ,
которое подают на генератор (26) управляющих импульсов.The voltage U M of the transformer model is supplied to the inverting input and the mains voltage (U N ) to the non-inverting input of the adder (25). In the adder (25) form the control voltage (U St1 ) according to the formula
U St1 = U N -ΔU-U M ,
which is fed to the control pulse generator (26).

Аналогичным образом, как это описано для первой вторичной обмотки (SW1), можно регулировать последовательно во времени другие цепи тока, которые подключены к другим вторичным обмоткам, например, (SWk). Вместо индекса 1 для действительного значения тока (i1) необходимо тогда подставить индекс 2. .., в общем k.Similarly, as described for the first secondary winding (SW1), other current circuits that are connected to other secondary windings, for example, (SWk), can be adjusted sequentially in time. Instead of index 1, for the actual value of the current (i 1 ) it is then necessary to substitute index 2. .., in general k.

На фиг. 2-4 показаны временные зависимости регулируемых значений (ΔU) регулятора тока в вольтах для трех различных вторичных обмоток (SW1,...,SWk) в виде имитации с помощью вычислительной машины не изображенного электровоза. Слежение или актуализация параметров трансформатора (Тr) начинается, примерно, через 0,6 с после начала испытания. Время (t) нанесено в секундах на ось абсцисс. Можно видеть, в частности, на фиг.2 и 4, что через короткое время после начала слежения за параметрами амплитуды регулируемой величины (ΔU) регулятора тока сильно уменьшаются, что является целью настоящего изобретения. В начале регулирования работа происходит с заданными параметрами трансформатора, как это известно, например, из указанного выше DE 19542163 А1. In FIG. Figures 2–4 show the time dependences of the regulated values (ΔU) of the current regulator in volts for three different secondary windings (SW1, ..., SWk) in the form of a simulation of an unshown electric locomotive using a computer. Tracking or updating the parameters of the transformer (Tr) begins approximately 0.6 s after the start of the test. Time (t) is plotted in seconds on the abscissa axis. It can be seen, in particular, in FIGS. 2 and 4, that shortly after the start of monitoring the parameters of the amplitude of the adjustable magnitude (ΔU) of the current regulator are greatly reduced, which is the purpose of the present invention. At the beginning of regulation, work occurs with the given parameters of the transformer, as is known, for example, from the above DE 19542163 A1.

На фиг.5 и 6 показаны в виде имитации на вычислительной машине для трех различных вторичных обмоток (SW1,...,SWk), в соответствии с фиг.2-5, временная диаграмма относительной погрешности (ΔR) активного сопротивления (R) в процентах или временная диаграмма относительной погрешности (ΔL) индуктивного сопротивления (L) в процентах. Кривые ΔR (27-29) на фиг.5 относятся к трем цепям тока по фиг.2-4, то же относится к кривым ΔL (30-32) по фиг.6. Здесь также можно наблюдать быстрое уменьшение амплитуд погрешностей после начала актуализации параметров трансформатора через примерно 0,6 с. Figures 5 and 6 are shown as simulations on a computer for three different secondary windings (SW1, ..., SWk), in accordance with Figures 2-5, a time diagram of the relative error (ΔR) of the active resistance (R) in percent or time diagram of the relative error (ΔL) of the inductive resistance (L) in percent. The ΔR curves (27-29) in Fig. 5 refer to the three current circuits of Figs. 2-4, the same applies to the ΔL curves (30-32) in Fig. 6. Here you can also observe a rapid decrease in the error amplitudes after the start of updating the transformer parameters after about 0.6 s.

Само собой разумеется, что могут быть применены другие, чем указанные в примере, схемы, напряжения и частоты. Вместо дискретных схемных элементов для регулировок можно предусмотреть микропроцессор или вычислительную машину, с помощью которой можно производить вычисления и процессы регулирования. It goes without saying that schemes other than those indicated in the example can be applied, voltages and frequencies. Instead of discrete circuit elements for adjustments, it is possible to provide a microprocessor or computer, with which you can perform calculations and control processes.

Выпрямитель (3) может содержать комплекты вентилей по двух- или трехпозиционной схеме. Вместо запираемых тиристоров (Т1-Т4) можно применять, например, транзисторы в качестве электрических вентилей. The rectifier (3) may contain sets of valves in a two- or three-position scheme. Instead of lockable thyristors (T1-T4), for example, transistors can be used as electric valves.

