RU2435272C1 - Method to increase efficiency of power usage (version 3) - Google Patents

Method to increase efficiency of power usage (version 3) Download PDF

Info

Publication number
RU2435272C1
RU2435272C1 RU2010134099/07A RU2010134099A RU2435272C1 RU 2435272 C1 RU2435272 C1 RU 2435272C1 RU 2010134099/07 A RU2010134099/07 A RU 2010134099/07A RU 2010134099 A RU2010134099 A RU 2010134099A RU 2435272 C1 RU2435272 C1 RU 2435272C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
current
load
extracted
power
Prior art date
Application number
RU2010134099/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владимирович Устименко (RU)
Игорь Владимирович Устименко
Original Assignee
Игорь Владимирович Устименко
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 Игорь Владимирович Устименко filed Critical Игорь Владимирович Устименко
Priority to RU2010134099/07A priority Critical patent/RU2435272C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2435272C1 publication Critical patent/RU2435272C1/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
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: from a power flow extracted by an active-inductive load, by means of a fully controllable transistor PWM rectifier, an inductive component is extracted, individually or jointly with the energy of harmonics of the main frequency, as an equivalent energy of sequence of unipolar, periodically repeating width-modulated pulses of current, duration of which changes according to the law of change of envelope of current extracted from the power system, and after conversion into DC energy, it is recycled, by means of its usage for load supply.
EFFECT: reduction of non-efficient losses in flow of power system capacity.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения эффективности использования электроэнергии, посредством снижения в потоке мощности энергосистемы непроизводительных потерь.The invention relates to electrical engineering and can be used to increase energy efficiency, by reducing unproductive losses in the power flow of a power system.

Известен способ компенсации реактивной «мощности» (1), принятый в качестве аналога, при осуществлении которого индуктивная составляющая тока, генерируемая нелинейной нагрузкой, компенсируется емкостным током батарей конденсаторов (БК). Известный способ - аналог обладает недостатками, главными из которых являются зависимость реактивной мощности, генерируемой БК, от напряжения и их чувствительность к искажениям формы питающего напряжения. При этом имеет место малый срок службы БК и их недостаточная электрическая прочность.A known method of compensating reactive "power" (1), adopted as an analogue, in which the inductive component of the current generated by the nonlinear load is compensated by the capacitive current of the capacitor banks (BC). The known method - the analogue has disadvantages, the main of which are the dependence of the reactive power generated by the BC, on the voltage and their sensitivity to distortion of the shape of the supply voltage. In this case, there is a short service life of the battery and their insufficient electrical strength.

Известен способ (2) повышения качества электроэнергии, принятый в качестве прототипа, при осуществлении которого из потока мощности, отбираемого неактивной нагрузкой, извлекают часть энергии, обуславливающую ее непроизводительные потери, и после преобразования, используют для «заряда аккумуляторных батарей, от которых питаются электроустановки постоянного тока, а также инверторы, от которых питаются электроустановки переменного тока и (или) с помощью которых электрическая энергия возвращается обратно в электрическую сеть, а также утилизируют в электроустановках, для которых качество электрической энергии не является значимым (различные электронагреватели)». В известном способе не предусмотрена компенсация реактивной «мощности», и, таким образом, имеют место непроизводительные потери энергии, обусловленные реактивными токами.The known method (2) to improve the quality of electricity, adopted as a prototype, in which a part of the energy that causes its unproductive losses is extracted from the power flow, which is taken as an inactive load, and after conversion, it is used to “charge the batteries from which the electrical installations are powered current, as well as inverters, from which electrical installations of alternating current are fed and (or) with the help of which electric energy is returned back to the electric network, as well as iziruyut in electrical systems, for which the power quality is not significant (different heaters). " In the known method, compensation for reactive “power” is not provided, and thus, unproductive energy losses due to reactive currents occur.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности использования электроэнергии.The problem solved by the invention is to increase the efficiency of electricity use.

