RU2442263C1 - METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2) - Google Patents

METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2) Download PDF

Info

Publication number
RU2442263C1
RU2442263C1 RU2010134096/07A RU2010134096A RU2442263C1 RU 2442263 C1 RU2442263 C1 RU 2442263C1 RU 2010134096/07 A RU2010134096/07 A RU 2010134096/07A RU 2010134096 A RU2010134096 A RU 2010134096A RU 2442263 C1 RU2442263 C1 RU 2442263C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
power
current
phases
load
Prior art date
Application number
RU2010134096/07A
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 RU2010134096/07A priority Critical patent/RU2442263C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2442263C1 publication Critical patent/RU2442263C1/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
    • Y02E40/50Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. ^ SUBSTANCE: according to the method, both reactive power and the active power component of the balanced phase group are used to supply DC load. Upon that, initially, the reactive power component is extracted from n-phases of the power grid, and then the active power component is extracted from at least one of the grid's phases, the active power component consists of a balanced phase group, via balancing currents. Furthermore, the power from reactive and active currents is extracted by means of a fully controlled solid state PWM rectifier, with phases being individually controlled via corresponding modulating signal. This power is extracted in the form of equivalent power of unidirectional repeating width-modulated current pulse sequence. ^ EFFECT: increase of power usage efficiency by reducing its non-productive losses. ^ 1 dwg

Description

Способ относится к энергетике и может быть использован для повышения эффективности использования электроэнергии, при одновременном улучшении ее показателей качества, в энергосистемах со стационарными потоками мощности.The method relates to energy and can be used to increase energy efficiency, while improving its quality indicators, in energy systems with stationary power flows.

Известен способ (1) питания нагрузки постоянного тока от трехфазной системы энергоснабжения, принятый в качестве аналога, посредством неуправляемого трехфазного выпрямителя, при осуществлении которого, от каждой ее фазы, активная энергия отбирается практически в равных количествах.The known method (1) of supplying a direct current load from a three-phase power supply system, adopted as an analogue, by means of an uncontrolled three-phase rectifier, in which, from each of its phases, the active energy is taken in almost equal quantities.

Известен способ (2) питания нагрузки постоянного тока от трехфазной системы энергоснабжения, принятый в качестве прототипа, посредством управляемого трехфазного выпрямителя, при осуществлении которого, от каждой ее фазы, активная энергия извлекается в заданных, практически равных количествах. При этом в случае, если нагрузки энергосистемы являются нелинейными и несимметричными, известные способ-аналог и способ-прототип не позволяют исключить или снизить вызываемые ими негативные последствия, связанные непроизводительными потерями энергии.The known method (2) of supplying a DC load from a three-phase power supply system, adopted as a prototype, by means of a controlled three-phase rectifier, the implementation of which, from each of its phases, the active energy is extracted in predetermined, practically equal amounts. Moreover, if the loads of the power system are non-linear and asymmetric, the known analogue method and prototype method do not allow to eliminate or reduce the negative consequences caused by them associated with unproductive energy losses.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности использования электроэнергии посредством снижения ее непроизводительных потерь, вызванных реактивными токами основной и высших гармоник и несимметрией фазных токов, с одновременным повышением ее показателей качества.The problem solved by the invention is to increase the efficiency of electricity use by reducing its unproductive losses caused by reactive currents of the main and higher harmonics and the asymmetry of phase currents, while increasing its quality indicators.

Это достигается тем, что согласно предложенному способу для питания нагрузки постоянного тока используют как активную составляющую мощности группы симметрируемых фаз n-фазной системы энергоснабжения, так и реактивную мощность, причем, сначала, из n-фаз извлекают реактивную мощность и используют как долю мощности, необходимую для питания упомянутой нагрузки, а затем минимум из одной фазы, составляющей группу симметрируемых фаз, извлекают активную мощность, причем таким образом, чтобы оставшийся в каждой из фаз упомянутой группы ток основной частоты, отбираемый несимметричной нелинейной нагрузкой, имел бы величину модуля, равную либо заранее заданной, либо равную величине модуля тока в опорной фазе, при этом опорную фазу предварительно выбирают из n-питающих фаз несимметричной системы энергоснабжения по условию максимального значения модуля тока.This is achieved by the fact that according to the proposed method, both the active component of the power of the group of symmetrizable phases of the n-phase power supply system and the reactive power are used to power the DC load, and, first, the reactive power is extracted from the n-phases and used as a fraction of the power needed to power the said load, and then from at least one phase making up the group of symmetrized phases, the active power is extracted, so that the main current remaining in each phase of the said group is frequency, selected by an asymmetric nonlinear load, would have a modulus equal to either a predetermined or equal to the magnitude of the current module in the reference phase, while the reference phase is preselected from the n-supply phases of the asymmetric power supply system under the condition of the maximum value of the current module.

