RU2442275C1 - Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load - Google Patents
Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442275C1 RU2442275C1 RU2010126236/07A RU2010126236A RU2442275C1 RU 2442275 C1 RU2442275 C1 RU 2442275C1 RU 2010126236/07 A RU2010126236/07 A RU 2010126236/07A RU 2010126236 A RU2010126236 A RU 2010126236A RU 2442275 C1 RU2442275 C1 RU 2442275C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- phase
- zero
- voltage
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным статическим преобразователем при несимметричной нагрузке, входящим в состав автономной системы генерирования электрической энергии, системы бесперебойного электропитания, системы электроснабжения и др.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to control a three-phase static converter with an asymmetric load, which is part of an autonomous system for generating electrical energy, uninterruptible power supply systems, power supply systems, etc.
Известен способ управления трехфазным статическим преобразователем [Патент РФ №2207698 Н02М 7/72, Н02Р 9/42, 21/00. Векторный способ управления четырехквадрантым инвертором напряжения в составе системы генерирования электрической энергии переменного тока / С.А.Харитонов, А.А.Стенников. - Опубл. 27.06.2003. - бюл №18], состоящий в том, что измеряют напряжение и мощность синхронного генератора, напряжение сети и напряжение на фильтровом конденсаторе звена постоянного тока, преобразуют напряжение синхронного генератора и напряжение сети из трехфазной abc-системы координат в двухфазную α,β-систему координат, для двухфазной системы координат формируют сигнал задания на нулевой фазный угол выходного тока для каждой выходной фазы преобразователя синфазно с напряжением соответствующей фазы сети и сигнал задания на выходную мощность статического преобразователя, причем сигнал задания на мощность на 90° опережает сигнал задания на нулевой фазный угол выходного тока, α- и β-составляющие сигнала задания на нулевой фазный угол выходного тока формируют пропорционально α- и β-составляющим преобразованным фазным напряжениям сети, α-составляющую сигнала задания на выходную мощность статического преобразователя формируют как произведение β-составляющей напряжения сети и сигнала, формируемого как разность сигнала, пропорционального мощности, отдаваемой генератором, и сигнала, определяемого как разность сигнала задания на напряжение на фильтровом конденсаторе и сигнала обратной связи напряжения на фильтровом конденсаторе, β-составляющую сигнала задания на выходную мощность статического преобразователя формируют как произведение α-составляющей напряжения сети, взятой с обратным знаком, и сигнала, формируемого как разность сигнала, пропорционального мощности, отдаваемой генератором, и сигнала, определяемого как разность сигнала задания на напряжение на фильтровом конденсаторе и сигнала обратной связи напряжения на фильтровом конденсаторе, формируют α- и β-составляющие регулирующего сигнала суммированием соответственно α- или β-составляющих сигнала задания на нулевой фазный угол выходного тока и сигнала задания на выходную мощность статического преобразователя, формируют модулирующий сигнал инвертором путем преобразования α- и β-составляющих регулирующего сигнала из двухфазной α,β-системы координат в трехфазную abc-систему координат.A known method of controlling a three-phase static Converter [RF Patent No. 2207698 Н02М 7/72, Н02Р 9/42, 21/00. A vector way to control a quadrant voltage inverter as part of an alternating current electric energy generation system / S.A. Kharitonov, A.A. Stennikov. - Publ. 06/27/2003. - Bulletin No. 18], which measures the voltage and power of the synchronous generator, the network voltage and the voltage at the filter capacitor of the DC link, converts the voltage of the synchronous generator and the network voltage from a three-phase abc coordinate system to a two-phase α, β coordinate system , for a two-phase coordinate system, a reference signal is generated for the zero phase angle of the output current for each output phase of the converter in phase with the voltage of the corresponding network phase and a reference signal for the static output power converter, and the power reference signal is 90 ° ahead of the reference signal at the zero phase angle of the output current, the α and β components of the reference signal at the zero phase angle of the output current are formed in proportion to the α and β components of the converted phase network voltages, the α component the signal of the task for the output power of the static converter is formed as the product of the β-component of the mains voltage and the signal generated as the difference of the signal proportional to the power supplied by the generator and the signal, determined much like the difference between the voltage reference signal at the filter capacitor and the voltage feedback signal at the filter capacitor, the β-component of the reference signal to the output power of the static converter is formed as the product of the α-component of the mains voltage taken with the opposite sign and the signal generated as the signal difference proportional to the power supplied by the generator, and a signal defined as the difference between the voltage reference signal at the filter capacitor and the voltage feedback signal at filter capacitor, form the α- and β-components of the control signal by summing respectively the α- or β-components of the reference signal to the zero phase angle of the output current and the reference signal to the output power of the static converter, form a modulating signal with an inverter by converting the α- and β-components of the control signal from a two-phase α, β-coordinate system to a three-phase abc-coordinate system.