Это достигается тем, что согласно предложенному способу, из потока мощности, отбираемого активно-индуктивной нагрузкой, его индуктивную составляющую, величина которой равна заранее заданной или меньше нее, извлекают соответственно: или индивидуально, или совместно с энергией основной гармоники, в виде эквивалентной энергии последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, длительность которых изменяется по закону изменения извлекаемого тока, и утилизируют, посредством ее использования для питания нагрузки постоянного тока.This is achieved by the fact that according to the proposed method, from the power flux taken by the active-inductive load, its inductive component, the value of which is equal to a predetermined or less than it, is extracted, respectively: either individually or together with the fundamental energy, in the form of an equivalent sequence energy unipolar, periodically repeating pulse-width modulated current pulses, the duration of which varies according to the law of change of the extracted current, and utilize, by means of it used ia to power the DC load.

На чертеже представлена схема, поясняющая сущность заявленного способа.The drawing shows a diagram explaining the essence of the claimed method.

При этом введены следующие обозначения:The following notation is introduced:

1 - энергосистема1 - power system

2 - датчик тока нагрузки2 - load current sensor

3 - полностью управляемый транзисторный ШИМ-выпрямитель3 - fully controlled transistor PWM rectifier

4 - емкостный накопитель4 - capacitive storage

5 - датчик питающего напряжения5 - voltage sensor

6 - нелинейная нагрузка6 - nonlinear load

7 - блок формирования логического сигнала7 - block generating a logical signal

8 - блок формирования модулирующего сигнала8 - block generating a modulating signal

9 - нагрузка постоянного тока9 - DC load

10 - датчик напряжения10 - voltage sensor

11 - блок управления сигналом основной частоты11 - control unit signal of the main frequency

12 - фильтр гармоники тока основной частоты12 - harmonic filter of the fundamental frequency current

13 - смеситель13 - mixer

Суть способа заключается в следующем. Как известно, в энергосети, при питании от нее активно-индуктивных нагрузок, в течение четверти периода знак мгновенной мощности изменяется на противоположный. Это связано с тем, что часть энергии, запасенная в магнитном поле реактивной нагрузки, возвращается назад в источник в виде реактивного тока. В этом случае, протекание реактивного тока обеспечивается ЭДС самоиндукции. При этом знаки питающего напряжения и ЭДС самоиндукции, как известно, противоположны. Отрицательный эффект, связанный с реактивными токами, заключается в дополнительных непроизводительных потерях энергии в энергосистеме. В заявленном способе, задача повышения эффективности использования электроэнергии решается путем снижения ее непроизводительных потерь. При этом предлагается извлекать из потока энергии, используемого активно-индуктивной нагрузкой, индуктивную составляющую и утилизировать, посредством ее использования для питания нагрузки постоянного тока.The essence of the method is as follows. As you know, in a power grid, when active-inductive loads are supplied from it, during a quarter of a period the sign of instantaneous power changes to the opposite. This is due to the fact that part of the energy stored in the magnetic field of the reactive load returns back to the source in the form of reactive current. In this case, the flow of reactive current is provided by the self-induction EMF. In this case, the signs of the supply voltage and EMF of self-induction, as is known, are opposite. The negative effect associated with reactive currents is the additional unproductive energy losses in the power system. In the claimed method, the task of increasing the efficiency of energy use is solved by reducing its unproductive losses. At the same time, it is proposed to extract from the energy flow used by the active-inductive load the inductive component and utilize it by using it to power the DC load.