На чертеже представлена схема, поясняющая сущность заявленного способа. При этом введены следующие обозначения.The drawing shows a diagram explaining the essence of the claimed method. The following notation is introduced.

ЭС - питающая трехфазная система энергоснабженияES - three-phase power supply system

1, 2, 3 - датчики тока фаз, А, В и С соответственно1, 2, 3 - phase current sensors, A, B and C, respectively

4, 5 - фазокорректирующие цепи4, 5 - phase-correcting circuit

6, 7 - фазоинверторы6, 7 - phase inverters

8, 9 - блоки формирования разностных сигналов симметрируемых фаз8, 9 - blocks for the formation of differential signals of symmetrized phases

10 - трехфазный полностью управляемый ШИМ-выпрямитель10 - three-phase fully controllable PWM rectifier

11 - емкостный накопитель11 - capacitive storage

12 - нагрузка постоянного тока12 - DC load

13 - несимметричная нелинейная нагрузка системы энергоснабжения13 - asymmetric nonlinear load of the power supply system

14, 15, 16 - блоки формирования логического сигнала14, 15, 16 - blocks of the formation of a logical signal

17, 18, 19 - датчики питающего напряжения17, 18, 19 - voltage sensors

20, 21, 22 - блоки формирования реактивной составляющей модулирующего сигнала20, 21, 22 - blocks the formation of the reactive component of the modulating signal

23, 24 - смесители23, 24 - mixers

25 - блок задания пофазных, внешних регулирующих воздействий25 - block job phase, external regulatory influences

Суть заявленного способа раскрывается на примере трехфазной системы. В процессе отбора мощности несимметричной нелинейной нагрузкой в фазах «А, В и С» энергосистемы протекают различные по модулю и фазе токи, спектр которых составляют основная и высшие гармоники. При этом знак мгновенной мощности их реактивных составляющих в течение четверти своего периода изменяется на противоположный. Этот факт связан с тем, что часть энергии, запасенная в электрическом или магнитном поле реактивной нагрузки, возвращается назад в источник в виде упомянутых реактивных составляющих тока. Протекание реактивных токов в индуктивных нагрузках обеспечивается действием ЭДС самоиндукции, в емкостных - напряжением, накопленным в электрическом поле емкости. При этом знаки питающего напряжения и ЭДС самоиндукции, а также питающего напряжения и напряжения на емкостной составляющей нагрузки, как известно, противоположны. Отрицательный эффект, связанный с реактивными токами, как известно, заключается в дополнительных непроизводительных потерях энергии в энергосистеме. В соответствии с заявленным способом, на первом его этапе, задача повышения качества и эффективности использования электроэнергии решается путем снижения ее непроизводительных потерь, обусловленных реактивными составляющими токов основной и высших гармоник. При этом в те моменты времени, когда нагрузка в энергосистеме проявляет реактивный характер, предлагается из потока мощности извлекать реактивный ток основной и высших гармоник, с целью дальнейшего использования его энергии, совместно с активной энергией гармоники основной частоты, для питания нагрузки постоянного тока. Задача извлечения упомянутых реактивных составляющих из фаз энергосистемы решается применением полностью управляемого n-фазного транзисторного ШИМ-выпрямителя, построенного на IGBT модулях. Протекание реактивных токов в каждом из его плеч, в каждый полупериод питающего напряжения, обеспечивается действием ЭДС самоиндукции или напряжением на емкостной составляющей нагрузки. Использование IGBT-транзисторов при выпрямлении тока позволяет использовать их управляющие свойства относительно токов. При этом осуществляется избирательное выпрямление только тех составляющих тока, которые задаются модулирующим сигналом управления с заданными характеристиками. При этом на выходе управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя присутствует последовательность однополярных периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов, энергия которых эквивалентна извлекаемой из энергосистемы энергии реактивной составляющей токов основной и высших гармоник; а длительность которых изменяется по закону изменения ее огибающей, формируемой, для каждой из фаз, посредством соответствующего модулирующего сигнала.The essence of the claimed method is disclosed by the example of a three-phase system. In the process of power take-off by an asymmetric non-linear load in phases “A, B and C” of the power system, currents of different modulus and phase flow, the spectrum of which is composed of the main and higher harmonics. In this case, the sign of the instantaneous power of their reactive components during the quarter of their period changes to the opposite. This fact is due to the fact that part of the energy stored in the electric or magnetic field of the reactive load returns back to the source in the form of the aforementioned reactive components of the current. The flow of reactive currents in inductive loads is provided by the action of self-induction EMF, in capacitive ones - by the voltage accumulated in the electric field of the capacitance. In this case, the signs of the supply voltage and EMF of self-induction, as well as the supply voltage and voltage on the capacitive component of the load, are known to be opposite. The negative effect associated with reactive currents, as is known, consists in additional unproductive energy losses in the power system. In accordance with the claimed method, at its first stage, the task of improving the quality and efficiency of energy use is solved by reducing its unproductive losses due to the reactive components of the main and higher harmonics. Moreover, at those times when the load in the power system is reactive, it is proposed to extract the reactive current of the main and higher harmonics from the power stream, with the aim of further using its energy, together with the active harmonic energy of the main frequency, to power the DC load. The problem of extracting the aforementioned reactive components from the phases of the power system is solved by using a fully controlled n-phase transistor PWM rectifier built on IGBT modules. The flow of reactive currents in each of its arms, in each half-cycle of the supply voltage, is provided by the action of the self-induction EMF or by the voltage on the capacitive component of the load. The use of IGBT transistors for rectification of current allows you to use their control properties relative to currents. In this case, selective rectification of only those current components that are specified by a modulating control signal with specified characteristics is carried out. At the same time, at the output of the controlled transistor PWM rectifier there is a sequence of unipolar periodically repeating pulse-width modulated pulses, the energy of which is equivalent to the reactive component of the currents of the main and higher harmonics extracted from the power system; and the duration of which varies according to the law of variation of its envelope, formed, for each of the phases, by means of a corresponding modulating signal.