Этот способ реализуется при симметричной системе напряжений сети и учитывает только прямую последовательность трехфазной системы сетевых напряжений. Способ не реализует уменьшение обратной и нулевой последовательностей при несимметричной системе напряжений, последняя из которых наиболее опасна, так как вызывает подмагничивание электромагнитных элементов, питающихся от формируемого преобразователем напряжения.This method is implemented with a symmetrical network voltage system and takes into account only the direct sequence of the three-phase network voltage system. The method does not realize the reduction of the reverse and zero sequences with an asymmetric system of voltages, the last of which is the most dangerous, since it causes the magnetization of electromagnetic elements powered by the voltage generated by the converter.
Известен способ управления преобразователем [Патент РФ №2144729 Н02М 5/27, G05F 1/40. Векторный способ управления преобразователем / С.А.Харитонов, В.В.Машинский. - Опубл. 20.01.2000, - бюл №2], который является прототипом предлагаемого изобретения и заключается в том, что измеряют мгновенные значения трехфазной выходной величины инвертора, напряжения или тока, выделяют нулевую последовательность трехфазного выходного напряжения инвертора, преобразуют величины из трехфазной abc-системы координат в двухфазную α,β-систему координат, для двухфазной системы координат и нулевой последовательности формируют эталонные сигналы, причем для нулевой последовательности эталонный сигнал формируют нулевым, формируют сигналы сравнения путем вычитания α,β-составляющих и нулевой последовательности напряжения трехфазного выходного напряжения инвертора из соответствующих эталонных сигналов, пропорционально результатам сравнения формируют соответствующие управляющие сигналы, которые преобразуют из двухфазной системы α,β-координат в трехфазную abc-систему координат, формируют трехфазный модулирующий сигнал суммированием преобразованных α- и β-составляющих управляющих сигналов и регулирующего сигнала нулевой последовательности.A known method of controlling the Converter [RF Patent No. 2144729 Н02М 5/27,
При использовании статического преобразователя для преобразования энергии первичного источника в выходную энергию с заданными параметрами в результате коммутации вентилей преобразователя выходная величина, напряжение или ток будут содержать широкий спектр гармонических составляющих. При этом основная гармоническая составляющая и гармонические составляющие, кратные трем, при несимметричной нагрузке образуют нулевую последовательность. Поэтому качество вырабатываемой энергии будет низким из-за наличия составляющих нулевой последовательности, а их подавление будет неэффективным из-за конечности коэффициента усиления соответствующего контура регулирования.When using a static converter to convert the energy of the primary source into the output energy with the specified parameters as a result of switching the converter valves, the output quantity, voltage or current will contain a wide range of harmonic components. In this case, the main harmonic component and harmonic components that are multiples of three, with an asymmetric load form a zero sequence. Therefore, the quality of the generated energy will be low due to the presence of components of the zero sequence, and their suppression will be ineffective due to the finiteness of the gain of the corresponding control loop.