Задача извлечения индуктивной составляющей решается посредством полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя, построенного на IGBT модулях. Протекание индуктивной составляющей тока через каждое из плеч полностью управляемого транзисторного выпрямителя обеспечивается, в каждом полупериоде питающего напряжения, действием ЭДС самоиндукции. При этом транзисторы каждого из плеч управляемого моста открываются на время, в течение которого в энергосистеме протекает индуктивная составляющая тока. Использование IGBT-транзисторов, при выпрямлении тока, позволяет использовать их управляющие свойства относительно токов. Управление транзисторами осуществляют посредством модулирующего сигнала с заданными характеристиками. При этом в случае, если мощность, необходимая нагрузке постоянного тока, меньше или равна извлекаемой из энергосистемы индуктивной составляющей мощности, извлечением ее тока управляют посредством модулирующего сигнала, который предварительно формируют как результат сравнения знаков двух его составляющих, - аналоговой, пропорциональной току, отбираемому активно-индуктивной нагрузкой, и составляющей, которую в случае равенства знаков сравниваемых: напряжения, питающего нагрузку, и напряжения, пропорционального упомянутой аналоговой составляющей, - формируют в виде логического сигнала. В случае если величина мощности, необходимой упомянутой нагрузке постоянного тока, превышает величину извлекаемой мощности индуктивной составляющей, - из энергосистемы, дополнительно, извлекают мощность гармоники основной частоты, в доле, равной мощности, недостающей нагрузке постоянного тока. При этом управление работой транзисторного выпрямителя осуществляют посредством модулирующего сигнала, включающего, в том числе, две составляющие, одну из которых формируют описанным выше способом, а другую формируют пропорционально гармонике тока основной частоты. Таким образом, из энергосистемы извлекается, как индуктивная составляющая мощности, возвращаемая в энергосистему активно-индуктивной нагрузкой, так и дополнительная мощность гармоники основной частоты, в долях, необходимых для осуществления заявленного способа. При этом, осуществляется избирательное выпрямление только той составляющей тока, которая задается сигналом управления. На выходе управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя присутствует последовательность однополярных периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, энергия которых, за период их повторения, эквивалентна (в зависимости от соотношения энергий - извлекаемой из энергосистемы индуктивной составляющей энергии, и энергии, необходимой нагрузке постоянного тока): или извлекаемой индуктивной составляющей энергии, или сумме энергий - извлекаемой индуктивной составляющей энергии и доле дополнительной энергии гармоники основной частоты, недостающей для нормального функционирования нагрузки постоянного тока. Таким образом, вся индуктивная составляющая энергии, извлекаемая из потока мощности энергосистемы, расходуется на питание нагрузки постоянного тока, а в случае, если этой энергии недостаточно, т.е. если ее величина меньше величины энергии, необходимой для питания упомянутой нагрузки, то дополнительно используют энергию гармоники основной частоты. При этом контур, в котором замыкается реактивная составляющая, генерируемая нагрузкой, ограничивается точкой подсоединения устройства, обеспечивающего ее извлечение, и энергосистема, таким образом, разгружается от индуктивной составляющей тока.The inductive component extraction problem is solved by means of a fully controlled transistor PWM rectifier built on IGBT modules. The flow of the inductive component of the current through each of the arms of a fully controlled transistor rectifier is ensured, in each half-cycle of the supply voltage, by the action of the self-induction EMF. In this case, the transistors of each of the arms of the controlled bridge open for a time during which the inductive component of the current flows in the power system. The use of IGBT-transistors, when rectifying the current, allows you to use their control properties relative to currents. Transistors are controlled by a modulating signal with predetermined characteristics. In this case, if the power required by the DC load is less than or equal to the inductive component of the power extracted from the power system, the extraction of its current is controlled by a modulating signal, which is preliminarily generated as a result of comparing the signs of its two components, an analogue proportional to the current taken actively -inductive load, and component, which in case of equality of signs compared: voltage supplying the load, and voltage proportional to the mentioned analog with stavlyayuschey - formed into a logic signal. If the amount of power required by the aforementioned DC load exceeds the amount of extractable power of the inductive component, the harmonic power of the fundamental frequency is additionally extracted from the power system, in a fraction equal to the power missing from the DC load. In this case, the operation of the transistor rectifier is controlled by a modulating signal, including, inter alia, two components, one of which is formed as described above, and the other is formed in proportion to the harmonic of the current of the fundamental frequency. Thus, from the power system, both the inductive component of the power returned to the power system by the active-inductive load is extracted, as well as the additional harmonic power of the fundamental frequency, in parts necessary for the implementation of the claimed method. In this case, selective rectification of only the current component that is specified by the control signal is carried out. At the output of a controlled transistor PWM rectifier, there is a sequence of unipolar periodically repeating pulse-width modulated current pulses, the energy of which, for the period of their repetition, is equivalent (depending on the ratio of energies - the inductive component of energy extracted from the power system and the energy required by the DC load): or the extracted inductive component of energy, or the sum of the energies - the extracted inductive component of energy and the proportion of the additional energy of the harmonics of the basics th frequency deficient for normal operation of the DC load. Thus, the entire inductive component of the energy extracted from the power flow of the power system is consumed to power the DC load, and if this energy is insufficient, i.e. if its value is less than the amount of energy needed to power the aforementioned load, then the harmonic energy of the fundamental frequency is additionally used. In this case, the circuit in which the reactive component generated by the load is closed is limited by the connection point of the device providing its extraction, and the power system is thus unloaded from the inductive component of the current.