В соответствии с заявленным способом реактивная мощность является частью мощности, используемой для питания нагрузки постоянного тока. Другую часть мощности нагрузка получает в виде активной мощности из симметрируемых фаз энергосистемы. При этом предполагается, что после осуществления первого этапа заявленного способа энергосистема практически симметрична относительно фазовых углов, а в ее фазах «А, В и С» протекают только активные токи с различными модулями. Далее осуществляется симметрирование n-фазной энергосистемы относительно модулей фазных токов. При этом выбирается фаза, по которой к несимметричной нагрузке протекает ток с наибольшим модулем. В этом случае предполагается, что данная фаза наиболее перегружена током, и она определяется как «опорная» фаза. При этом посредством отбора в нагрузку постоянного тока мощности минимум от одной из двух других недогруженных фаз, не являющихся опорной фазой, осуществляется выравнивание по величине модулей их токов. Таким образом, в энергосистеме осуществляют симметрирование относительно модулей фазных токов. При этом фазы, от которых осуществляют отбор активной мощности в нагрузку постоянного тока, определяются как симметрируемые фазы. Отбор мощности от симметрируемых фаз осуществляется посредством упомянутого полностью управляемого ШИМ-выпрямителя транзисторного типа в виде эквивалентной энергии последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, длительность которых изменяются по закону изменения величины извлекаемого симметрирующего тока. При этом управление транзисторами осуществляют посредством модулирующих сигналов, огибающие которых формируют пропорционально огибающим симметрирующих токов. Таким образом, модулирующий сигнал управления опорной фазы формируется пропорционально реактивному току, протекающему в ней, а модулирующие сигналы управления отбором мощности от каждой из симметрируемых фаз n-фазной системы энергоснабжения формируются из двух составляющих: реактивного тока и симметрирующего тока. При этом посредством полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя осуществляется избирательное выпрямление симметрирующего тока в заданных количествах, определяемых сигналом управления.In accordance with the claimed method, reactive power is part of the power used to power a DC load. The load receives another part of the power in the form of active power from the balanced phases of the power system. It is assumed that after the implementation of the first stage of the claimed method, the power system is almost symmetrical with respect to the phase angles, and in its phases "A, B and C" only active currents with different modules flow. Next, the n-phase power system is balanced with respect to the phase current modules. In this case, the phase is selected in which the current with the largest module flows to the asymmetric load. In this case, it is assumed that this phase is most overloaded with current, and it is defined as a “reference” phase. In this case, by taking into the load a direct current of power from at least one of the other two underloaded phases, which are not the reference phase, they are equalized by the magnitude of their current modules. Thus, in the power system, balancing is carried out with respect to the modules of the phase currents. In this case, the phases from which active power is taken into the direct current load are defined as symmetrizable phases. The selection of power from the phases being balanced is carried out by means of the aforementioned fully controllable PWM rectifier transistor type in the form of an equivalent energy sequence of unipolar, periodically repeating pulse-width modulated current pulses, the duration of which varies according to the law of the magnitude of the extracted balancing current. In this case, the transistors are controlled by modulating signals, the envelopes of which are formed in proportion to the envelopes of the balancing currents. Thus, the modulating control signal of the reference phase is formed in proportion to the reactive current flowing in it, and the modulating control signals for power take-off from each of the symmetrized phases of the n-phase power supply system are formed from two components: the reactive current and the balancing current. In this case, by means of a fully controlled transistor PWM rectifier, the balancing current is selectively rectified in predetermined quantities determined by the control signal.