Вычисление действительной и мнимой составляющих может происходить в зависимости от гармоники сетевой частоты, предпочтительно, в зависимости от первой гармоники. The calculation of the real and imaginary components can occur depending on the harmonic of the network frequency, preferably, depending on the first harmonic.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 Источник переменного напряжения, сеть переменного тока, контактная сеть
2 Дуговой токоприемник
3 Выпрямитель, четырехквадратный регулирующий орган выпрямителя
4 Промежуточная цепь постоянного напряжения
5 Инвертор
6 Асинхронный двигатель
7 Трансформатор тока
8 Колесо, колесо транспортного средства
9 Рельс, рельс транспортного средства
10 Синусно-косинусный генератор
11-16 Преобразователь Фурье
17 Функциональные преобразователи для R и L
18 Образователь среднего значения для R
19 Образователь среднего значения для L
20 Функциональный преобразователь для напряжения трансформаторной модели
22 Регулятор напряжения, пропорционально-интегральный регулятор
23 Умножитель
24 Регулятор тока, пропорционально-интегральный регулятор
25 Сумматор
26 Широтно-импульсный модулятор, генератор управляющих импульсов
С Конденсатор, конденсатор промежуточной цепи
cos(ω•t) Косинусоидальный сигнал
i Ток
Im Мнимая составляющая
i1 Сила переменного тока через SWl, ток выпрямителя, действительное значение тока выпрямителя
ik Сила переменного тока через SWk
i1pw Номинальное значение амплитуды активной составляющей i1
isqw Номинальное значение амплитуды мнимой составляющей i1
iw Номинальное значение тока, номинальное значение тока выпрямителя
L Индуктивность Tr
Lm Среднее значение L
N Шина отрицательного напряжения позиции 3
P Шина положительного напряжения позиции 3
R Активное сопротивление Tr
Re Активная составляющая
Rm Среднее значение R
sin(ω•t) Синусоидальный сигнал
SW1 Первая вторичная обмотка трансформатора
SWk k-тая вторичная обмотка трансформатора
t Время
Tr Трансформатор, сетевой трансформатор
T1-T4 Запираемые тиристоры, управляемые электрические вентили
Ud Постоянное напряжение выпрямителя, напряжение промежуточной цепи
Udw Номинальное значение Ud
UN Напряжение сети
USt1, . . . , UStk Управляющее напряжение для позиции 3, выходной сигнал позиции 25
UM Напряжение трансформаторной модели, выходной сигнал позиции 20
X, Y Коэффициенты
ΔL Относительная погрешность L
ΔR Относительная погрешность R
ΔU Регулируемая величина регулятора тока, выходной сигнал позиции 24
ω Круговая частота переменного тока по позиции 1.LIST OF POSITIONS
1 AC voltage source, AC network, contact network
2 Arc current collector
3 Rectifier, four-square regulator rectifier
4 DC link
5 inverter
6 induction motor
7 current transformer
8 Wheel, vehicle wheel
9 Rail, vehicle rail
10 Sine cosine generator
11-16 Fourier Converter
17 Functional converters for R and L
18 Median educator for R
19 Middle-value educator for L
20 Functional converter for voltage transformer model
22 Voltage regulator, proportional-integral regulator
23 Multiplier
24 Current controller, proportional-integral controller
25 Adder
26 Pulse-width modulator, control pulse generator
With capacitor, intermediate circuit capacitor
cos (ω • t) Cosine signal
i Current
Im Imaginary component
i 1 AC current through SWl, rectifier current, actual value of rectifier current
i k AC power via SWk
i 1pw Nominal value of the amplitude of the active component i 1
is qw Nominal value of the amplitude of the imaginary component i 1
i w Rated current, rated current of rectifier
L Inductance Tr
L m Average value of L
N Bus negative voltage position 3
P Positive voltage rail position 3
R Resistance Tr
Re active component
R m Average value of R
sin (ω • t) Sine wave
SW1 First Transformer Secondary
SWk k-th secondary transformer winding
t time
Tr Transformer, Network Transformer
T1-T4 Lockable Thyristors, Controlled Electric Valves
U d Rectifier DC voltage, intermediate circuit voltage
U dw Nominal value U d
U N Mains voltage
U St1,. . . , U Stk Control voltage for position 3, output signal for position 25
U M Voltage transformer model, output signal position 20
X, Y Odds
ΔL Relative error L
ΔR Relative error R
ΔU Adjustable value of current regulator, output signal of position 24
ω Circular frequency of alternating current in position 1.