Рассмотрим пример осуществления способа. Предварительно, ориентировочно оценивают реактивную составляющую мощности, возвращаемую в энергосистему активно-индуктивной нагрузкой, и соотносят ее с мощностью, необходимой для питания одной или нескольких имеющихся нагрузок постоянного тока. Режим несоответствия мощностей: извлекаемой из энергосистемы и требуемой нагрузке постоянного тока отслеживается по факту снижения напряжения в емкостном накопителе 4, посредством датчика напряжения 10. При этом в случае, если мощность, необходимая нагрузке постоянного тока, больше мощности, извлекаемой из энергосистемы, блоком 5 формируется сигнал на дополнительный отбор из энергосистемы недостающей мощности, в виде мощности гармоники основной частоты, в доле, необходимой упомянутой нагрузке для ее нормальной работы. При этом если индуктивная составляющая мощности, извлекаемая из энергосистемы, больше или близка к мощности, необходимой для нормального функционирования имеющихся нагрузок постоянного тока, о чем свидетельствует соответствие напряжения в блоке 4 заданной величине, энергию индуктивной составляющей утилизируют самостоятельно, посредством ее использования для питания нагрузки постоянного тока. В соответствии с заявленным способом, в этом случае, процесс утилизации осуществляют следующим образом.Consider an example implementation of the method. Preliminarily, the reactive component of the power returned to the power system by the active-inductive load is tentatively estimated and correlated with the power necessary to power one or more of the available DC loads. The power mismatch mode: extracted from the power system and the required DC load is monitored by the fact that the voltage in the capacitive storage 4 decreases, by means of a voltage sensor 10. In this case, if the power required by the DC load is greater than the power extracted from the power system, block 5 is formed a signal for additional selection from the power system of the missing power, in the form of harmonic power of the fundamental frequency, in a fraction necessary for the mentioned load for its normal operation. Moreover, if the inductive component of the power extracted from the power system is greater than or close to the power necessary for the normal functioning of the existing DC loads, as evidenced by the correspondence of the voltage in unit 4 to a predetermined value, the energy of the inductive component is disposed of independently by using it to power the DC load current. In accordance with the claimed method, in this case, the disposal process is as follows.