Способ осуществляется следующим образом. С выходов датчиков токов 1, 2, 3 сигналы, пропорциональные токам, отбираемым от фаз «А, В и С», - несимметричной нелинейной нагрузкой 13, поступают на входы блоков 14, 15 и 16 формирования логического сигнала, которые совместно с блоками 20, 21 и 22 формирования реактивной составляющей модулирующего сигнала участвуют в формировании последней. При этом посредством упомянутых блоков реактивная составляющая модулирующего сигнала фаз «А, В и С» формируется следующим образом. Посредством пар блоков: датчиков тока 1, 2 и 3 и датчиков питающего напряжения 17, 18, 19 - формируют пропорциональные им сигналы. При этом в сигналах, присутствующих на выходе датчиков тока 1, 2 и 3, определяющих коэффициенты мощности в фазах энергосистемы и пропорциональных токам гармоники основной частоты и высших гармоник, генерируемых нагрузкой 13, отсутствует синфазность по отношению к «своим» питающим напряжениям. В связи с тем, что процесс формирования реактивной составляющей модулирующего сигнала аналогичен для всех фаз энергосистемы, рассмотрим его на примере фазы «А». В блоке формирования логического сигнала 14 сравниваются знаки сигналов, поступающих на его входы с выходов датчика тока 1 и датчика питающего напряжения 17, и на его выходе формируется цифровая последовательность нулей и единиц, причем при совпадении знаков сигналов, пропорциональных току и напряжению, на выходе блока 14 формируется логическая единица, а в остальных случаях - логический ноль. Таким образом, логическая единица соответствует той части периода, в течение которого нагрузка 13 отбирает из энергосистемы активную мощность. Далее, сигнал с выхода блока 14 поступает на один из входов блока 20 формирования реактивной составляющей модулирующего сигнала, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный току, отбираемому нагрузкой 13. Таким образом, в те моменты, в течение которых логический ноль, поступающий с выхода блока 14, совпадает на входе блока 20 с положительной полуволной отбираемого нагрузкой 13 тока, на выходе блока 20 формируются модулирующие импульсы напряжения, пропорциональные реактивной составляющей тока, отбираемого нагрузкой 13, и синфазные по отношению к ней. В течение времени действия импульсов напряжения, сформированных блоком 20, на управляющих входах полностью управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя 10 питание последнего осуществляется за счет или ЭДС самоиндукции, или напряжения на емкостной составляющей нагрузки, в зависимости от ее характера. Таким образом, посредством управляемого транзисторного ШИМ-выпрямителя 10 осуществляется извлечение реактивной составляющей тока, отбираемого активно-реактивной нагрузкой 13, в форме, способствующей ее накоплению. Как уже было сказано, в соответствии с заявленным способом реактивная мощность является частью мощности, используемой для питания нагрузки постоянного тока. Другую часть мощности нагрузка получает в виде активной мощности из симметрируемых фаз энергосистемы. Процесс отбора от энергосистемы активной мощности осуществляют следующим образом. Допустим, что из фаз энергосистемы фаза «А» выбрана в качестве опорной, т.е. в ней протекает ток с наибольшим значением модуля. При этом предполагается, что после осуществления первого этапа заявленного способа энергосистема практически симметрична относительно фазовых углов. Таким образом, сигнал, пропорциональный току опорной фазы, сформированный посредством датчика тока 1, откорректированный по фазе на 120 эл. градусов, посредством фазокорректора 4 поступает на один из входов блока формирования разностных сигналов симметрируемых фаз 8, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный току фазы «В», сформированный посредством датчика тока 2 и проинвертированный по фазе фазоинвертором 6. Посредством фазокорректирующей цепи 5 сигнал, сформированный в блоке 4, дополнительно сдвигается на угол, равный 120 эл. градусов. При этом на один из входов блока формирования разностных сигналов симметрируемых фаз 9 поступает сигнал, пропорциональный току опорной фазы и откорректированный на 240 эл. градусов, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный току фазы «С», сформированный посредством датчика тока 3 и проинвертированный по фазе фазоинвертором 7. Таким образом, на выходе блоков 8 и 9 присутствуют сигналы, пропорциональные соответственно арифметической разности сигнала опорной фазы «А» и симметрируемой фазы «В» и арифметической разности сигнала опорной фазы «А» и симметрируемой фазы «С». Данные сигналы являются активными составляющими модулирующих сигналов управления извлечением активной составляющей мощности из соответствующих симметрируемых фаз В и С. Далее реактивные и активные составляющие модулирующих сигналов управления соответствующих фаз суммируются в смесителях 23, 24. При этом модулирующий сигнал управления опорной фазой «А» формируется пропорционально реактивному току, протекающему в ней, а модулирующие сигналы управления отбором мощности от каждой из симметрируемых фаз «В и С» формируются пропорционально двум составляющим: реактивному току и симметрирующему току. Таким образом, посредством трехфазного транзисторного ШИМ-выпрямителя 10, управляемого модулирующими сигналами, сформированными описанным способом, осуществляется