Задача изобретения заключается в повышении качества формируемой электроэнергии (напряжения или тока) за счет подавления в выходном сигнале составляющих нулевой последовательности, возникающих при несимметричной нагрузке.The objective of the invention is to improve the quality of the generated electricity (voltage or current) by suppressing in the output signal the components of the zero sequence that occur with an asymmetric load.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе управления трехфазным преобразователем, заключающемся в том, что измеряют мгновенные значения трехфазной выходной величины преобразователя, напряжения или тока, выделяют нулевую последовательность выходной величины, формируют эталонный сигнал для нулевой последовательности равным нулю, формируют сигнал сравнения путем вычитания нулевой последовательности сигнала из эталонного сигнала нулевой последовательности, формируют трехфазный управляющий сигнал для стабилизации или регулирования параметров выходной величины, напряжения или тока, формируют трехфазный модулирующий сигнал преобразователя, в сигнале сравнения нулевой последовательности выделяют гармонические составляющие с большим коэффициентом усиления, формируют сигнал обратной связи нулевой последовательности суммированием выделенных гармонических составляющих и указанный модулирующий сигнал формируют суммированием сигнала обратной связи нулевой последовательности с управляющими сигналами каждой фазы.The problem is achieved in that in the known method of controlling a three-phase converter, which consists in measuring the instantaneous values of a three-phase output value of the converter, voltage or current, extracting a zero sequence of the output quantity, generating a reference signal for a zero sequence equal to zero, generating a comparison signal by subtracting the zero sequence of the signal from the reference signal of the zero sequence, form a three-phase control signal to stabilize or adjusting the parameters of the output quantity, voltage or current, a three-phase modulating signal of the converter is generated, harmonic components with a high gain are extracted in the zero-sequence comparison signal, a zero-sequence feedback signal is generated by summing the selected harmonic components, and the specified modulating signal is formed by summing the zero-sequence feedback signal with control signals of each phase.
На фиг.1 приведена одна из возможных структурных схем, реализующих предлагаемый способ. На фиг.2 и фиг.3 представлены результаты моделирования, подтверждающие эффективность предложенного способа. Структурная схема (фиг.1) содержит систему импульсно-фазового управления СИФУ (блок 1), выходы которой соединены с силовой схемой статического преобразователя частоты ПЧ (блок 2). Силовая схема преобразователя соединена также с первичным источником электроэнергии с нестабильными параметрами Uc (блок 3). Выход силовой схемы статического преобразователя частоты ПЧ (блок 2) через выходной фильтр Ф (блок 4) соединен с несимметричной нагрузкой Н (блок 5). Одновременно выход преобразователя непосредственно соединен с входами преобразователя координат ПК (блок 6). Выходы преобразователей координат ПК через пропорциональные звенья (блок 7) и (блок 8) соединены с соответствующими вычитаемыми входами схем вычитания d- и q-составляющих (блоки 9 и 10). Вторые уменьшаемые входы указанных схем вычитания последовательностей соединены с выходами схем формирования эталонных сигналов d- и q-составляющих напряжения и (блоки 11 и 12). Выходы соответствующих схем вычитания соединены с входами пропорционально-интегральными регуляторами d- и q-составляющих PId и PIq (блоки 13 и 14). Выходы пропорционально-интегральных регуляторов d- и q-составляющих соединены с входами схем обратного преобразования координат ПК-1 (блок 15). Выходы схем обратного преобразования координат ПК-1 соединены с входами сумматоров (блоки 16, 17 и 18). Выходы сумматоров (блоки 16, 17 и 18) соединены с входами системы импульсно-фазового управления СИФУ (блок 1). Выходные фазы нагрузки соединены с входами сумматора (блок 19) и через пропорциональное звено 1/3 (блок 20) соединены с вычитающим входом схемы вычитания (блок 21). Уменьшаемый вход схемы вычитания (блок 21) соединен с выходом схемы формирования эталонного сигнала нулевой последовательности UЭТ0 (блок 22). Выход схемы вычитания (блок 21) соединен с входами схем выделения гармонических составляющих нулевой последовательности Wp1 (блок 23), Wp2 (блок 24), WpN (блок 25). Выходы схем выделения гармонических составляющих нулевой последовательности (блоки 23, 24, 25) соединены с входами сумматора (блок 26). Выход сумматора соединен со вторыми входами сумматоров (блоки 16, 17, 18).Figure 1 shows one of the possible structural schemes that implement the proposed method. Figure 2 and figure 3 presents the simulation results, confirming the effectiveness of the proposed method. The block diagram (Fig. 1) contains a SIPU pulse-phase control system (block 1), the outputs