Claims (4)

1. Способ регулирования постоянного напряжения (Ud) выпрямителя (3), который со стороны переменного напряжения через имеющий по меньшей мере две вторичные цепи нагрузки трансформатор (Тr) соединен с источником (1) переменного напряжения, а со стороны постоянного напряжения выполнен с возможностью отвода постоянного напряжения (Ud) в виде четырехквадрантного регулирующего органа выпрямителя и имеет по меньшей мере один управляемый вентиль (Т1-Т4) в каждом вентильном плече, при этом создают управляющее напряжение (USt) для управления этими управляемыми вентилями (Т1-Т4) в зависимости от регулирования напряжения регулятором тока в системе подчиненного регулирования и затем в зависимости от разницы пропорционального сетевому напряжению (UN) сигнала и вычисленного напряжения (UM) трансформаторной модели, отличающийся тем, что напряжение (UM) трансформаторной модели вычисляют с помощью актуализированных усредненных по времени средних значений (Rm, Lm) активного сопротивления R и индуктивности L трансформатора (Тr).1. The method of regulating the constant voltage (U d ) of the rectifier (3), which is connected to the source (1) of alternating voltage from the side of the alternating voltage through at least two secondary load circuits, and from the side of the direct voltage it is made with the possibility DC voltage tap (U d ) in the form of a quadrant rectifier regulator and has at least one controllable valve (T1-T4) in each valve arm, while creating a control voltage (U St ) to control these control adjustable valves (T1-T4) depending on the voltage regulation by the current regulator in the slave control system and then depending on the difference proportional to the mains voltage (U N ) of the signal and the calculated voltage (U M ) of the transformer model, characterized in that the voltage (U M ) the transformer model is calculated using the updated time-averaged average values (R m , L m ) of the active resistance R and the inductance L of the transformer (Tr). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что актуализированные усредненные по времени средние значения (Rm, Lm) активного сопротивления R и индуктивности L трансформатора (Тr) получают на основании фактического значения переменного тока (ik) на входе выпрямителя, напряжения (UN) сети и управляющего напряжения (UStk) для выпрямителя.2. The method according to claim 1, characterized in that the updated time-averaged average values (R m , L m ) of the active resistance R and the inductance L of the transformer (Tr) are obtained based on the actual value of the alternating current (i k ) at the input of the rectifier, voltage (U N ) of the network and control voltage (U Stk ) for the rectifier. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что управляющее напряжение UStk создают согласно формуле
UStk=UN-ΔU-UM,
где Δ U является регулируемой величиной регулятора (24) тока цепи регулирования тока,
и напряжение (Um) трансформаторной модели создают согласно формуле
Figure 00000006

где Rm или Lm обозначают средние значения активного сопротивления R или индуктивного сопротивления L трансформатора (Tr);
i1pw обозначает регулируемую величину регулятора (22) напряжения цепи регулирования напряжения;
iSqw является задаваемым номинальным значением для амплитуды мнимой составляющей суммарного тока трансформатора;
ω обозначает круговую частоту сетевого напряжения (UN);
t обозначает время.3. The method according to claim 2, characterized in that the control voltage U Stk create according to the formula
U Stk = U N -ΔU-U M ,
where Δ U is the adjustable value of the current regulator (24) of the current control circuit,
and the voltage (U m ) of the transformer model is created according to the formula
Figure 00000006

where R m or L m denote the average values of the active resistance R or inductive resistance L of the transformer (Tr);
i 1pw denotes the adjustable value of the voltage regulator (22) of the voltage control circuit;
i Sqw is the set nominal value for the amplitude of the imaginary component of the total current of the transformer;
ω denotes the circular frequency of the mains voltage (U N );
t stands for time. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что активное сопротивление R трансформатора (Тr) создают согласно формуле
R={Re(ik)•([Re(UN)-Re(UStk)]+Im(ik)•([Im(UN)-Im(UStk)]}/Re(ik)2+Im(ik)2] ,
и индуктивное сопротивление L трансформатора (Тr) создают согласно формуле
Figure 00000007