избирательное выпрямление реактивных токов основной и высших гармоник, и в заданных количествах, определяемых сигналом управления, - симметрирующего тока из симметрируемых фаз. При этом на каждом из его выходов формируются последовательности однополярных, периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, энергия которых, за период их повторения, эквивалентна извлекаемой из соответствующей фазы энергосистемы энергии: для опорной фазы - реактивной составляющей токов основной и высших гармоник, для симметрируемых фаз - реактивной составляющей токов основной и высших гармоник и соответствующего симметрирующего тока. При этом длительность последних изменяется по закону изменения огибающей сформированного соответствующего модулирующего сигнала. Следует отметить, что посредством блока задания фазных, внешних регулирующих воздействий 25, изображенного на поясняющей заявленный способ схеме, в виде сигналов задания, для каждой из фаз энергосистемы формируют дополнительные ограничивающие воздействия на величины сформированных модулирующих сигналов управления соответствующими фазами ШИМ-выпрямителя для случая, если несимметрия токов в энергосистеме значительна, а мощность нагрузки постоянного тока по сравнению с ней мала. При этом в соответствии с заявленным способом степень симметрирования задается дополнительно, посредством воздействия на величину управляющего модулирующего сигнала (его уменьшения), с целью его стабилизации на заданном уровне. Блок 25 может быть построен по принципу устройства формирования заданных опорных напряжений, посредством сравнения с которыми задают величину модулирующих сигналов (в данном случае, когда опорной выбрана фаза «А», сформированных соответственно для фаз С и В блоками 23, 24). При этом управление величинами упомянутых модулирующих сигналов осуществляют по дополнительным управляющим входам, организованным в упомянутых блоках. Таким образом, оставшийся в каждой из симметрируемых фаз ток имеет величину модуля, равную либо заранее заданную посредством блока 25 либо равную величине модуля тока в опорной фазе. Блок 25 может отсутствовать, если изначально планируется, что ток, оставшийся в каждой из симметрируемых фаз, должен иметь величину модуля, равную величине модуля тока в опорной фазе. Далее, обе извлеченные составляющие энергии, одна из которых является энергией реактивного тока гармоники основной частоты и токов высших гармоник, а другая - активной энергией симметрирующих токов симметрируемых фаз, после накопления в емкостном накопителе 11 используются для питания нагрузки постоянного тока 12.The method is as follows. From the outputs of the current sensors 1, 2, 3, signals proportional to the currents taken from the phases "A, B and C", an asymmetric non-linear load 13, are fed to the inputs of the blocks 14, 15 and 16 of the formation of the logical signal, which together with the blocks 20, 21 and 22 of the formation of the reactive component of the modulating signal are involved in the formation of the latter. In this case, by means of the said blocks, the reactive component of the modulating signal of the phases “A, B and C” is formed as follows. By means of pairs of blocks: current sensors 1, 2 and 3 and sensors of the supply voltage 17, 18, 19 - signals proportional to them are formed. Moreover, in the signals present at the output of current sensors 1, 2, and 3, which determine the power factors in the phases of the power system and are proportional to the harmonic currents of the fundamental frequency and higher harmonics generated by load 13, there is no common mode with respect to “their” supply voltages. Due to the fact that the process of generating the reactive component of the modulating signal is similar for all phases of the power system, we will consider it using the example of phase "A". In the block for generating a logical signal 14, the signs of the signals arriving at its inputs from the outputs of the current sensor 1 and the supply voltage sensor 17 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 of the block 14 a logical unit is formed, and in other cases a logical zero. Thus, the logical unit corresponds to that part of the period during which the load 13 selects active power from the power system. Further, the signal from the output of block 14 is fed to one of the inputs of the block 20 of forming the reactive component of the modulating signal, the second input of which receives a signal proportional to the current taken by the load 13. Thus, at those moments during which a logical zero coming from the output of block 14, coincides at the input of block 20 with the positive half-wave of the current drawn by the load 13, modulating voltage pulses proportional to the reactive component of the current taken by the load 13 and in-phase are generated at the output of the block 20 in relation to her. During the duration of the voltage pulses generated by the block 20, at the control inputs of a fully controlled transistor PWM rectifier 10, the latter is powered by either the self-induction EMF or the voltage on the capacitive component of the load, depending on its nature. Thus, by means of a controlled transistor PWM rectifier 10, the reactive component of the current selected by the active-reactive