of which are connected to the power circuit of the inverter static frequency converter (block 2). The power circuit of the converter is also connected to the primary source of electricity with unstable parameters Uc (block 3). The output of the power circuit of the inverter static frequency converter (block 2) through the output filter Ф (block 4) is connected to the unbalanced load N (block 5). At the same time, the converter output is directly connected to the inputs of the PC coordinate converter (block 6). Outputs of PC coordinate converters via proportional links (block 7) and (block 8) are connected to the corresponding deductible inputs of the subtraction schemes of d- and q-components (blocks 9 and 10). The second diminished inputs of these sequence subtraction schemes are connected to the outputs of the d-and q-component voltage generating circuits and (blocks 11 and 12). The outputs of the corresponding subtraction circuits are connected to the inputs of the proportional-integral regulators of the d- and q-components PI d and PI q (blocks 13 and 14). The outputs of the proportional-integral regulators of the d- and q-components are connected to the inputs of the inverse coordinate transformation circuits PC -1 (block 15). The outputs of the schemes of the inverse coordinate transformation PC -1 are connected to the inputs of the adders (blocks 16, 17 and 18). The outputs of the adders (blocks 16, 17 and 18) are connected to the inputs of the pulse-phase control system SIFU (block 1). The output phases of the load are connected to the inputs of the adder (block 19) and through the
Система импульсно-фазового управления СИФУ (блок 1) представляет собой стандартную систему управления, реализующую вертикальный принцип управления (см. B.C.Руденко, В.И.Сенько, И.М.Чиженко. Основы преобразовательной техники. - М.: Высш. школа, 1980). Силовая схема статического преобразователя частоты ПЧ (блок 2) - автономный инвертор напряжения на полностью управляемых ключах (см. B.C.Руденко, В.И.Сенько, И.М.Чиженко. Основы преобразовательной техники. - М.: Высш. школа, 1980); первичный источник электроэнергии с нестабильными параметрами Uc (блок 3) - аккумуляторная батарея; выходной фильтр Ф (блок 4) - низкочастотный фильтр, подавляющий высокочастотные составляющие спектра выходной величины, например, однозвенный LC-фильтр; несимметричная нагрузка Н (блок 5) - параллельное или последовательное включение резистора и дросселя.The SIFU pulse-phase control system (block 1) is a standard control system that implements the vertical control principle (see BCRudenko, V.I.Senko, I.M. Chizhenko. Fundamentals of converting technology. - M.: Higher school, 1980). The power circuit of a static frequency inverter (block 2) is an autonomous voltage inverter using fully controllable switches (see BC Rudenko, V. I. Senko, I. M. Chizhenko. Fundamentals of converter technology. - M.: Higher school, 1980) ; primary source of electricity with unstable parameters Uc (block 3) - battery; output filter F (block 4) is a low-pass filter that suppresses the high-frequency components of the spectrum of the output value, for example, a single-link LC filter; unbalanced load N (block 5) - parallel or series connection of the resistor and inductor.
Преобразователь координат ПК (блок 6) реализует преобразование Парка сигналов из abc-системы координат во вращающуюся с постоянной частотой Ω dq-систему координат (см. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1980) и может представлять собой умножители аналоговых сигналов (см. Тимонеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь. - 1982. - 112 с.). Пропорциональные звенья (блоки 7, 8 и 20), схемы вычитания (блоки 9, 10 и 21), пропорционально-интегральные регуляторы (блоки 13 и 14) и сумматоры (блоки 16, 17, 18, 19 и 26) представляют собой типовые элементарные звенья, известные из теории автоматического регулирования (см. Теория автоматического управления. 41. Теория линейных систем автоматического управления. Под ред. А.А.Воронова. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1977). Схемы формирования эталонных сигналов (блоки 11, 12 и 22) - параметрические стабилизаторы напряжения (см. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Под ред. Г.С.Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986). Схемы обратного преобразования координат ПК-1 (блок 15) реализуют преобразование из вращающейся двухфазной dq-системы координат в трехфазную abc-систему координат (см. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1980) и могут представлять собой умножители аналоговых сигналов (см. Тимонеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь. - 1982. - 112 с.). Схемы выделения гармонических составляющих Wpi (блоки 23, 24 и 25) могут представлять собой резонансные звенья, например, или , реализуемые в аналоговом виде (см. Теория автоматического управления. Ч.1. Теория линейных систем автоматического управления. Под ред. А.А.Воронова. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1977), а для исключения температурной зависимости параметров звеньев в цифровом виде (см. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - СПб.: Питер. - 2006. - 751 с.).The PC coordinate converter (block 6) implements the conversion of the Signal Park from the abc coordinate system to the dq coordinate system rotating at a constant frequency Ω (see Vazhnov A.I. Transient processes in AC machines. - L.: Energy, Leningrad. -nie, 1980) and can be analog signal multipliers (see Timoneev V.N., Velichko L.M., Tkachenko V.A. Analog signal multipliers in electronic equipment. - M.: Radio and communications. - 1982. - 112 p.). Proportional links (blocks 7, 8 and 20), subtraction schemes (
