RU2393609C1 - Compensation device for current distortions and reactive power - Google Patents

Compensation device for current distortions and reactive power Download PDF

Info

Publication number
RU2393609C1
RU2393609C1 RU2009103147/09A RU2009103147A RU2393609C1 RU 2393609 C1 RU2393609 C1 RU 2393609C1 RU 2009103147/09 A RU2009103147/09 A RU 2009103147/09A RU 2009103147 A RU2009103147 A RU 2009103147A RU 2393609 C1 RU2393609 C1 RU 2393609C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
inputs
digital processing
Prior art date
Application number
RU2009103147/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Сергеевич Богачев (RU)
Василий Сергеевич Богачев
Original Assignee
Василий Сергеевич Богачев
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 Василий Сергеевич Богачев filed Critical Василий Сергеевич Богачев
Priority to RU2009103147/09A priority Critical patent/RU2393609C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393609C1 publication Critical patent/RU2393609C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device includes power unit and monitoring and control system, where power unit includes DC-to-AC transformer based on IGBT inverter with power accumulator in the form of condenser connected at DC side of the transformer, and integration filter linked to AC output terminals and connected to network over protection and cushion start unit, and monitoring and control system containing first and second current sensors and pulse-width modulation unit, with first current sensor connected at load input and second current sensor connected between transformer output and integration filter input, is supplemented with voltage sensor connected over respective analog-to-digital converter to respective inputs of digital processing unit, output of which is connected to pulse-width modulation unit input over digital-to-analog converter unit, with pulse-width modulation unit output connected to transformer input. Digital processing unit includes interconnected digital down-converters, amplitude and phase detectors, synthesisers and adders, with inputs of respective digital down-converters and respective adder serving as digital processing unit input and output of another respective adder as digital processing unit output.
EFFECT: enhanced accuracy, extended functional capacities.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в системах электропитания и распределения электрической энергии для регулирования и компенсации реактивной мощности и для компенсации искажений тока, создаваемых нелинейными нагрузками.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power supply and distribution of electrical energy to regulate and compensate for reactive power and to compensate for current distortions created by non-linear loads.

Известен параллельный активный фильтр гармоник (см. Bernard S., Trochain G. «Compensation of harmonic currents generated by computers utilizing an innovative active harmonic conditioner» MGE UPS Systems, MGE 0128, 2000, p.8-10), предназначенный для компенсации гармонических составляющих тока, создаваемых нелинейными нагрузками.A parallel active harmonic filter is known (see Bernard S., Trochain G. "Compensation of harmonic currents generated by computers utilizing an innovative active harmonic conditioner" MGE UPS Systems, MGE 0128, 2000, p. 8-10), designed to compensate for harmonic current components created by non-linear loads.

Данное устройство содержит силовую часть и устройство контроля и управления.This device contains a power unit and a control and management device.

Силовая часть состоит из преобразователя постоянного тока в переменный, выполненного на основе IGBT-инвертора, с накопителем энергии (конденсатором), включенного на стороне постоянного тока преобразователя, и интегрирующего фильтра, соединенного с выводами переменного тока упомянутого преобразователя и включенного через блок защиты и мягкого пуска в сеть.The power part consists of a DC-to-AC converter, based on an IGBT inverter, with an energy storage device (capacitor), turned on on the DC-side of the converter, and an integrating filter connected to the AC terminals of the converter and connected through the protection and soft start block to the network.

Устройство контроля и управления включает в себя первый и второй датчики тока, аналоговый блок фильтрации гармоник, состоящий из аналоговых узкополосных фильтров, настроенных на частоты, кратные основной частоте сети, и выделяющих гармоники со второй по двадцать пятую включительно, блок регулирования и мониторинга, блок ШИМ (широтно-импульсной модуляции).The monitoring and control device includes the first and second current sensors, an analog harmonic filtering unit, consisting of analog narrow-band filters tuned to frequencies that are multiples of the main frequency of the network, and emitting harmonics from the second to twenty-fifth inclusive, a control and monitoring unit, a PWM unit (pulse width modulation).

Устройство работает следующим образом: сигнал со второго датчика тока, включенного в фазу сети, поступает на блок фильтрации гармоник, где происходит выделение токов гармонических составляющих в заданном диапазоне и их суммирование. С блока фильтрации гармоник суммарный сигнал поступает в блок регулирования и мониторинга, где корректируется по выходу преобразователя - сигналу первого датчика тока, и посредством широтно-импульсной модуляции в блоке ШИМ формируется сигнал управления, который усиливается в преобразователе и через интегрирующий фильтр, блок защиты и мягкого пуска вводится в сеть.The device operates as follows: the signal from the second current sensor included in the network phase is fed to the harmonic filtering unit, where the currents of harmonic components in the specified range are selected and summed. From the harmonic filtering unit, the total signal is fed to the control and monitoring unit, where it is corrected by the output of the converter — the signal of the first current sensor, and by means of pulse-width modulation in the PWM block a control signal is generated, which is amplified in the converter and through the integrating filter, the protection and soft start-up is introduced into the network.

Рассматриваемое устройство имеет ограниченный спектр компенсации, определяемый количеством и качеством используемых в блоке фильтрации аналоговых гармонических фильтров. Непостоянство параметров аналоговых элементов сказывается на точности фильтрации и, в конечном счете, на качестве компенсации. В связи с этим, блок регулирования и мониторинга вынужден корректировать сигнал управления преобразователем не только с учетом параметров реальной помехи находящейся в сети, но также с учетом флуктуирующих параметров блока фильтрации, что весьма затруднительно. Это неблагоприятно сказывается на эффективности компенсации, особенно в системах электропитания, с резкопеременным характером нагрузок. Кроме того, данное устройство не обеспечивает подавление комбинационных составляющих тока, присутствующих в сети, и искажающих основное напряжение системы, а также не позволяет компенсировать влияние реактивной мощности.The device under consideration has a limited compensation spectrum, determined by the quantity and quality of analog harmonic filters used in the filtering unit. The inconsistency of the parameters of the analog elements affects the accuracy of the filtering and, ultimately, the quality of compensation. In this regard, the control and monitoring unit is forced to correct the control signal of the converter not only taking into account the parameters of the real interference located in the network, but also taking into account the fluctuating parameters of the filtering unit, which is very difficult. This adversely affects the efficiency of compensation, especially in power supply systems, with a rapidly changing nature of the loads. In addition, this device does not suppress the combinational components of the current that are present in the network and distort the main voltage of the system, and also does not compensate for the effect of reactive power.

Указанные недостатки, характерные для данного устройства, не позволяют в полной мере решить проблему электромагнитной совместимости потребителей, а также проблему влияния реактивной мощности, которая, поступая в сеть, ведет к росту энергопотребления систем электропитания.The indicated disadvantages characteristic of this device do not allow to fully solve the problem of electromagnetic compatibility of consumers, as well as the problem of the influence of reactive power, which, entering the network, leads to an increase in the energy consumption of power systems.

Известно устройство компенсации гармонических составляющих тока (см. патент Японии №2001186752 (А), М. кл. F24F 11/02, F24F 11/04, H02J 3/01, Н02М 1/12, Н02М 7/48, опубл. 06.07.2001 г.), используемое для компенсации искажений, создаваемых воздушным кондиционером, которое, в отличие от предыдущего аналога, обеспечивает коррекцию компенсирующего сигнала с учетом фазы питающего напряжения.A device for compensating harmonic current components is known (see Japanese Patent No. 20011186752 (A), M. CL F24F 11/02, F24F 11/04, H02J 3/01, H02M 1/12, H02M 7/48, publ. 06.07. 2001), used to compensate for distortions created by the air conditioner, which, unlike the previous analogue, provides a compensation signal correction taking into account the phase of the supply voltage.