load 13 is extracted in a form that facilitates its accumulation. As already mentioned, in accordance with the claimed method, reactive power is part of the power used to power a DC load. The load receives another part of the power in the form of active power from the balanced phases of the power system. The selection process from the active power system is as follows. Suppose that of the phases of the power system, phase “A” is selected as the reference, i.e. the current with the highest module value flows in it. It is assumed that after the implementation of the first stage of the claimed method, the power system is almost symmetrical with respect to phase angles. Thus, a signal proportional to the current of the reference phase generated by the current sensor 1, phase corrected by 120 el. degrees, by means of a phase corrector 4, it is fed to one of the inputs of the differential signal generating unit of the balanced phases 8, the second input of which receives a signal proportional to the current of phase “B”, formed by a current sensor 2 and phase-inverted by phase inverter 6. By means of a phase-correcting circuit 5, the signal formed in block 4, is additionally shifted by an angle equal to 120 el. degrees. In this case, a signal proportional to the current of the reference phase and corrected by 240 el. degrees, the second input of which receives a signal proportional to the current of phase "C", formed by a current sensor 3 and inverted in phase by a phase inverter 7. Thus, at the output of blocks 8 and 9 there are signals proportional to the arithmetic difference of the signal of the reference phase "A" and the symmetrized phase "B" and the arithmetic difference of the signal of the reference phase "A" and the symmetrized phase "C". These signals are the active components of the modulating control signals for extracting the active component of power from the corresponding symmetrized phases B and C. Next, the reactive and active components of the modulating control signals of the corresponding phases are summed in mixers 23, 24. In this case, the modulating control signal of the reference phase “A” is generated in proportion to the reactive the current flowing in it, and the modulating control signals for power take-off from each of the balanced phases “B and C” are formed proportionally of two components: reactive current and the balancing current. Thus, by means of a three-phase transistor PWM rectifier 10, controlled by modulating signals generated in the described manner, the reactive currents of the main and higher harmonics are selectively rectified, and in specified quantities determined by the control signal, the balancing current from the symmetrized phases. In this case, at each of its outputs, sequences of unipolar, periodically repeating latitudinally modulated current pulses are formed, the energy of which, for the period of their repetition, is equivalent to the energy extracted from the corresponding phase of the power system: for the reference phase, the reactive component of the main and higher harmonics currents, for symmetrized phases - the reactive component of the currents of the main and higher harmonics and the corresponding balancing current. Moreover, the duration of the latter changes according to the law of the envelope of the generated corresponding modulating signal. It should be noted that by means of a unit for setting phase, external regulatory actions 25, shown in the diagram explaining the claimed method, in the form of reference signals, additional limiting effects on the values of the generated modulating control signals of the corresponding phases of the PWM rectifier are generated for each phase of the power system if the asymmetry of currents in the power system is significant, and the DC load power is small compared to it. Moreover, in accordance with the claimed method, the degree of symmetrization is set additionally, by affecting the magnitude of the control modulating signal (its reduction), in order to stabilize it at a given level. Block 25 can be built on the principle of a device for generating predetermined reference voltages, by comparing with which the magnitude of the modulating signals is set (in this case, when the phase “A” is selected as the reference, generated respectively for phases C and B by blocks 23, 24). At the same time, the control of the values of the said modulating signals is carried out by additional control inputs organized in the said blocks. Thus, the current remaining in each of the phases being balanced has a modulus value equal to either a predetermined value by means of block 25 or equal to the magnitude of the current module in the reference phase. Block 25 may be absent if it is initially planned that the current remaining in each of the phases to be balanced should have a modulus equal to the magnitude of the current module in the reference phase. Further, both extracted energy components, one of which is the reactive current energy of the harmonics of the fundamental frequency and higher harmonics currents, and the other is the active energy of the symmetrizing currents of the symmetrized phases, after accumulation in the capacitive storage 11 are used to power the DC load 12.