Способ осуществляется следующим образом. Несимметричное трехфазное напряжение нагрузки Н (блок 5) поступает на выходы сумматора (блок 19) и далее на вход пропорционального звена (блок 20), на выходе которого формируется нулевая последовательность напряжения нагрузки. Нулевая последовательность напряжения нагрузки поступает на вычитающий вход схемы вычитания (блок 21). На уменьшаемый вход схемы вычитания (блок 21) поступает нулевой эталонный сигнал нулевой последовательности напряжения нагрузки UЭТ0 (блок 22). С выхода схемы вычитания (блок 21) резонансными звеньями Wpi (блоки 23, 24 и 25) выделяются гармонические составляющие нулевой последовательности выходного напряжения с большим коэффициентом усиления, которые подлежат исключению из нулевой последовательности. Эти выделенные гармонические составляющие суммируются (блок 26), и на выходе сумматора формируется сигнал обратной связи нулевой последовательности.The method is as follows. An asymmetric three-phase load voltage N (block 5) is supplied to the outputs of the adder (block 19) and then to the input of the proportional link (block 20), at the output of which a zero sequence of load voltage is formed. The zero sequence of the load voltage is fed to the subtracting input of the subtraction circuit (block 21). At the reduced input of the subtraction circuit (block 21), a zero reference signal of the zero sequence of the load voltage U ET0 is supplied (block 22). From the output of the subtraction circuit (block 21), the harmonic components of the zero sequence of the output voltage with a high gain, which are to be excluded from the zero sequence, are selected by the resonant links W pi (blocks 23, 24, and 25). These selected harmonic components are summed (block 26), and a zero sequence feedback signal is generated at the output of the adder.
Одновременно несимметричное трехфазное напряжение нагрузки Н (блок 5) поступает на выход преобразователя координат ПК (блок 6), на выходе которого формируются d- и q-составляющие выходного напряжения, которые согласуются по величине с эталонными сигналами и (блоки 11 и 12) пропорциональными звеньями и (блоки 7 и 8). На выходах схем вычитания (блоки 9 и 10) формируется разность соответствующих эталонных сигналов и d- и q-составляющих выходного напряжения. Эти разности преобразуются пропорционально-интегральными регуляторами d- и q-\3+At the same time, an asymmetric three-phase load voltage N (block 5) is supplied to the output of the PC coordinate converter (block 6), at the output of which d- and q-components of the output voltage are formed, which are consistent in magnitude with the reference signals and (blocks 11 and 12) by proportional links and (blocks 7 and 8). At the outputs of the subtraction schemes (blocks 9 and 10), a difference is formed between the corresponding reference signals and the d- and q-components of the output voltage. These differences are transformed by proportional-integral controllers d- and q- \ 3+
составляющих PId и PIq (блоки 13 и 14), и на выходах соответствующих пропорционально-интегральных регуляторов формируются сигналы сравнения d- и q-составляющих (блоки 13 и 14). Сформированные на выходах пропорционально-интегральных регуляторов сигналы преобразуются схемой обратного преобразования координат ПК-1 (блок 15) из dq-системы координат в трехфазную abc-систему координат. Выходные напряжение схемы обратного преобразования координат ПК-1 (блок 15), представляющие собой управляющие сигналы фаз преобразователя, суммируются с сигналом обратной связи нулевой последовательности в сумматорах (блоки 16, 17 и 18), на выходах которых формируются модулирующие сигналы для системы импульсно-фазового управления СИФУ (блок 1). По этим модулирующим сигналам система импульсно-фазового управления СИФУ (блок 1) вырабатывает импульсы управления, которые поступают на управляемые ключи силовой схемы статического преобразователя частоты ПЧ (блок 2). Ключи силовой переключаются в соответствие с изменением модулирующих сигналов, и тем самым реализуется преобразование электрической энергии первичного источника электроэнергии с нестабильными параметрами Uc (блок 3) в трехфазное напряжение заданной частоты и величины. Выходной фильтр Ф (блок 4) снижает в спектре выходного напряжения его высокочастотные составляющие, приближая форму