Устройство компенсации гармонических составляющих тока включает в себя силовую часть, устройство контроля и управления.A device for compensating harmonic components of a current includes a power unit, a control and management device.

Силовая часть состоит из преобразователя постоянного тока в переменный, выполненного на основе IGBT-инвертора, с накопителем энергии (конденсатора), включенного на стороне постоянного тока преобразователя, и интегрирующего фильтра, соединенного с выводами переменного тока упомянутого преобразователя и включенного в сеть.The power part consists of a DC-to-AC converter, based on an IGBT inverter, with an energy storage device (capacitor) included on the DC side of the converter, and an integrating filter connected to the AC terminals of the converter and connected to the network.

В состав устройства контроля и управления входят: первый и второй датчики тока, датчик фазы напряжения, блок фильтрации, состоящий из аналоговых узкополосных фильтров, настроенных на частоты, кратные основной частоте сети; первый, второй и третий сумматоры, блок фазовой задержки, блок ШИМ.The monitoring and control device includes: first and second current sensors, voltage phase sensor, filtering unit, consisting of analog narrow-band filters tuned to frequencies that are multiples of the main frequency of the network; first, second and third adders, phase delay block, PWM block.

В соответствии с принципом действия устройства сигналы с первого и второго датчиков тока поступают на первый сумматор, на выходе которого формируется сигнал компенсации. Сигнал со второго датчика тока, включенного в фазу сети, поступает также на блок фильтрации, где происходит выделение токов гармонических составляющих в заданном диапазоне и их суммирование. С блока фильтрации сигнал поступает на третий сумматор, где сравнивается с сигналом с выхода преобразователя и формируется сигнал ошибки, связанный с неточностью установки фазы компенсационного сигнала. Полученный сигнал ошибки поступает на второй сумматор и на блок фазовой задержки, где синхронизируется с фазой питающего напряжения по сигналу датчика фазы. Сдвинутый по фазе на необходимую величину сигнал ошибки поступает во второй сумматор, где происходит его сложение с сигналом компенсационной суммы. На выходе второго сумматора формируется скорректированный по фазе компенсационный сигнал, который подается на широтно-импульсный модулятор (ШИМ). Промодулированный сигнал проходит через усилитель, преобразователь постоянного тока в переменный, интегрирующий фильтр и поступает в сеть.In accordance with the operating principle of the device, signals from the first and second current sensors are fed to the first adder, at the output of which a compensation signal is generated. The signal from the second current sensor included in the network phase also enters the filtering unit, where the currents of the harmonic components in the specified range are selected and summed. From the filtering unit, the signal enters the third adder, where it is compared with the signal from the output of the converter and an error signal is generated, associated with the inaccuracy of the phase setting of the compensation signal. The received error signal is fed to the second adder and to the phase delay unit, where it is synchronized with the phase of the supply voltage by the signal of the phase sensor. The error signal shifted in phase by the required value enters the second adder, where it is added to the compensation sum signal. At the output of the second adder, a phase-corrected compensation signal is generated, which is fed to a pulse-width modulator (PWM). The modulated signal passes through an amplifier, a DC-to-AC converter that integrates the filter and enters the network.

Данное устройство осуществляет коррекцию и подачу компенсирующего сигнала в сеть с учетом фазы питающего напряжения, что обеспечивает относительно более высокую степень устойчивости и предсказуемости системы компенсации по сравнению с предыдущим аналогичным устройством. Однако цепочки блока фазовой задержки и блока фильтрации являются аналоговыми, в них не обеспечивается постоянство параметров, они сложны в настройке, что приводит к недостаточной точности синхронизации по фазе. Кроме того, эффективное использование устройства возможно лишь в тех случаях, когда начальная фаза тока, потребляемого нагрузкой, совпадает с начальной фазой напряжения питания. Это значительно сужает диапазон его использования и делает возможным установку устройства только в системах электропитания для определенного типа потребителей. Следует также отметить, что рассматриваемое устройство компенсации не учитывает влияние комбинационных составляющих тока нагрузки и реактивной мощности, поступающих в сеть.This device corrects and feeds the compensating signal into the network taking into account the phase of the supply voltage, which provides a relatively higher degree of stability and predictability of the compensation system compared to the previous similar device. However, the chains of the phase delay unit and the filtering unit are analog, they do not provide constant parameters, they are difficult to configure, which leads to insufficient accuracy of phase synchronization. In addition, the effective use of the device is possible only in cases where the initial phase of the current consumed by the load coincides with the initial phase of the supply voltage. This significantly reduces the range of its use and makes it possible to install the device only in power systems for a certain type of consumer. It should also be noted that the compensation device in question does not take into account the influence of the combination components of the load current and reactive power entering the network.

Известен активный фильтр с компенсацией гармонических составляющих (см. патент Японии JP 2006185243, М. кл. G05F 1/70, опубл. 13.07.2006 г.) и возможностью компенсации реактивной мощности.Known active filter with compensation of harmonic components (see Japanese patent JP 2006185243, M. CL G05F 1/70, publ. 07/13/2006) and the possibility of compensation of reactive power.

Устройство состоит из активного фильтра гармоник, а также конденсатора, включенного параллельно нагрузке для компенсации реактивной мощности.The device consists of an active harmonic filter, as well as a capacitor connected in parallel with the load to compensate for reactive power.

Активный фильтр содержит силовую часть и систему контроля и управления.The active filter contains a power unit and a control and management system.

Силовая часть состоит из преобразователя постоянного тока в переменный, выполненного на основе IGBT-инвертора, с накопителем энергии (конденсатором), включенного на стороне постоянного тока преобразователя, и интегрирующего фильтра, связанного с выводами переменного тока упомянутого преобразователя и включенного через блок защиты и мягкого пуска в сеть.The power part consists of a DC to AC converter, based on an IGBT inverter, with an energy storage device (capacitor) turned on on the DC side of the converter, and an integrating filter connected to the AC terminals of the converter and connected via the protection and soft start block to the network.

Система контроля и управления состоит из первого и второго датчиков тока, причем первый датчик тока включен на входе нагрузки с конденсатором для компенсации реактивной мощности, выход первого датчика тока подключен ко входу заграждающего фильтра, выход которого подключен ко входу блока аналоговых фильтров гармоник, выход которого подключен ко входу блока ШИМ, второй вход которого соединен с выходом второго датчика тока, установленного на входе интегрирующего фильтра, а входом связанного с преобразователем постоянного тока в переменный.The monitoring and control system consists of the first and second current sensors, the first current sensor being connected to the load input with a capacitor to compensate for reactive power, the output of the first current sensor is connected to the input of the blocking filter, the output of which is connected to the input of the analog harmonic filter block, the output of which is connected to the input of the PWM block, the second input of which is connected to the output of the second current sensor installed at the input of the integrating filter, and the input connected to the DC / AC converter d.