Таким образом, в результате последовательности действий, осуществляемых в соответствии с заявленным способом, повышения эффективности использования электроэнергии в энергосистемах со стационарными потоками мощности добиваются посредством снижения ее непроизводительных потерь, вызванных реактивными токами и несимметрией фазных токов. При этом указанной цели достигают тем, что для питания от несимметричной n-фазной системы нагрузок постоянного тока используют как реактивную мощность, так и активную составляющую мощности группы симметрируемых фаз.Thus, as a result of the sequence of actions carried out in accordance with the claimed method, increasing the efficiency of energy use in power systems with stationary power flows is achieved by reducing its unproductive losses caused by reactive currents and asymmetry of phase currents. Moreover, this goal is achieved by the fact that both reactive power and the active component of the power of the group of symmetrized phases are used to supply DC loads from an asymmetric n-phase system.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. [Текст] - М.: Высш. шк., 1982, с.334.1. Zabrodin Yu.S. Industrial Electronics: Textbook for universities. [Text] - M.: Higher. school., 1982, p.334.

2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. [Текст] - М.: Высш. шк., 1982, с.340.2. Zabrodin Yu.S. Industrial Electronics: Textbook for universities. [Text] - M.: Higher. school., 1982, p. 340.

Claims (1)

Способ питания нагрузки постоянного тока от n-фазной несимметричной системы энергоснабжения, отличающийся тем, что в качестве мощности, необходимой для питания нагрузки постоянного тока, используют совместно как активную составляющую потока мощности в группе симметрируемых фаз n-фазной системы энергоснабжения, так и реактивную мощность, которую первоначально извлекают из n фаз, а затем минимум из одной фазы, составляющей группу симметрируемых фаз посредством симметрирующих токов, извлекают активную составляющую мощности, отбираемой n-фазной нелинейной несимметричной нагрузкой таким образом, чтобы оставшийся в каждой из фаз упомянутой группы ток основной частоты имел бы величину модуля, равную либо заранее заданной, либо равную величине модуля тока в опорной фазе, при этом опорную фазу выбирают из n питающих фаз системы энергоснабжения по условию максимального значения модуля тока основной частоты, причем мощность реактивных и активных токов извлекают посредством полностью управляемого ШИМ-выпрямителя транзисторного типа, пофазно управляемого соответствующими модулирующими сигналами в виде эквивалентной мощности последовательности однополярных периодически повторяющихся широтно-модулированных импульсов тока, длительность которых для каждой фазы отдельно формируют, в том числе, посредством огибающей упомянутых модулирующих сигналов, каждый из которых для симметрируемой фазы формируют посредством тока, пропорционального векторной сумме реактивного тока и симметрирующего тока, который, в свою очередь, формируют пропорциональным току, равному либо арифметической разности тока опорной фазы и активной составляющей тока соответствующей симметрируемой фазы, либо току, равному упомянутой арифметической разности, ограниченному до заданной величины, при этом модулирующий сигнал для опорной фазы формируют как результат сравнения знаков двух составляющих - аналоговой, пропорциональной току, отбираемому от каждой из фаз нелинейной несимметричной нагрузкой, и составляющей, которую в случае равенства знаков сравниваемых напряжения, питающего соответствующую фазу нагрузки, и напряжения, пропорционального упомянутой аналоговой составляющей, формируют в виде логического сигнала, при этом в случае, если знаки составляющих формируемого модулирующего сигнала противоположны, посредством последнего осуществляют извлечение реактивной мощности в каждый полупериод напряжения, питающего соответствующую фазу нагрузки. A method of supplying a direct current load from an n-phase asymmetric power supply system, characterized in that, as the power required to supply a direct current load, both the active component of the power flow in the group of symmetrical phases of the n-phase power supply system and reactive power are used, which is initially extracted from n phases, and then from at least one phase constituting a group of symmetrized phases by means of balancing currents, the active component of the power taken by n- is extracted a non-linear asymmetric load so that the main frequency current remaining in each phase of the said group has a modulus equal to either a predetermined value or equal to the magnitude of the current module in the reference phase, while the reference phase is selected from n supply phases of the power supply system according to the condition the maximum value of the current module of the fundamental frequency, and the power of reactive and active currents is extracted by means of a fully controlled PWM rectifier of a transistor type, phase-controlled by the corresponding modes by lasing signals in the form of equivalent power of a sequence of unipolar periodically repeating latitudinally modulated current pulses, the duration of which for each phase is separately generated, including by means of the envelope of the said modulating signals, each of which is generated for the symmetrized phase by a current proportional to the vector sum of the reactive current and balancing current, which, in turn, is formed proportional to the current equal to either the arithmetic difference of the current of the reference phase and the active component of the current of the corresponding symmetrized phase, or a current equal to the mentioned arithmetic difference, limited to a given value, while the modulating signal for the reference phase is formed as a result of comparing the signs of the two components - an analogue proportional to the current taken from each of the phases by a non-linear asymmetric load, and component, which in case of equality of signs of the compared voltage supplying the corresponding phase of the load, and voltage proportional to the mentioned analog ulation, formed into a logic signal, wherein if the generated baseband signal components have opposite signs, the latter is recovered by means of reactive power in each half cycle of the voltage supplying the proper phase load.
RU2010134096/07A 2010-08-13 2010-08-13 METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2) RU2442263C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134096/07A RU2442263C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134096/07A RU2442263C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2442263C1 true RU2442263C1 (en) 2012-02-10