выходного напряжения к синусоидальной.components PI d and PI q (blocks 13 and 14), and at the outputs of the respective proportional-integral controllers, comparison signals of d and q components (blocks 13 and 14) are generated. The signals generated at the outputs of the proportional-integral regulators are converted by the inverse coordinate transformation circuit PC -1 (block 15) from the dq-coordinate system to a three-phase abc-coordinate system. The output voltage of the inverse coordinate transformation circuit PC -1 (block 15), which are the control signals of the converter phases, are summed with the zero sequence feedback signal in the adders (blocks 16, 17, and 18), at the outputs of which modulating signals are generated for the pulse-phase system SIFU control (block 1). Based on these modulating signals, the SIFU pulse-phase control system (block 1) generates control pulses that are supplied to the controlled keys of the power circuit of the inverter static frequency converter (block 2). The power keys are switched in accordance with the change in the modulating signals, and thereby the conversion of the electric energy of the primary source of electricity with unstable parameters Uc (block 3) into a three-phase voltage of a given frequency and magnitude is realized. The output filter F (block 4) reduces its high-frequency components in the spectrum of the output voltage, approximating the shape of the output voltage to a sinusoidal one.
Исключение гармонических составляющих нулевой последовательности напряжения нагрузки достигается за счет того, что в предложенном способе управления, в отличие от способа-прототипа, для каждой исключаемой гармонической составляющей нулевой последовательности используется свой, и очень большой коэффициент усиления и выделение каждой составляющей происходит с фазовым сдвигом, близким к нулю, а не одинаковый коэффициент усиления для всех гармонических составляющих, как в способе-прототипе.The exception of the harmonic components of the zero sequence of the load voltage is achieved due to the fact that in the proposed control method, in contrast to the prototype method, for each excluded harmonic component of the zero sequence, its own is used, and a very large gain and selection of each component occurs with a phase shift close to to zero, and not the same gain for all harmonic components, as in the prototype method.
Сравним наличие гармонических составляющих в нулевой последовательности для способа-прототипа и предлагаемого способа управления.Compare the presence of harmonic components in the zero sequence for the prototype method and the proposed control method.
Для способа-прототипа выходные фазные напряжения нагрузки можно представить в виде:For the prototype method, the output phase load voltage can be represented as:
; ;
где - изображение фазного напряжения нагрузки;Where - image of the phase voltage of the load;
- изображение эталонного сигнала нулевой последовательности; - image of the reference signal of the zero sequence;
- изображение нулевой последовательности выходного напряжения; - image of the zero sequence of the output voltage;
- конечный коэффициент усиления сигнала сравнения; - final gain of the comparison signal;
- управляющий сигнал i-ой фазы, определяющий прямую и - the control signal of the i-th phase, which determines the direct and
обратную последовательности напряжения нагрузки;reverse sequence of load voltage;
- коэффициент усиления силовой схемы преобразователя с учетом СИФУ; - gain of the power circuit of the converter taking into account SIFU;
- изображение передаточной функции линейной части - image of the transfer function of the linear part
преобразователя с учетом несимметрии нагрузки;converter taking into account load asymmetry;
i=a,b,c.i = a, b, c.
Определим изображение нулевой последовательности по соотношениям (1) как 1/3 суммы фазных напряжений нагрузки, выразим из полученной суммы нулевую последовательность и получим выражение:We define the image of the zero sequence by relations (1) as 1/3 of the sum of the phase load voltages, express the zero sequence from the resulting sum, and obtain the expression:
При выполнении равенства =0 величина гармонических составляющих нулевой последовательности определяется вторым слагаемым числителя выражения (2) и при ограниченном значении КOC будет иметь конечную величину.When performing equality = 0, the value of the harmonic components of the zero sequence is determined by the second term of the numerator of expression (2) and, with a limited value of K, OC will have a finite value.
Для предлагаемого способа в соответствие с фиг.1 выходные фазные напряжения нагрузки можно представить в виде:For the proposed method in accordance with figure 1, the output phase load voltage can be represented as:
где - передаточная функция схемы выделения i-ой гармонической составляющей нулевой последовательности.Where - the transfer function of the allocation circuit of the i-th harmonic component of the zero sequence.