Активно-индуктивная нагрузка 6 отбирает из энергосистемы вместе активной, индуктивную составляющую энергии. При этом, последняя загружает энергосистему реактивным током. Посредством датчика тока 2 и датчика питающего напряжения 6, формируют пропорциональные им сигналы. При этом на выходе датчика тока 2, сигнал, пропорциональный индуктивному току, генерируемому нагрузкой 6, отстает от напряжения на некоторый угол, определяющий коэффициент мощности в энергосистеме. В блоке формирования логического сигнала 7 сравниваются знаки поступающих на его входы, с выходов датчика тока 2 и датчика питающего напряжения 5, сигналов, и на его выходе формируется цифровая последовательность нулей и единиц, причем при совпадении знаков сигналов, пропорциональных току и напряжению, на выходе блока 7 формируется логическая единица, а в остальных случаях - логический ноль. Таким образом, логическая единица соответствует той части периода, в течение которого нагрузка 6 отбирает из энергосистемы активную мощность. Далее, сигнал с выхода блока 7 поступает на один из входов блока формирования модулирующего сигнала 8, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный току, отбираемому нагрузкой 6. Таким образом, в те моменты, в течение которых логический ноль, поступающий с выхода блока 7, совпадает на входе блока 8 с положительной полуволной, отбираемого нагрузкой 6 - тока, на выходе блока 8 формируются модулирующие импульсы напряжения, пропорциональные индуктивной составляющей тока, отбираемого нагрузкой 6, и синфазные по отношению к ней. С выхода блока 8 сформированные упомянутые модулирующие импульсы напряжения поступают на один из входов смесителя 13, на втором входе которого сигнал отсутствует, ввиду его блокировки блоком управления сигналом основной частоты 11. В течение времени действия импульсов напряжения, сформированных блоками 8 и 13, на управляющих входах полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя 3, питание последнего осуществляется за счет ЭДС самоиндукции. Таким образом, посредством управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя 3, осуществляется извлечение индуктивной составляющей тока, отбираемого активно-индуктивной нагрузкой 6, в форме, способствующей ее накоплению. При этом на его выходе формируются последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, энергия которых, за период их повторения, эквивалентна извлекаемой из энергосистемы индуктивной составляющей тока, а их длительность изменяется по закону изменения огибающей упомянутой индуктивной составляющей, которая посредством накопителя энергии 4, преобразуется в энергию постоянного тока, используемую для питания нагрузки 9.Active-inductive load 6 selects from the power system together the active, inductive component of the energy. In this case, the latter loads the power system with reactive current. By means of a current sensor 2 and a supply voltage sensor 6, signals proportional to them are formed. At the same time, at the output of the current sensor 2, the signal proportional to the inductive current generated by the load 6 lags the voltage by a certain angle, which determines the power factor in the power system. In the block of formation of the logical signal 7, the signs of the inputs arriving at its inputs, from the outputs of the current sensor 2 and the sensor of the supply voltage 5, signals are compared, and a digital sequence of zeros and ones is generated at its output, and if the signs of the signals are proportional to the current and voltage, the output block 7 is formed by a logical unit, and in other cases - a logical zero. Thus, the logical unit corresponds to that part of the period during which the load 6 selects active power from the power system. Further, the signal from the output of block 7 is supplied to one of the inputs of the block for generating the modulating signal 8, the second input of which receives a signal proportional to the current taken by the load 6. Thus, at those moments during which a logical zero coming from the output of block 7 , coincides at the input of block 8 with the positive half-wave selected by the load of 6 current, modulating voltage pulses are generated at the output of block 8, which are proportional to the inductive component of the current taken by load 6 and in-phase with respect to it. From the output of block 8, the generated modulating voltage pulses are supplied to one of the inputs of the mixer 13, at the second input of which there is no signal, due to its blocking by the control unit of the main frequency signal 11. During the duration of the voltage pulses generated by blocks 8 and 13, at the control inputs fully controlled transistor PWM rectifier 3, the power of the latter is due to the EMF of self-induction. Thus, by means of a controlled transistor PWM rectifier 3, the inductive component of the current selected by the active-inductive load 6 is extracted in a form that contributes to its accumulation. At the same time, at its output, sequences of unipolar, periodically repeating pulse-width modulated current pulses are formed, the energy of which, for the period of their repetition, is equivalent to the inductive component of the current extracted from the power system, and their duration varies according to the law of the envelope of the mentioned inductive component, which is stored through the energy storage is converted into direct current energy used to power the load 9.

Как уже было отмечено, данный случай соответствует факту дефицита энергии высшей доминирующей гармоники, необходимой для питания нагрузки постоянного тока 9. При этом величина напряжения в емкостном накопителе 4 равна заданному значению, и на выходе датчика напряжения 10 формируется сигнал, блокирующий прохождение сигнала, эквивалентного току основной гармоники, сформированного цепочкой, состоящей из блоков 12 и 11, на второй вход смесителя 13. При этом посредством полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя 3, из энергосистемы отбирается только индуктивная составляющая энергии.As already noted, this case corresponds to the fact that the energy of the highest dominant harmonic is deficient, which is necessary to power the DC load 9. The voltage in the capacitive storage 4 is equal to the specified value, and a signal is generated at the output of the voltage sensor 10, blocking the passage of a signal equivalent to current the main harmonic formed by a chain consisting of blocks 12 and 11 to the second input of the mixer 13. Moreover, by means of a fully controlled transistor PWM rectifier 3, from the power system from only the inductive component of the energy is taken.