Устройство работает следующим образом: сигнал с первого датчика тока подается на заграждающий фильтр, выполняющий функцию защиты от возбуждения на высоких частотах в связи с установкой параллельно нагрузке, в данной конфигурации, компенсирующего конденсатора. С выхода заграждающего фильтра сигнал поступает на блок аналоговых фильтров гармоник, где происходит выделение токов гармонических составляющих и их суммирование. Далее сигнал подается на блок ШИМ, где происходит коррекция компенсирующего сигнала по выходу преобразователя и формирование управляющих импульсов посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ). С выхода блока ШИМ, модулированный сигнал подается на преобразователь постоянного тока в переменный. С выхода преобразователя сигнал поступает на вход интегрирующего фильтра и далее через блок защиты и мягкого пуска вводится в сеть. Конденсатор, включенный параллельно нагрузке, осуществляет компенсацию реактивной мощности.The device operates as follows: the signal from the first current sensor is fed to a blocking filter that performs the function of protecting against excitation at high frequencies in connection with the installation of a parallel capacitor in this configuration, a compensating capacitor. From the output of the trap filter, the signal enters the block of analog harmonic filters, where the currents of the harmonic components are extracted and summed. Next, the signal is fed to the PWM block, where the compensation signal is corrected for the converter output and the control pulses are generated by pulse-width modulation (PWM). From the output of the PWM block, the modulated signal is supplied to the DC-to-AC converter. From the output of the converter, the signal enters the input of the integrating filter and then through the protection and soft start block is introduced into the network. A capacitor connected in parallel with the load compensates for reactive power.

Рассматриваемый активный фильтр может подавлять высшие гармоники тока, производимые нагрузкой, и в отличие от предыдущих аналогов компенсировать влияние реактивной мощности. Однако в связи с установкой в данной конфигурации компенсирующего конденсатора, в устройство введен заграждающий фильтр, исключающий частоты, на которых происходит возбуждение. Эта мера значительно сужает спектр компенсируемых гармоник, который в данном случае будет зависеть от величины емкости конденсатора. Кроме того, конденсатор без регулирования величины емкости не может компенсировать влияние реактивной мощности в широком диапазоне ее изменения, и способен выполнять свою функцию только в системе с индуктивным характером нагрузки. Применение аналоговых элементов в блоке фильтров гармоник не позволяет осуществить компенсацию с высокой точностью. Также как и предыдущие аналоги, рассматриваемое устройство не подавляет комбинационные составляющие тока, а следовательно, не может в полной мере обеспечить электромагнитную совместимость потребителей электроэнергии.The active filter in question can suppress the higher harmonics of the current produced by the load, and, unlike previous analogues, compensate for the influence of reactive power. However, due to the installation of a compensating capacitor in this configuration, a blocking filter is introduced into the device, eliminating the frequencies at which the excitation occurs. This measure significantly narrows the spectrum of compensated harmonics, which in this case will depend on the value of the capacitance of the capacitor. In addition, a capacitor without regulation of the capacitance cannot compensate for the influence of reactive power in a wide range of its changes, and is able to fulfill its function only in a system with an inductive nature of the load. The use of analog elements in the harmonic filter block does not allow compensation with high accuracy. Like the previous analogues, the device in question does not suppress the combination components of the current, and therefore, cannot fully ensure the electromagnetic compatibility of electricity consumers.

Данное устройство выбрано за прототип.This device is selected for the prototype.

Задачей изобретения является обеспечение компенсации высших гармонических составляющих тока с возможностью выбора компенсации отдельных гармоник, обеспечение компенсации комбинационных составляющих тока, компенсации реактивной мощности, поступающей в сеть, в широком диапазоне ее изменения, независимо от характера нагрузки (индуктивного или емкостного) и с возможностью регулирования степени компенсации, а также повышение точности компенсации и возможности одновременного выполнения всех видов компенсации или осуществление комбинаций различных видов компенсации.The objective of the invention is to provide compensation for the higher harmonic components of the current with the option of compensating for individual harmonics, to provide compensation for the combination components of the current, to compensate for the reactive power entering the network in a wide range of its changes, regardless of the nature of the load (inductive or capacitive) and with the ability to control the degree compensation, as well as improving the accuracy of compensation and the possibility of simultaneously performing all types of compensation or the implementation of a combination tion of various types of compensation.

Решение поставленной задачи обеспечивается в предлагаемом устройстве компенсации искажений тока и реактивной мощности, содержащем силовую часть и систему контроля и управления, при этом в силовую часть входит преобразователь постоянного тока в переменный, выполненный на основе IGBT-инвертора, с накопителем энергии в виде конденсатора, включенного на стороне постоянного тока преобразователя, и интегрирующий фильтр, связанный с выводами переменного тока упомянутого преобразователя и включенный через блок защиты и мягкого пуска (БЗМП) в сеть, а система контроля и управления содержит первый и второй датчики тока, причем первый датчик тока включен на входе нагрузки, а второй датчик тока включен между выходом преобразователя постоянного тока в переменный и входом интегрирующего фильтра, блок ШИМ в котором имеется широтно-импульсный модулятор (ШИМ), отличающимся тем, что в систему контроля и управления введены датчик напряжения, первый, второй и третий блоки аналого-цифрового преобразования (блоки АЦП), блок цифровой обработки, блок цифроаналогового преобразования (блок ЦАП), при этом датчик напряжения входом подключен к выходу источника электроэнергии, а выходом - ко входу второго блока АЦП, выход которого соединен с первым входом блока цифровой обработки, ко второму входу которого подключен выход третьего блока АЦП, вход которого соединен с выходом первого датчика тока, выход второго датчика тока подключен ко входу первого блока АЦП, выход которого подключен к третьему входу блока цифровой обработки, выход которого соединен со входом блока ЦАП, выход которого соединен со входом блока ШИМ, выход которого подключен ко входу преобразователя постоянного тока в переменный, при этом блок цифровой обработки содержит k цифровых понижающих преобразователей (ЦПП), вход первого из которых является первым входом блока цифровой обработки, а его выход соединен со входом первого из k фазовых детекторов, выход которого подключен к первому входу первого из k синтезаторов, выход которого соединен со входами первого и второго сумматоров, входы со второго по k-ый цифровых понижающих преобразователей объединены и являются вторым входом блока цифровой обработки, а их выходы подключены ко входам соответствующих с первого по n-ый амплитудного и со второго по k-й фазового детекторов (где k=n+1, n - число гармоник тока), выходы которых подключены к первому и второму входам соответствующего со второго по k-ый синтезаторов, причем выход первого амплитудного детектора связан также со вторым входом первого синтезатора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход второго синтезатора соединен со вторым входом второго сумматора, первым входом третьего сумматора и с соответствующим входом селектора, а выходы с третьего по k-ый синтезаторов подключены к соответствующим входам четвертого сумматора, которые также связаны с соответствующими входами селектора к другим соответствующим входам которого подключены выходы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, причем выход третьего сумматора соединен также с соответствующим входом четвертого сумматора, а второй вход первого сумматора соединен со вторым входом третьего сумматора и со вторым входом блока цифровой обработки, выход селектора соединен с первыми входами последовательно соединенных шестого и пятого сумматоров, при этом второй вход шестого сумматора является третьим входом блока цифровой обработки, выходом которого является выход пятого сумматора.The solution to this problem is provided in the proposed device for compensation of distortion of current and reactive power, containing a power part and a monitoring and control system, while the power part includes a DC to AC converter based on an IGBT inverter with an energy storage device in the form of a capacitor included on the DC side of the converter, and an integrating filter connected to the alternating current terminals of the converter and connected through the protection and soft-start unit (BZMP) in net, and the monitoring and control system contains the first and second current sensors, the first current sensor included at the input of the load, and the second current sensor connected between the output of the DC / AC converter and the input of the integrating filter, the PWM unit in which there is a pulse-width modulator ( PWM), characterized in that a voltage sensor, first, second and third analog-to-digital conversion blocks (ADC blocks), a digital processing block, a digital-to-analog conversion block (DAC block) are introduced into the monitoring and control system, In this case, the voltage sensor is connected by an input to the output of the electric power source, and by the output - to the input of the second ADC block, the output of which is connected to the first input of the digital processing unit, to the second input of which the output of the third ADC block is connected, whose input is connected to the output of the first current sensor, the output the second current sensor is connected to the input of the first ADC block, the output of which is connected to the third input of the digital processing unit, the output of which is connected to the input of the DAC unit, the output of which is connected to the input of the PWM block, the output of which is connected It is connected to the input of the DC / AC converter, while the digital processing unit contains k digital step-down converters (DPC), the input of the first of which is the first input of the digital processing unit, and its output is connected to the input of the first of k phase detectors, the output of which is connected to the first input of the first of k synthesizers, the output of which is connected to the inputs of the first and second adders, the inputs from the second to the k-th digital step-down converters are combined and are the second input of the digital processing unit, and their outputs are connected to the inputs of the corresponding from the first to the n-th amplitude and from the second to the k-th phase detectors (where k = n + 1, n is the number of current harmonics), the outputs of which are connected to the first and second inputs of the corresponding second to k -th synthesizers, and the output of the first amplitude detector is also connected to the second input of the first synthesizer, the output of which is connected to the first inputs of the first and second adders, the output of the second synthesizer is connected to the second input of the second adder, the first input of the third adder and with the corresponding the selector input, and the outputs from the third to the kth synthesizers are connected to the corresponding inputs of the fourth adder, which are also connected to the corresponding inputs of the selector to the other corresponding inputs of which the outputs of the first, second, third and fourth adders are connected, and the output of the third adder is also connected to the corresponding the input of the fourth adder, and the second input of the first adder is connected to the second input of the third adder and to the second input of the digital processing unit, the output of the selector is connected to the first the inputs of the sixth and fifth adders connected in series, the second input of the sixth adder being the third input of the digital processing unit, the output of which is the output of the fifth adder.

