RU2435274C1 - Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 2) - Google Patents
Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 2) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435274C1 RU2435274C1 RU2010134114/07A RU2010134114A RU2435274C1 RU 2435274 C1 RU2435274 C1 RU 2435274C1 RU 2010134114/07 A RU2010134114/07 A RU 2010134114/07A RU 2010134114 A RU2010134114 A RU 2010134114A RU 2435274 C1 RU2435274 C1 RU 2435274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- current
- inductive
- component
- load
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в уменьшении непроизводительных потерь в потоке мощности энергосистемы. Согласно способу из потока мощности, отбираемого активно индуктивной нагрузкой, посредством полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя, извлекают индуктивную составляющую, в виде эквивалентной энергии последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, длительность которых изменяется по закону изменения огибающей индуктивной составляющей тока, и, утилизируют посредством ее накопления в виде энергии постоянного тока. 1 ил.
Description
Способ относится к электротехнике и может быть использован для повышения эффективности использования электроэнергии посредством снижения в потоке мощности энергосистемы непроизводительных потерь.
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.
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.
Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности использования электроэнергии.
Это достигается тем, что согласно предложенному способу, из потока мощности, отбираемого активно-индуктивной нагрузкой, извлекают его индуктивную составляющую, в виде эквивалентной энергии последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, длительность которых изменяются по закону изменения огибающей индуктивной составляющей тока, и утилизируют посредством ее накопления в виде энергии постоянного тока.
На чертеже представлена схема, поясняющая сущность заявленного способа. При этом введены следующие обозначения.
1 - энергосистема,
2 - датчик тока нагрузки,
3 - полностью управляемый транзисторный ШИМ-выпрямитель,
4 - накопитель энергии,
5 - датчик питающего напряжения,
6 - нелинейная нагрузка,
7 - блок формирования логического сигнала,
8 - блок формирования модулирующего сигнала.
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 накопления в виде энергии постоянного тока.
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 - ЭДС самоиндукции. При этом транзисторы каждого из плеч управляемого моста открываются на время, в течение которого в энергосистеме протекает индуктивная составляющая тока, и как уже было сказано, ее протекание обеспечивается действием ЭДС самоиндукции. Управление транзисторами осуществляют посредством модулирующего сигнала с заданными характеристиками. Использование IGBT-транзисторов, при выпрямлении тока, позволяет использовать их управляющие свойства относительно токов. 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, энергия которых, за период их повторения, эквивалентна энергии, извлекаемой из энергосистемы индуктивной составляющей тока, а длительность изменяется по закону изменения ее огибающей. Извлеченную таким образом энергию накапливают в виде энергии постоянного тока. При этом контур, в котором замыкается реактивная составляющая энергии, генерируемая нагрузкой, ограничивается точкой подсоединения устройства, обеспечивающего ее извлечение, и энергосистема, таким образом, разгружается от индуктивной составляющей тока.
Способ осуществляется следующим образом. Активно-индуктивная нагрузка 6, отбирает из энергосистемы вместе с 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 сигналов,поступающих на его входы с выходов датчика тока 2 и датчика питающего напряжения 5, 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 нуль. 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 нуль, 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. В течение времени действия импульсов напряжения, сформированных блоком 8 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 формируется 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 накапливается в виде энергии постоянного тока.
О реализации заявленного способа необходимо отметить следующее. 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.
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.
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.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Рекус Г.Г. Электрооборудование производств: Справ. пособие [Текст] / Рекус Г.Г. М.: Высш. шк., 2007, с.334.
2. Патент РФ №2320067, опубл. 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 накапливают в виде энергии постоянного тока, отличающийся тем, что для утилизации посредством накопления в виде энергии постоянного тока используют индуктивную составляющую энергии, которую извлекают из энергосистемы 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 упомянутого модулирующего сигнала, который предварительно формируют как результат сравнения знаков двух 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, при этом в случае, если знаки составляющих противоположны, модулирующий сигнал формируют и посредством его осуществляют извлечение индуктивной составляющей тока, в каждый полупериод питающего нагрузку напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134114/07A RU2435274C1 (ru) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 2) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134114/07A RU2435274C1 (ru) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 2) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2435274C1 true RU2435274C1 (ru) | 2011-11-27 |
Family
ID=45318329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010134114/07A RU2435274C1 (ru) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 2) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2435274C1 (ru) |
-
2010
- 2010-08-13 RU RU2010134114/07A patent/RU2435274C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10432018B2 (en) | Power supply bus circuit | |
CN108616224B (zh) | 一种升压型单相七电平逆变器 | |
Dong et al. | Inductor current ripple comparison between ZSVM4 and ZSVM2 for Z-source inverters | |
Suresh et al. | Efficient charging of battery and production of power from solar energy | |
CN106329555B (zh) | 光伏储能微网系统及光伏储能微网系统的控制方法 | |
CN110323955A (zh) | 一种离网裂相器和逆变器系统 | |
Wu et al. | Novel power electronic interface for grid-connected fuel cell power generation system | |
Brando et al. | Power electronic transformer application to grid connected photovoltaic systems | |
Samanta et al. | Development of a novel controller for DC-DC boost converter for DC Microgrid | |
Sayed et al. | Modeling and control of bidirectional isolated battery charging and discharging converter based high-frequency link transformer | |
RU2435274C1 (ru) | Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 2) | |
US11677333B2 (en) | Multi switch inverter, personal power plant system using thereof and method to generate AC power sine wave | |
RU75107U1 (ru) | Система электроснабжения постоянного тока | |
RU2435273C1 (ru) | Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 1) | |
RU2435272C1 (ru) | Способ повышения эффективности использования электроэнергии (вариант 3) | |
Dia et al. | A single phase differential Zeta rectifier-inverter | |
RU2442263C1 (ru) | СПОСОБ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ОТ n-ФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ (ВАРИАНТ 2) | |
RU2442262C1 (ru) | Способ повышения качества и эффективности использования электроэнергии (вариант 8) | |
RU2459336C2 (ru) | Способ повышения качества и эффективности использования электроэнергии (вариант 1) | |
RU2435276C1 (ru) | Способ извлечения реактивной составляющей электроэнергии | |
Jena et al. | A 3-Φ switched-capacitor-based multilevel inverter with reduced voltage stress and part count | |
RU2442260C1 (ru) | Способ повышения качества и эффективности использования электроэнергии (вариант 7) | |
Farokhnia et al. | Closed form line to line voltage THD of the cascade multilevel inverter including device voltage drops | |
RU2436215C1 (ru) | Способ повышения качества и эффективности использования электроэнергии (вариант 2) | |
RU119538U1 (ru) | Компенсатор реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120814 |