В случае если энергии индуктивной составляющей недостаточно для питания нагрузки постоянного тока 9, формирование сигнала, управляющего работой транзисторного ШИМ-выпрямителя 3, осуществляют следующим образом. Сигнал, эквивалентный индуктивному току, отбираемому нагрузкой 6, и сформированный описанным выше способом, поступает на один из входов смесителя 13, на второй вход которого, с выхода блока управления сигналом основной частоты 11, работой которого управляют посредством сигнала, сформированного датчиком напряжения 10 и характеризующего степень использования извлеченной из энергосистемы индуктивной составляющей энергии - нагрузкой постоянного тока 9, поступает сигнал, эквивалентный току гармоники основной частоты и сформированный посредством цепочки, состоящей из датчика тока нагрузки 2 и фильтра гармоники тока основной частоты 12. Рассматриваемый режим несоответствия мощностей нагрузки постоянного тока 9 и индуктивной составляющей энергии, используемой для ее питания, определяемый по факту снижения напряжения в емкостном накопителе 4, меньше заданного. В этом случае, на выходе датчика напряжения 10 формируется сигнал, управляющий работой блока управления сигналом основной частоты 11, поступающий на его управляющий вход и разрешающий прохождение через него сигнала, эквивалентного току гармоники основной частоты с выхода фильтра гармоники тока основной частоты 12 на второй вход смесителя 13, осуществляющего управление транзисторным ШИМ-выпрямителем 3, посредством которого из энергосистемы полностью извлекается индуктивная составляющая энергии, и, доля энергии гармоники основной частоты, недостающая нагрузке постоянного тока 9 для нормальной работы.If the energy of the inductive component is not enough to power the DC load 9, the formation of the signal that controls the operation of the transistor PWM rectifier 3 is as follows. The signal equivalent to the inductive current taken by the load 6, and generated by the method described above, is fed to one of the inputs of the mixer 13, the second input of which, from the output of the control unit of the main frequency signal 11, whose operation is controlled by a signal generated by the voltage sensor 10 and characterizing the degree of use of the inductive component of the energy extracted from the power system — a DC load of 9 — a signal is received that is equivalent to the harmonic current of the fundamental frequency and generated by tion chain consisting of a load current sensor 2 and the current fundamental frequency of the filter 12. The harmonic load capacity mismatch Viewed mode DC 9 and inductive component of the energy used to power it, defined upon a voltage drop of buffer storage 4 less than the predetermined. In this case, at the output of the voltage sensor 10, a signal is generated that controls the operation of the control unit of the signal of the fundamental frequency 11, arriving at its control input and allowing the signal to pass through it, equivalent to the harmonic current of the fundamental frequency from the output of the harmonic current filter of the fundamental frequency 12 to the second input of the mixer 13, which controls the transistor PWM rectifier 3, through which the inductive component of the energy is completely extracted from the power system, and, the proportion of the harmonic energy of the fundamental frequency, Missing DC load 9 for normal operation.

О реализации заявленного способа необходимо отметить следующее.On the implementation of the claimed method, the following should be noted.

Использование в заявленном способе полностью управляемого ШИМ-выпрямителя транзисторного типа, работающего в ключевом режиме на частотах, превышающих частоту модулируемого управляющего сигнала, является оптимальным. При этом полностью управляемый транзисторный ШИМ-выпрямитель позволяет произвольно, в зависимости от поставленной задачи, формировать огибающую выпрямленного тока, потребляемого из питающей сети. Помехи от работы полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя могут быть отфильтрованы посредством стандартных решений при минимальных энерго- и материальных затратах.The use in the claimed method of a fully controlled PWM rectifier transistor type, operating in key mode at frequencies higher than the frequency of the modulated control signal, is optimal. In this case, a fully controllable transistor PWM rectifier allows you to arbitrarily, depending on the task, to form the envelope of the rectified current consumed from the supply network. The interference from the operation of a fully controlled transistor PWM rectifier can be filtered out using standard solutions with minimal energy and material costs.