Предлагаемое устройство может содержать согласующие устройства, которые могут быть включены либо на входах первого, второго и третьего блоков АЦП и выходе ЦАП, либо на выходах первого и второго датчиков тока и датчика напряжения, а также на входе блока ШИМ.The proposed device may contain matching devices, which can be included either at the inputs of the first, second and third ADC blocks and the output of the DAC, or at the outputs of the first and second current sensors and voltage sensors, as well as at the input of the PWM block.

Введение в предлагаемое устройство датчика напряжения позволяет выделить реальное напряжение на выходе источника электроэнергии.Introduction to the proposed device voltage sensor allows you to select the real voltage at the output of the electric power source.

При этом первый, второй и третий блоки АЦП введены в данное устройство для преобразования в цифровую форму выходных сигналов с датчиков тока и с датчика напряжения для их последующих преобразований в блоке цифровой обработки.In this case, the first, second and third ADC blocks are introduced into this device for digitalizing the output signals from current sensors and from a voltage sensor for their subsequent transformations in the digital processing unit.

Наличие в блоке цифровой обработки цифровых понижающих преобразователей позволяет выделить на их выходах квадратурные составляющие (I/Q) для каждой из n гармонических составляющих тока и первой гармоники напряжения, а введенные в блок цифровой обработки амплитудные и фазовые детекторы позволяют определить амплитуды и начальные фазы каждой из n гармоник тока и первой гармоники напряжения. Установленные в блоке цифровой обработки синтезаторы позволяют сформировать эталонный сигнал тока сети и гармонические составляющие тока от первой до n-ой гармоники. В сумматорах от первого до четвертого блока цифровой обработки осуществляется вычисление сигнала полной компенсации всех искажений (гармонических и комбинационных составляющих) и реактивной мощности, а также формирование сигналов для компенсации только реактивной мощности основной частоты, компенсации всех присутствующих в кривой тока сети искажений (гармонических и комбинационных составляющих) и вычисление комбинационной помехи. Введенный в блок цифровой обработки селектор позволяет осуществлять выбор вариантов компенсации: либо по отдельности осуществлять компенсацию высших гармонических составляющих тока с возможностью выбора компенсации отдельных гармоник с полным или частичным подавлением, либо компенсацию комбинационных составляющих тока, компенсацию реактивной мощности, поступающей в сеть, в широком диапазоне ее изменения и независимо от характера нагрузки и с возможностью регулирования степени компенсации, либо осуществлять различные комбинации вариантов компенсации. Шестой сумматор блока цифровой обработки определяет ошибку между выходным сигналом селектора и выходным сигналом первого блока АЦП, а пятый сумматор осуществляет алгебраическое суммирование этого сигнала ошибки с выходным сигналом селектора, в результате чего компенсируются искажения, вносимые силовой частью устройства. Для обратного преобразования цифрового выходного сигнала блока цифровой обработки в аналоговый сигнал введен блок ЦАП, с выхода которого сигнал подается в блок ШИМ и далее в силовую часть устройства, где формируется сигнал компенсации, который вводится в сеть.The presence of digital step-down converters in the digital processing unit makes it possible to extract quadrature components (I / Q) at each of their outputs for each of the n harmonic components of the current and the first harmonic of the voltage, and the amplitude and phase detectors introduced into the digital processing unit make it possible to determine the amplitudes and initial phases of each n current harmonics and first voltage harmonics. The synthesizers installed in the digital processing unit make it possible to form a reference signal of the network current and harmonic components of the current from the first to the nth harmonic. In the adders from the first to the fourth block of digital processing, the signal is completely compensated for all distortions (harmonic and Raman components) and reactive power, as well as the formation of signals to compensate only the reactive power of the fundamental frequency, compensation for all distortions present in the current curve of the network (harmonic and Raman components) and the calculation of Raman noise. The selector introduced into the digital processing unit allows you to select compensation options: either individually compensate the higher harmonic components of the current with the ability to select the compensation of individual harmonics with full or partial suppression, or the compensation of the combination components of the current, compensation of the reactive power supplied to the network in a wide range its changes and regardless of the nature of the load and with the possibility of regulating the degree of compensation, or to carry out various combinations in compensation options. The sixth adder of the digital processing unit determines the error between the output signal of the selector and the output signal of the first ADC unit, and the fifth adder algebraically sums this error signal with the output signal of the selector, as a result of which the distortions introduced by the power part of the device are compensated. For the reverse conversion of the digital output signal of the digital processing unit into an analog signal, a DAC block is introduced, from the output of which the signal is fed to the PWM block and then to the power part of the device, where a compensation signal is generated, which is input into the network.

Таким образом, введенные в предлагаемое устройство блоки позволяют решить поставленную задачу.Thus, introduced into the proposed device blocks allow you to solve the problem.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.The structural diagram of the proposed device is shown in the drawing.

Согласно чертежу устройство компенсации искажений тока и реактивной мощности содержит силовую часть и систему контроля и управления.According to the drawing, the device for compensating for distortion of current and reactive power comprises a power unit and a monitoring and control system.