Family

ID=45853809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134096/07A RU2442263C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2442263C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021137720A1 (en) 2019-12-30 2021-07-08 Ольга Валентиновна ЕФИМЕНКОВА Method for monitoring and managing electrical power consumption

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021137720A1 (en) 2019-12-30 2021-07-08 Ольга Валентиновна ЕФИМЕНКОВА Method for monitoring and managing electrical power consumption

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rivera et al. A comparative assessment of model predictive current control and space vector modulation in a direct matrix converter
Narongrit et al. The comparison study of current control techniques for active power filters
Nami et al. Comparison between symmetrical and asymmetrical single phase multilevel inverter with diode-clamped topology
Sangu Ravindra et al. Design of Shunt Active Power Filter to eliminate the harmonic currents and to compensate the reactive power under distorted and or imbalanced source voltages in steady state
Brando et al. Power electronic transformer application to grid connected photovoltaic systems
RU2442263C1 (en) METHOD FOR SUPPLYING POWER FROM n-PHASE POWER SUPPLY (VARIANT 2)
RU2697262C1 (en) Control method of voltage inverter in uninterrupted power supply systems and systems of electric energy accumulation at sharply alternating load
Niu et al. Flexible third harmonic voltage modulation of boost seven-level active neutral-point-clamped inverter with reduced voltage ripple
Prathap et al. Field programmable gate array-based new fusion control for photovoltaic inverter
Madhav et al. MATLAB based analysis and simulation of multilevel inverters
Mirgorodskaya et al. Voltage stabilization in current inverters with fully controllable switches
Ramesh et al. Thirteen and twenty-one level hybrid H-bridge multilevel inverter topology for grid connected system
RU2442259C1 (en) METHOD FOR INCREASING QUALITY AND EFFICIENCY OF POWER USAGE IN n-PHASE POWER SUPPLY SYSTEM (VARIANT 1)
Kimpara et al. Three-phase Tri-State Current Source Inverter for photovoltaic energy stand-alone applications
Khramshin et al. Mathematical model of the static reactive power compensator
Aihsan et al. Harmonic Analysis of Three-Phase Asymmetrical Multilevel Inverter with Reduced Number of Switches
Jena et al. A 3-Φ switched-capacitor-based multilevel inverter with reduced voltage stress and part count
RU2447562C1 (en) Method for quality and efficiency improvement for electric power use (version 9)
Jena et al. Current harmonics reduction of three phase grid connected pulse width modulated voltage source inverter by hysteresis current controller with offset band
RU119538U1 (en) COMPENSATOR OF REACTIVE POWER AND DISTORTION POWER ON THE BASIS OF CASCADE MULTI-LEVEL INVERTER
Azim An inverter control technique for an res-based islanded microgrid
RU2435277C1 (en) Method to increase quality and efficiency of electric energy usage in n-phase power supply system (version 4)
Neacsu Analytical investigation of a novel solution to AC waveform tracking control
RU2435273C1 (en) Method to increase efficiency of power usage (version 1)
RU2436216C1 (en) Method of load supply from n-phase power supply system (version 1)

Legal Events

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

Effective date: 20120814