Необходимо отметить также следующий факт. Одним из преимуществ извлечения тока заданной частоты посредством полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя является простота его перестройки при изменении текущего коэффициента мощности в энергосистеме. Для этого достаточно изменить модулирующий сигнал управления.The following fact should also be noted. One of the advantages of extracting a current of a given frequency through a fully controlled transistor PWM rectifier is the simplicity of its adjustment when the current power factor in the power system changes. To do this, just change the modulating control signal.

Таким образом, в результате последовательности действий, воспроизведенных в соответствии с заявленным способом повышения эффективности использования электроэнергии, из энергосистемы извлекается и утилизируется индуктивная составляющая тока, отбираемого активно-индуктивной нагрузкой.Thus, as a result of the sequence of actions reproduced in accordance with the claimed method of increasing energy efficiency, the inductive component of the current taken by the active-inductive load is extracted and disposed of from the power system.

Источники информацииInformation sources

1. Рекус Г.Г. Электрооборудование производств: Справ, пособие [Текст] / Рекус Г.Г. - М.: Высш. шк., 2007, с.334.1. Rekus G.G. Electrical equipment of production: Reference, allowance [Text] / Rekus G.G. - M .: Higher. school., 2007, p.334.

2. Патент РФ №2320067, опубликовано: 2007.01.20.2. RF patent №2320067, published: 2007.01.20.

Claims (1)

Способ повышения эффективности использования электроэнергии, при котором из потока мощности, отбираемого неактивной нагрузкой, извлекают обуславливающую ее непроизводительные потери и после преобразования частично утилизируют, отличающийся тем, что утилизируют индуктивную составляющую энергии, при этом последнюю, после преобразования в энергию постоянного тока, используют для питания нагрузки, а в случае, если ее величина меньше заранее заданного значения, для питания упомянутой нагрузки, дополнительно, после преобразования в энергию постоянного тока, используют энергию гармоники основной частоты, при этом индуктивную составляющую энергии извлекают из энергосистемы либо самостоятельно, либо совместно с энергией гармоники основной частоты, посредством полностью управляемого ШИМ-выпрямителя транзисторного типа, управляемого модулирующим сигналом в виде эквивалентной энергии последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, длительность которых изменяется по закону изменения огибающей сигнала, пропорционального току, определяющему вид извлекаемой из энергосистемы энергии, при этом энергию гармоники основной частоты извлекают пропорционально доле, соответствующей разности: энергии, необходимой для питания нагрузки постоянного тока, и, индуктивной составляющей энергии, подлежащей утилизации, причем в случае равенства упомянутой разности заранее заданному значению, индуктивную составляющую энергии извлекают, самостоятельно, в каждый полупериод питающего нагрузку напряжения, посредством сформированного предварительно модулирующего сигнала, - в случае, если знаки двух его составляющих: аналоговой, пропорциональной току, отбираемому активно-индуктивной нагрузкой, и составляющей, которую в случае равенства знаков сравниваемых: напряжения, питающего нагрузку, и напряжения, пропорционального упомянутой аналоговой составляющей, формируют в виде логического сигнала, - противоположны, а в случае, если индуктивную составляющую энергии извлекают совместно с долей энергии гармоники основной частоты, процессом извлечения упомянутых энергий управляют посредством модулирующего сигнала, включающего, в том числе, две составляющие, одна из которых пропорциональна индуктивному току, характеризующему извлекаемую индуктивную составляющую энергии, и который формируют посредством упомянутых двух его составляющих: аналоговой и в виде логического сигнала, а другая пропорциональна доле извлекаемого тока гармоники основной частоты. A method of increasing the efficiency of energy use, in which the non-productive losses that cause it are removed from the power flow and partially utilized after conversion, characterized in that the inductive component of the energy is utilized, the latter being used after conversion to direct current energy load, and if its value is less than a predetermined value, to power said load, additionally, after conversion to energy They use direct-current harmonic energy of the fundamental frequency, while the inductive component of the energy is extracted from the power system either independently or together with the harmonic energy of the fundamental frequency, by means of a fully controlled transistor-type PWM rectifier controlled by a modulating signal in the form of an equivalent energy of a sequence of unipolar, periodically repeating pulse-width modulated current pulses, the duration of which varies according to the law of the envelope of the signal, is proportional current, which determines the type of energy extracted from the power system, while the harmonic energy of the fundamental frequency is extracted in proportion to the fraction corresponding to the difference: the energy needed to power the DC load, and the inductive component of the energy to be disposed of, and if the difference is equal to the predetermined value , the inductive component of the energy is extracted, independently, in each half-cycle of the voltage supplying the load, by means of the pre-modulated signal ala, - if the signs of its two components: analog, proportional to the current taken by the active-inductive load, and the component, which in case of equality of the signs of the compared: voltage supplying the load and voltage proportional to the mentioned analog component, form in the form of a logical of the signal are opposite, and if the inductive component of the energy is extracted together with a fraction of the harmonic energy of the fundamental frequency, the process of extraction of the mentioned energies is controlled by modulating a needle, including, among other things, two components, one of which is proportional to the inductive current characterizing the extracted inductive component of energy, and which is formed by the two components mentioned above: analog and in the form of a logical signal, and the other is proportional to the fraction of the extracted harmonic current of the fundamental frequency.
RU2010134099/07A 2010-08-13 2010-08-13 Method to increase efficiency of power usage (version 3) RU2435272C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134099/07A RU2435272C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Method to increase efficiency of power usage (version 3)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134099/07A RU2435272C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Method to increase efficiency of power usage (version 3)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2435272C1 true RU2435272C1 (en) 2011-11-27