Силовая часть содержит включенный на выходе источника 1 электроэнергии блок 2 защиты и мягкого пуска (БЗМП), вход которого соединен с выходом интегрирующего фильтра 3, вход которого соединен с выходом переменного тока преобразователя 4 постоянного тока в переменный, выполненного на основе IGBT-инвертора с накопителем энергии (конденсатором).The power part contains a protection and soft start (2) start-up block 2 included at the output of the power source 1, the input of which is connected to the output of the integrating filter 3, the input of which is connected to the alternating current output of the DC-to-DC converter 4, made on the basis of an IGBT inverter with a drive energy (capacitor).

Система контроля и управления состоит из датчика 5 напряжения, первого 6 и второго 7 датчиков тока, первого 8, второго 9 и третьего 10 блоков АЦП, блока 11 цифровой обработки, блок 12 ЦАП и блока ШИМ 13. При этом датчик 7 тока включен между входом интегрирующего фильтра 3 и выходом преобразователя 4 постоянного тока в переменный, вход которого соединен с выходом блока ШИМ 13, вход которого связан с выходом блока 12 ЦАП, вход которого соединен с выходом блока 11 цифровой обработки. Датчик 5 напряжения входом включен на выходе источника 1 электроэнергии, а выходом подключен ко входу второго блока АЦП 9, выход блока АЦП 9 соединен с первым входом блока 11 цифровой обработки. Выход первого датчика 6 тока соединен со входом третьего блока АЦП 10, выход которого подключен ко второму входу блока 11 цифровой обработки, третий вход которого соединен с выходом первого блока АЦП 8, вход которого связан с выходом второго датчика 7 тока.The monitoring and control system consists of a voltage sensor 5, a first 6 and a second 7 current sensors, the first 8, the second 9 and the third 10 ADC blocks, a digital processing unit 11, a DAC block 12 and a PWM block 13. At the same time, a current sensor 7 is connected between the input integrating filter 3 and the output of the DC / DC converter 4 to an alternating current, the input of which is connected to the output of the PWM block 13, whose input is connected to the output of the DAC unit 12, the input of which is connected to the output of the digital processing unit 11. The voltage sensor 5 is connected by an input to the output of the electric power source 1, and the output is connected to the input of the second ADC unit 9, the output of the ADC unit 9 is connected to the first input of the digital processing unit 11. The output of the first current sensor 6 is connected to the input of the third ADC block 10, the output of which is connected to the second input of the digital processing unit 11, the third input of which is connected to the output of the first ADC block 8, the input of which is connected to the output of the second current sensor 7.

Блок 11 цифровой обработки включает k цифровых понижающих преобразователей 141-14k, (где k=n+1, n - число гармоник тока), причем вход первого 141 цифрового понижающего преобразователя является первым входом блока 11 цифровой обработки, а объединенные входы со второго по k-й 142-14k цифровых понижающих преобразователей являются вторым входом блока 11 цифровой обработки. Выход первого 141 цифрового понижающего преобразователя подключен ко входу первого 151 из k фазовых детекторов, выходы цифровых понижающих преобразователей со второго 142 по k-й 14k, подключены ко входам соответственно второго фазового 152 и первого амплитудного 161 детекторов и k-го фазового 15k и n-го амплитудного 16n детекторов. Выход первого 151 фазового детектора подключен к первому входу первого 171 синтезатора, второй вход которого объединен с первым входом второго 172 синтезатора и подключен к выходу первого 161 амплитудного детектора, выход второго 152 фазового детектора подключен ко второму входу второго 172 синтезатора, а выходы амплитудных детекторов со второго по n-ый 162 по 16n и фазовых детекторов с третьего 153 по k-й 15k подключены соответственно к первому и второму входам соответствующих с третьего 173 по n-й 17n синтезаторов. Выход первого 171 синтезатора подключен к точке соединения первого входа первого 181 и второго входа второго 182 сумматоров, выход второго 172 синтезатора подключен к точке соединения первого входа второго 182 и второго входа третьего 183 сумматоров, а также к соответствующему входу селектора 19, а выходы с третьего 173 по k-й 17k, синтезаторов подключены к соответствующим входам четвертого 184 сумматора, к еще одному входу которого подключен выход третьего 183 сумматора, соединенный также с соответствующим входом селектора 19, к другим соответствующим входам которого подключены соответственно выход четвертого 184 сумматора, выходы с третьего 173 по k-й 17k синтезаторов и выходы первого 181 и второго 182 сумматоров, а второй вход первого 181 и первый вход третьего 183 сумматоров подключены ко второму входу блока 11 цифровой обработки. Выход селектора 19 подключен к первому входу шестого 186 и ко второму входу пятого 185 сумматоров, второй вход шестого 186 сумматора является третьим входом блока 11 цифровой обработки, выход шестого 186 сумматора подключен к первому входу пятого 185 сумматора, выход которого является выходом блока 11 цифровой обработки. Первый датчик 6 тока включен на входе нагрузки 20.The digital processing unit 11 includes k digital buck converters 14 1 -14 k , (where k = n + 1, n is the number of current harmonics), and the input of the first 14 1 digital buck converter is the first input of the digital processing block 11, and the combined inputs with the second in k-th 14 2 -14 k digital step-down converters are the second input of block 11 digital processing. The output of the first 14 1 digital step-down converter is connected to the input of the first 15 1 of k phase detectors, the outputs of the digital step-down converters from the second 14 2 to the k-th 14 k are connected to the inputs of the second phase 15 2 and the first amplitude 16 1 of the detectors and k- th phase 15 k and nth amplitude 16 n detectors. The output of the first 15 1 phase detector is connected to the first input of the first 17 1 synthesizer, the second input of which is combined with the first input of the second 17 2 synthesizer and connected to the output of the first 16 1 amplitude detector, the output of the second 15 2 phase detector is connected to the second input of the second 17 2 synthesizer and the outputs of the amplitude detectors from the second to the nth 16 2 to 16 n and the phase detectors from the third 15 3 to the k-th 15 k are connected respectively to the first and second inputs of the corresponding from the third 17 3 to the n-th 17 n synthesizers. The output of the first 17 1 synthesizer is connected to the connection point of the first input of the first 18 1 and the second input of the second 18 2 adders, the output of the second 17 2 synthesizer is connected to the connection point of the first input of the second 18 2 and the second input of the third 18 3 adders, as well as to the corresponding input of the selector 19, and the outputs from the third 17 3 through the k-th 17 k of synthesizers are connected to the corresponding inputs of the fourth 18 4 adder, to another input of which the output of the third 18 3 adder is connected, also connected to the corresponding input of the selector 19, to the other the inputs of which are connected, respectively, the output of the fourth 18 4 adder, the outputs from the third 17 3 through the k-th 17 k synthesizers and the outputs of the first 18 1 and second 18 2 adders, and the second input of the first 18 1 and the first input of the third 18 3 adders are connected to the second the input of the block 11 digital processing. The output of the selector 19 is connected to the first input of the sixth 18 6 and to the second input of the fifth 18 5 adders, the second input of the sixth 18 6 adder is the third input of the digital processing unit 11, the output of the sixth 18 6 adder is connected to the first input of the fifth 18 5 adder, the output of which is the output of the block 11 digital processing. The first current sensor 6 is included at the input of the load 20.