где Re обозначает активную составляющую;
Im обозначает мнимую составляющую физической величины;
ik обозначает действительное значение тока через k-ую вторичную обмотку (SWk) трансформатора (Тr).4. The method according to p. 3, characterized in that the active resistance R of the transformer (Tr) is created according to the formula
R = {Re (i k ) • ([Re (U N ) -Re (U Stk )] + Im (i k ) • ([Im (U N ) -Im (U Stk )]} / Re (i k ) 2 + Im (i k ) 2 ],
and the inductance L of the transformer (Tr) create according to the formula
Figure 00000007

where Re denotes the active component;
Im denotes the imaginary component of a physical quantity;
i k denotes the actual value of the current through the k-th secondary winding (SWk) of the transformer (Tr).
RU98105418A 1997-03-20 1998-03-19 Method of adjustment of constant voltage of rectifier RU2214674C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19711534.9 1997-03-20
DE1997111534 DE19711534A1 (en) 1997-03-20 1997-03-20 Method for regulating the continuous voltage of a current rectifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98105418A RU98105418A (en) 2000-02-20
RU2214674C2 true RU2214674C2 (en) 2003-10-20

Family

ID=7823951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98105418A RU2214674C2 (en) 1997-03-20 1998-03-19 Method of adjustment of constant voltage of rectifier

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE19711534A1 (en)
FR (1) FR2761213B1 (en)
NO (1) NO981110L (en)
RU (1) RU2214674C2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19845714A1 (en) * 1998-10-05 2000-04-06 Abb Daimler Benz Transp Converter circuit
DE19845715A1 (en) * 1998-10-05 2000-04-06 Abb Daimler Benz Transp Converter circuit
DE19860393A1 (en) * 1998-12-28 2000-06-29 Daimler Chrysler Ag Method for regulating a non-harmonic component in the line current of a line-side converter and device for carrying out the method
DE10050947A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Daimlerchrysler Rail Systems Device for regulating intermediate circuit voltage on mains side, e.g. for electric locomotive, has device for determining mains voltage harmonics to be added to correction value for converter desired voltage value
DE102005004697A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Vossloh Kiepe Gmbh Single phase four-quadrant chopper load and impedance currents determining method for railway vehicle, involves separating rectifier circuit output current as load and impedance currents by band pass filter/estimation algorithm
EP2919376A1 (en) 2014-03-11 2015-09-16 Bombardier Transportation GmbH Tranformer parameter estimation in control of 4-quadrant rail infeed converter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4129261C1 (en) * 1991-08-30 1992-10-08 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De Digital control of four quadrant regulating element connected to AC voltage mains transformer - sampling control magnitudes at frequency time that of semiconductor switch pulse frequency
DE19542163A1 (en) * 1995-11-11 1997-01-16 Abb Daimler Benz Transp Control of rectifier output voltage e.g. for electrical supply of electric vehicles - has gate voltage taken from regulator which uses discrepancy in rectifier output voltage and reactive input current as parameters

Also Published As

Publication number Publication date
DE19711534A1 (en) 1998-10-01
NO981110D0 (en) 1998-03-13
FR2761213A1 (en) 1998-09-25
NO981110L (en) 1998-09-21
FR2761213B1 (en) 2001-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0555557B1 (en) Control apparatus of power converter
JP4238267B2 (en) Controlled supply method of stator current target value and torque target value for a polyphase alternator fed by a power converter
He et al. An islanding microgrid power sharing approach using enhanced virtual impedance control scheme
EP0417805A1 (en) Control method and device for AC motor
RU2446536C1 (en) Device to compensate high harmonics and correct grid power ratio
RU2214674C2 (en) Method of adjustment of constant voltage of rectifier
RU2354025C1 (en) Method for high harmonics compensation and system power factor correction
US20150145325A1 (en) Active power factor correction for aircraft power system harmonic mitigation
RU2193814C2 (en) Control gear and method for controlling induction motor
CN116613972A (en) Mitigation of harmonic interference in power converters
CN106160613B (en) A kind of design method of discrete domain current regulator
JP2010022141A (en) Power controller
RU176107U1 (en) HYBRID COMPENSATION DEVICE FOR HIGH HARMONICS
RU2619919C1 (en) Higher-order harmonics compensation device adapted to the alternating current electric motor drive
CN109728741B (en) Voltage balance control method and device applied to three-phase DC-AC converter
RU2413350C1 (en) Method to compensate high harmonics and correction of grid power ratio
JP3305420B2 (en) Active filter
JPH07213067A (en) Control circuit for pwm converter
JP6150946B2 (en) Electric vehicle control device
RU2512886C1 (en) Device to compensate high harmonics and correct grid power ratio
CN110692192B (en) Control device for AC motor
Franklin et al. The Performance Analysis of Single Phase PWM Inverter with Various Delay Times
Oettmeier et al. LQ-optimized multivariable control for a single-phase 50-kW, 16.7-Hz railway traction line-side converter
JPS6242472B2 (en)
JP2001512956A (en) Method and apparatus for improving current quality in superimposed networks