Family

ID=45318327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134099/07A RU2435272C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Method to increase efficiency of power usage (version 3)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2435272C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Suresh et al. Efficient charging of battery and production of power from solar energy
CN110323955A (en) A kind of off-network splits phase device and inverter system
Miller et al. The use of power line communication in standalone microgrids
US20140169055A1 (en) Non-isolated dc/ac inverter
CN110521102A (en) Power inverter
Moghassemi et al. A novel control scheme for transzsi-dvr to enhance power quality in solar integrated networks
CN103929079B (en) Possess micro-inverter and the method for work thereof of photovoltaic side decoupling circuit
CN109039123A (en) A kind of seven electrical level inverter of booster type
RU2435272C1 (en) Method to increase efficiency of power usage (version 3)
RU2435274C1 (en) Method to increase efficiency of power usage (version 2)
Divya et al. Hardware implementation of power sharing and power quality improvement for grid integration of microgrid
Dia et al. A single phase differential Zeta rectifier-inverter
RU2459336C2 (en) Method to increase quality and efficiency of electric energy usage (version 1)
Devarapalli et al. High Step-Up Voltage Gain Boost Chopper-Fed DC-DC Converter for Medium Voltage Applications
RU2435273C1 (en) Method to increase efficiency of power usage (version 1)
Wei et al. Cross-circulating current suppression method for parallel three-phase two-level inverters
Kurian et al. RTC Based Solar Power Multi-Level Inverter
Zhou et al. A novel multilevel power quality compensator for electrified railway
RU119538U1 (en) COMPENSATOR OF REACTIVE POWER AND DISTORTION POWER ON THE BASIS OF CASCADE MULTI-LEVEL INVERTER
RU2254658C1 (en) Transistorized tree-phase reactive-current supply
RU2435276C1 (en) Method to extract reactive component of power
RU2442263C1 (en) METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2)
RU2436215C1 (en) Method to increase quality and efficiency of power usage (version 2)
Nachankar et al. Dual mode controller configuration of PV system for on-grid and off-grid application
Kannan Harmonic analysis and design of embedded Z-source inverter for induction motor drives

Legal Events

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

Effective date: 20120814