Устройство компенсации искажений тока и реактивной мощности работает следующим образом: аналоговые сигналы с датчиков 7 и 6 тока, а также с датчика 5 напряжения поступают на блоки аналого-цифрового преобразования (блоки АЦП) 8, 9, 10, где преобразуются в цифровые сигналы, при этом либо в блоках АЦП 8, 9, 10 и ЦАП 12, либо в датчиках тока 6, 7 и напряжения 5 и в блоке 13 ШИМ могут быть включены согласующие устройства. С выходов блоков АЦП 8, 9, 10 цифровые сигналы поступают на первый, второй и третий входы блока 11 цифровой обработки, где происходит сбор информации об искажениях тока и реактивной мощности поступающей в сеть, вычисление и выбор сигнала компенсации и его коррекция по сигналу, поступающему с блока АЦП 8. Сформированный и откорректированный таким образом цифровой сигнал подается на блок цифроаналогового преобразования (блок ЦАП) 12, где преобразуется в аналоговый сигнал, который поступает на блок 13 ШИМ. В блоке ШИМ 13 посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) формируется сигнал управления. С выхода блока ШИМ 13 модулированный сигнал подается на преобразователь 4 постоянного тока в переменный. С выхода преобразователя 4 сигнал поступает на вход интегрирующего фильтра 3 и далее через блок 2 защиты и мягкого пуска (БЗМП) вводится в сеть.The device for compensating distortion of current and reactive power works as follows: analog signals from current sensors 7 and 6, as well as from voltage sensor 5, are supplied to analog-to-digital conversion units (ADC blocks) 8, 9, 10, where they are converted to digital signals, at This either in the ADC blocks 8, 9, 10 and DAC 12, or in the current sensors 6, 7 and voltage 5 and in the 13 block PWM matching devices can be included. From the outputs of the ADC units 8, 9, 10, digital signals are fed to the first, second, and third inputs of the digital processing unit 11, where information on distortions of the current and reactive power entering the network is collected, the compensation signal is calculated and selected, and its correction is made according to the signal received from the ADC block 8. The digital signal generated and corrected in this way is fed to the digital-to-analog conversion block (DAC block) 12, where it is converted into an analog signal, which is fed to the PWM block 13. In the PWM block 13, a control signal is generated by pulse width modulation (PWM). From the output of the PWM block 13, the modulated signal is supplied to the Converter 4 DC to AC. From the output of the Converter 4, the signal is fed to the input of the integrating filter 3 and then through the block 2 protection and soft start (BZMP) is input into the network.

Блок 11 цифровой обработки содержит k цифровых понижающих преобразователей 141-14k (ЦПП). На выходе ЦПП 142-14k появляются квадратурные составляющие (I/Q) для каждой из n гармонических составляющих тока (где k=n+1). В ЦПП 141 происходит аналогичное преобразование для первой гармоники напряжения. Далее в амплитудных 161-16n и фазовых 152-15k детекторах определяются амплитуды и начальные фазы каждой из n гармоник тока, а в фазовом детекторе 151 - начальная фаза первой гармоники напряжения. С выхода фазового детектора 151 и амплитудного детектора для первой гармоники тока 161 сигналы поступают на цифровой синтезатор 171, который формирует эталонный сигнал тока сети. Далее этот сигнал поступает на сумматор 181, где происходит вычисление сигнала полной компенсации всех искажений (гармонических и комбинационных составляющих) тока и реактивной мощности. Аналогично, на цифровые синтезаторы 172-17k, каждый из которых формирует гармонические составляющие тока (от 1-ой до n-ой гармоники), поступают соответствующие значения амплитуд и фаз, вычисленные в амплитудных 161-16n и фазовых 152-15k детекторах. С выходов цифровых синтезаторов 171 и 172 сигналы подаются на второй и первый входы сумматора 182 соответственно, где формируется сигнал для компенсации только реактивной мощности основной частоты. С выхода блока АЦП 10 и выхода цифрового синтезатора 172 сигналы поступают на первый и второй входы сумматора 183 соответственно, на выходе которого появляется сигнал для компенсации всех присутствующих в кривой тока сети искажений. Полученный на выходе сумматора 183 сигнал, а также сигналы высших гармонических составляющих, полученных в синтезаторах 173-17k подаются на сумматор 184, где происходит вычисление только комбинационной помехи.Block 11 digital processing contains k digital step-down converters 14 1 -14 k (DPC). At the output of the DSP 14 2 -14 k , quadrature components (I / Q) appear for each of the n harmonic components of the current (where k = n + 1). In the DSP 14 1 , a similar conversion occurs for the first voltage harmonic. Further, in the amplitude 16 1 -16 n and phase 15 2 -15 k detectors, the amplitudes and initial phases of each of the n current harmonics are determined, and in the phase detector 15 1 , the initial phase of the first voltage harmonic. From the output of the phase detector 15 1 and the amplitude detector for the first harmonic of the current 16 1, the signals are fed to a digital synthesizer 17 1 , which generates a reference current signal of the network. Then this signal is fed to the adder 18 1 , where the signal is calculated to completely compensate for all distortions (harmonic and combination components) of the current and reactive power. Similarly, digital synthesizers 17 2 -17 k , each of which forms harmonic components of the current (from the 1st to the n-th harmonic), receive the corresponding values of the amplitudes and phases calculated in the amplitude 16 1 -16 n and phase 15 2 - 15 k detectors. From the outputs of the digital synthesizers 17 1 and 17 2, the signals are fed to the second and first inputs of the adder 18 2, respectively, where a signal is generated to compensate only the reactive power of the fundamental frequency. From the output of the ADC block 10 and the output of the digital synthesizer 17 2, the signals are supplied to the first and second inputs of the adder 18 3, respectively, at the output of which a signal appears to compensate for all distortions present in the current curve of the network. The signal received at the output of the adder 18 3 , as well as the signals of the higher harmonic components obtained in the synthesizers 17 3 -17 k are fed to the adder 18 4 , where only the Raman interference is calculated.

Сигналы с сумматоров 181, 182, 183, 184 и синтезированные сигналы высших гармонических составляющих (от 1-ой до n-ой) подаются на селектор для выбора вариантов компенсации. На основании анализа сигналов селектор 19 выбирает варианты компенсации, либо по отдельности: компенсацию высших гармонических составляющих тока с возможностью выбора компенсации отдельных гармоник с полным или частичным подавлением; компенсацию комбинационных составляющих тока; компенсацию реактивной мощности, поступающей в сеть в широком диапазоне ее изменения и вне зависимости от характера нагрузки (индуктивного или емкостного) с возможностью регулирования степени компенсации, либо различные комбинации перечисленных вариантов.The signals from the adders 18 1 , 18 2 , 18 3 , 18 4 and the synthesized signals of the higher harmonic components (from the first to the n-th) are fed to the selector to select compensation options. Based on the analysis of the signals, the selector 19 selects compensation options, either individually: compensation of the higher harmonic components of the current with the ability to select the compensation of individual harmonics with full or partial suppression; compensation of combinational current components; compensation of reactive power entering the network in a wide range of its changes and regardless of the nature of the load (inductive or capacitive) with the possibility of regulating the degree of compensation, or various combinations of the above options.

Сигналы с выходов селектора 19 и блока АЦП 8 поступают на первый и второй входы соответственно сумматора 186 для определения ошибки между выходным сигналом селектора 19 и оцифрованным выходным сигналом преобразователя 4. Далее сигнал ошибки с выхода сумматора 186 поступает на первый вход сумматора 185, где алгебраически суммируется с выходным сигналом селектора 19, компенсируя тем самым искажения вносимые преобразователем 4. С выхода блока 11 цифровой обработки сигнал поступает на блок цифроаналогового преобразования 12, где преобразуется в аналоговый сигнал и далее поступает в блок ШИМ 13, с выхода которого подается на вход силовой части устройства. С выхода силовой части сформированный сигнал компенсации вводится в сеть.The signals from the outputs of the selector 19 and the ADC block 8 are fed to the first and second inputs of the adder 18 6, respectively, to determine the error between the output signal of the selector 19 and the digitized output signal of the converter 4. Next, the error signal from the output of the adder 18 6 is fed to the first input of the adder 18 5 , where it is algebraically summed with the output signal of the selector 19, thereby compensating for the distortions introduced by the converter 4. From the output of the digital processing unit 11, the signal goes to the digital-to-analog conversion unit 12, where it is converted to DEN signal and then supplied to the PWM unit 13, the output of which is input to the power part of the device. From the output of the power unit, the generated compensation signal is input into the network.

Как видим, результатом работы данного устройства является: обеспечение компенсации высших гармонических составляющих тока с возможностью выбора компенсации отдельных гармоник; компенсация комбинационных составляющих тока; компенсация реактивной мощности поступающей в сеть в широком диапазоне ее изменения и в не зависимости от характера нагрузки (индуктивного или емкостного) с возможностью регулирования степени компенсации; повышение точности компенсации. Перечисленные виды компенсаций могут выполняться как одновременно, так и совместно в различных комбинациях. Таким образом, применение устройства позволяет повысить качество электроэнергии и обеспечить эффективное решение проблемы электромагнитной совместимости потребителей.As you can see, the result of the operation of this device is: providing compensation for the higher harmonic components of the current with the ability to select compensation for individual harmonics; compensation of combinational current components; compensation of reactive power entering the network in a wide range of its changes and regardless of the nature of the load (inductive or capacitive) with the possibility of regulating the degree of compensation; increase the accuracy of compensation. The listed types of compensation can be performed both simultaneously and jointly in various combinations. Thus, the use of the device can improve the quality of electricity and provide an effective solution to the problem of electromagnetic compatibility of consumers.

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства.Consider an example of the execution of the blocks of the proposed device.

Преобразователь постоянного тока в переменный может быть выполнен на основе силовых IGBT-модулей: CM100DY-24NF…CM1400DU-24NF фирмы «Mitsubishi Electric» или FF650R171E4…FF1000R171E4 фирмы «Infineon» с накопителем энергии (конденсатором), по схемам, приведенным в аналогах и прототипе. Блок защиты и мягкого пуска (БЗМП) содержит быстродействующие предохранители, контактор и балластное сопротивление. Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) может быть выполнен на контроллерах типа: 1114ЕУ 4, TL 493, TL 494, TL 495, TDA 16831. В качестве датчиков тока и датчиков напряжения в зависимости от мощности нагрузки могут использоваться датчики тока ДТТ-01…ДТТ-09 или LT4000-S…LT 10000-S и датчики напряжения типа ДН 350Н3, ДН 324НЗ, ACV. АЦП и ЦАП могут быть выполнены на микросхемах AD7760 и AD760 соответственно фирмы «Analog Devices». Согласующие устройства могут содержать усилители типа SGA фирмы «Sirenza», аттенюаторы марки DAT-31R5-SN, согласующие цепи на RC-элементах, фильтры, трансформаторы фирмы «Mini-Circuits» и могут или входить в соответствующие блоки ШИМ, АЦП, ЦАП, датчики тока, датчик напряжения, или могут быть выполнены отдельно. Интегрирующий фильтр представляет собой ФНЧ на LC-элементах. Блок цифровой обработки может быть выполнен на ПЛИС (FPGA) EP2C20…50 фирмы «Альтера».A DC to AC converter can be made on the basis of IGBT power modules: CM100DY-24NF ... CM1400DU-24NF from Mitsubishi Electric or FF650R171E4 ... FF1000R171E4 from Infineon with an energy storage (capacitor), according to the schemes shown in the analogs and prototype . The protection and soft start block (BZMP) contains high-speed fuses, a contactor and ballast. Pulse-width modulator (PWM) can be performed on controllers of the type: 1114ЕУ 4, TL 493, TL 494, TL 495, TDA 16831. Current sensors and voltage sensors depending on the load power can be used current sensors DTT-01 ... DTT -09 or LT4000-S ... LT 10000-S and voltage sensors such as DN 350N3, DN 324NZ, ACV. ADC and DAC can be performed on AD7760 and AD760 microchips, respectively, from Analog Devices. Matching devices may contain Sirenza-type SGA amplifiers, DAT-31R5-SN brand attenuators, matching circuits on RC elements, filters, Mini-Circuits transformers and can either be included in the corresponding PWM, ADC, DAC, sensors current, voltage sensor, or can be performed separately. The integrating filter is a low-pass filter on LC elements. The digital processing unit can be performed on the FPGA EP2C20 ... 50 from Altera.

Claims (3)

1. Устройство компенсации искажений тока и реактивной мощности, содержащее силовую часть и систему контроля и управления, при этом в силовую часть входит преобразователь постоянного тока в переменный, выполненный на основе IGBT-инвертора, с накопителем энергии в виде конденсатора, включенного на стороне постоянного тока преобразователя, и интегрирующий фильтр, связанный с выводами переменного тока упомянутого преобразователя и включенный через блок защиты и мягкого пуска (БЗМП) в сеть, а система контроля и управления содержит первый и второй датчики тока, причем первый датчик тока включен на входе нагрузки, а второй датчик тока включен между выходом преобразователя постоянного тока в переменный и входом интегрирующего фильтра, блок ШИМ, в котором имеется широтно-импульсный модулятор (ШИМ), отличающееся тем, что в систему контроля и управления введены датчик напряжения, первый, второй и третий блоки аналого-цифрового преобразования (блоки АЦП), блок цифровой обработки, блок цифроаналогового преобразования (блок ЦАП), при этом датчик напряжения входом подключен к выходу источника электроэнергии, а выходом - ко входу второго блока АЦП, выход которого соединен с первым входом блока цифровой обработки, ко второму входу которого подключен выход третьего блока АЦП, вход которого соединен с выходом первого датчика тока, выход второго датчика тока подключен ко входу первого блока АЦП, выход которого подключен к третьему входу блока цифровой обработки, выход которого соединен со входом блока ЦАП, выход которого соединен со входом блока ШИМ, выход которого подключен ко входу преобразователя постоянного тока в переменный, при этом блок цифровой обработки содержит k цифровых понижающих преобразователей (ЦПП), вход первого из которых является первым входом блока цифровой обработки, а его выход соединен со входом первого из k фазовых детекторов, выход которого подключен к первому входу первого из k синтезаторов, выход которого соединен со входами первого и второго сумматоров, входы со второго по k-й цифровых понижающих преобразователей объединены и являются вторым входом блока цифровой обработки, а их выходы подключены ко входам соответствующих с первого по n-й амплитудного и со второго по k-й фазового детекторов (где k=n+1, n - число гармоник тока), выходы которых подключены к первому и второму входам соответствующего со второго по k-й синтезаторов, причем выход первого амплитудного детектора связан также со вторым входом первого синтезатора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход второго синтезатора соединен со вторым входом второго сумматора, первым входом третьего сумматора и с соответствующим входом селектора, а выходы с третьего по k-й синтезаторов подключены к соответствующим входам четвертого сумматора, которые также связаны с соответствующими входами селектора, к другим соответствующим входам которого подключены выходы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, причем выход третьего сумматора соединен также с соответствующим входом четвертого сумматора, а второй вход первого сумматора соединен со вторым входом третьего сумматора и со вторым входом блока цифровой обработки, выход селектора соединен с первыми входами последовательно соединенных шестого и пятого сумматоров, при этом второй вход шестого сумматора является третьим входом блока цифровой обработки, выходом которого является выход пятого сумматора.1. A device for compensating distortion of current and reactive power, comprising a power unit and a monitoring and control system, wherein the power unit includes a DC to AC converter based on an IGBT inverter with an energy storage device in the form of a capacitor connected on the DC side a converter, and an integrating filter connected to the AC terminals of the aforementioned converter and connected through the protection and soft start block (BZMP) to the network, and the monitoring and control system contains the first and second oh current sensors, and the first current sensor is connected to the input of the load, and the second current sensor is connected between the output of the DC / AC converter and the input of the integrating filter, a PWM unit in which there is a pulse-width modulator (PWM), characterized in that in the system a monitoring and control unit introduced a voltage sensor, the first, second and third blocks of analog-to-digital conversion (ADC blocks), a digital processing block, a digital-to-analog conversion block (DAC block), while the voltage sensor is connected to the source output by the input power, and the output to the input of the second ADC block, the output of which is connected to the first input of the digital processing unit, the second input of which is connected to the output of the third ADC block, the input of which is connected to the output of the first current sensor, the output of the second current sensor is connected to the input of the first block ADC, the output of which is connected to the third input of the digital processing unit, the output of which is connected to the input of the DAC unit, the output of which is connected to the input of the PWM block, the output of which is connected to the input of the DC / AC converter and the digital processing unit contains k digital step-down converters (DPC), the input of the first of which is the first input of the digital processing unit, and its output is connected to the input of the first of k phase detectors, the output of which is connected to the first input of the first of k synthesizers, the output of which is connected to the inputs of the first and second adders, the inputs from the second to the k-th digital step-down converters are combined and are the second input of the digital processing unit, and their outputs are connected to the inputs of the corresponding from the first about the nth amplitude and second to kth phase detectors (where k = n + 1, n is the number of current harmonics), the outputs of which are connected to the first and second inputs of the corresponding second to kth synthesizers, and the output of the first amplitude the detector is also connected to the second input of the first synthesizer, the output of which is connected to the first inputs of the first and second adders, the output of the second synthesizer is connected to the second input of the second adder, the first input of the third adder and the corresponding input of the selector, and the outputs from the third to the kth synthesizers under are connected to the corresponding inputs of the fourth adder, which are also connected to the corresponding inputs of the selector, the outputs of the first, second, third and fourth adders are connected to the other corresponding inputs, the output of the third adder is also connected to the corresponding input of the fourth adder, and the second input of the first adder is connected to the second input of the third adder and with the second input of the digital processing unit, the output of the selector is connected to the first inputs of the sixth and fifth sums connected in series trench, wherein the second input of the sixth adder the third input of the digital processing unit, the output of which is the output of the fifth adder. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит согласующие устройства, каждое из которых включено на входах первого, второго и третьего АЦП и выходе ЦАП.2. The device according to claim 1, characterized in that it contains matching devices, each of which is included at the inputs of the first, second and third ADCs and the output of the DAC. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит согласующие устройства, каждое из которых включено на выходах первого и второго датчиков тока, датчика напряжения, а также на входе блока ШИМ. 3. The device according to claim 1, characterized in that it contains matching devices, each of which is included at the outputs of the first and second current sensors, voltage sensors, and also at the input of the PWM block.
RU2009103147/09A 2009-01-26 2009-01-26 Compensation device for current distortions and reactive power RU2393609C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103147/09A RU2393609C1 (en) 2009-01-26 2009-01-26 Compensation device for current distortions and reactive power

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103147/09A RU2393609C1 (en) 2009-01-26 2009-01-26 Compensation device for current distortions and reactive power

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2393609C1 true RU2393609C1 (en) 2010-06-27

Family

ID=42683825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009103147/09A RU2393609C1 (en) 2009-01-26 2009-01-26 Compensation device for current distortions and reactive power

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393609C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103257587A (en) * 2013-03-29 2013-08-21 国家电网公司 Filter switching control simulation device
RU2747212C2 (en) * 2019-05-16 2021-04-29 Александр Михайлович Косолапов Current transformer with active correction
RU2758445C1 (en) * 2021-03-02 2021-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Керченский государственный морской технологический университет" Active harmonic filter with automatic adjustment to periodic variable load

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103257587A (en) * 2013-03-29 2013-08-21 国家电网公司 Filter switching control simulation device
CN103257587B (en) * 2013-03-29 2015-12-16 国家电网公司 A kind of wave filter switching control imitation device
RU2747212C2 (en) * 2019-05-16 2021-04-29 Александр Михайлович Косолапов Current transformer with active correction
RU2758445C1 (en) * 2021-03-02 2021-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Керченский государственный морской технологический университет" Active harmonic filter with automatic adjustment to periodic variable load

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5421904B2 (en) Prediction scheme and inductive inverter topology for step wave power converter
CN103296693B (en) Method and apparatus for controlling a grid-connected converter
Angulo et al. Level-shifted PWM for cascaded multilevel inverters with even power distribution
US9490724B2 (en) Methods for controlling electrical inverters and electrical inverters and systems using the same
Manoharan et al. A PV power conditioning system using nonregenerative single-sourced trinary asymmetric multilevel inverter with hybrid control scheme and reduced leakage current
US9531292B2 (en) Arrangement, method and computer program product concerned with tapping of power from a DC power line to an AC power line
KR101476099B1 (en) Hybrid transformerless uninterruptible power supply using 3-level power converter
Busarello et al. Design procedure for a digital proportional-resonant current controller in a grid connected inverter
KR20200075136A (en) Charging apparatus capable of reducing low frequency leakage current
RU2393609C1 (en) Compensation device for current distortions and reactive power
US10205407B2 (en) Inverter device, energy storage system and method of controlling an inverter device
Jung et al. Soft switching boost converter for photovoltaic power generation system
Shawky et al. Selective harmonic compensation of three phase grid tied SEPIC based differential inverter
Buzzio et al. A current-source DC-AC converter and control strategy for grid-connected PV applications
KR100707081B1 (en) Apparatus and method for controlling instantaneous current
Kang et al. Multilevel inverter employing cascaded transformers
RU126529U1 (en) ACTIVE CURRENT FILTER
WO2010061392A1 (en) Apparatus and method for processing power signals
EP2613433A1 (en) Three level inverter modulation
Linca et al. Indirect current control algorithm implementation for an active filtering system using constant switching frequency hysteresis controllers
US20170214333A1 (en) Alternating current to direct current converter
Akihiro et al. Unbalanced load compensation for solid-state transformer using smoothing capacitors of cascaded h-bridges as energy buffer
Kalla Sliding reinforced competitive learning scheme for voltage and frequency regulation of diesel engine driven standalone single-phase generators
RU2392727C1 (en) Voltage stabilisation device
RU2458381C2 (en) Single-phase active electric filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150127