Определим нулевую последовательность по соотношениям (3) как 1/3 суммы фазных напряжений нагрузки, выразим из полученной суммы нулевую последовательность и получим выражение:We define the zero sequence by relations (3) as 1/3 of the sum of the phase load voltages, express the zero sequence from the resulting sum and obtain the expression:
Определим по выражению (4) значение к-ой гармонической составляющей ωk в нулевой последовательности напряжения нагрузки для предлагаемого способа управления. Для этого представим в суммах числителя и знаменателя выражения (4) передаточную функцию схемы выделения к-ой гармонической составляющей ωk в виде:Define by expression (4) the value of the k-th harmonic component ω k in the zero sequence of the load voltage for the proposed control method. To do this, we present in the sums of the numerator and denominator of expression (4) the transfer function of the allocation scheme of the k-th harmonic component ω k in the form:
Изображение эталонного сигнала нулевой последовательности представим в виде:The image of the reference signal of the zero sequence can be represented as:
где - постоянный, нулевой сигнал.Where - constant, zero signal.
После этого приведем к общему знаменателю выражения числителя и знаменателя в формуле (4) и заменим комплексную переменную S на jωk. В результате все слагаемые числителя и знаменателя выражения (4), умноженные на , которое равно нулю, обращаются в ноль. Выражение (4) преобразуется к виду:After that, we bring to the common denominator the expressions of the numerator and denominator in formula (4) and replace the complex variable S with jω k . As a result, all terms of the numerator and denominator of expression (4) multiplied by , which is zero, vanish. Expression (4) is converted to the form:
Если величина =0, то это означает, что амплитуда к-ой гармонической составляющей в нулевой последовательности напряжения на нагрузке так же равна нулю. Таким образом, происходит исключение к-ой гармонической составляющей в нулевой последовательности напряжения на нагрузке.If the value = 0, then this means that the amplitude of the k-th harmonic component in the zero sequence of voltage at the load is also equal to zero. Thus, the kth harmonic component is eliminated in the zero sequence of voltage at the load.
Рассуждая аналогичным образом, можно показать, что в нулевой последовательности напряжения на нагрузке при предложенном способе управления будут исключены все выделенные составляющие нулевой последовательности напряжения на нагрузке. Следовательно, при предложенном способе управления достигается повышение качества выходного трехфазного сигнала (напряжения или тока) за счет подавления в выходном сигнале нулевой последовательности, возникающей при несимметричной нагрузке.Arguing in a similar way, it can be shown that in the zero sequence of the voltage across the load with the proposed control method, all selected components of the zero sequence of the voltage across the load will be excluded. Therefore, with the proposed control method, an improvement in the quality of the output three-phase signal (voltage or current) is achieved by suppressing in the output signal the zero sequence that occurs with an asymmetric load.
Аналогичный результат получается, если в качестве схемы выделения гармонических составляющих нулевой последовательности трехфазной несимметричной величины будет использоваться звено вида:A similar result is obtained if a link of the form is used as a scheme for distinguishing harmonic components of the zero sequence of a three-phase asymmetric quantity:
На фиг.2 представлены результаты моделирования в Matlab Simulink мостового инвертора напряжения, формирующего напряжение частотой 400 Гц и действующего фазным напряжением 115 В (бортовая авиационная система генерирования электрической энергии) без регулирования гармонических составляющих нулевой последовательности напряжения. Частота переключения ключей инвертора 20 кГц. Активные сопротивления нагрузки для фаз А, В и С соответственно равны 2 Ом, 3 кОм и 3 кОм. На фиг.2 изображены фазные напряжения нагрузки (первый график), d- (верхняя кривая) и q- (нижняя кривая) составляющие напряжения нагрузки (второй график) и нулевая последовательность напряжения нагрузки (третий график). На фиг.3 представлены аналогичные, как на фиг.2, кривые при реализации предложенного способа управления и выделении первой и третьей гармонических составляющих нулевой последовательности напряжения нагрузки. Результаты моделирования подтверждают повышение качества выходного трехфазного сигнала (напряжения или тока) за счет подавления в выходном сигнале нулевой последовательности, возникающей при несимметричной нагрузке для предложенного способа управления.Figure 2 presents the simulation results in Matlab Simulink of a bridge voltage inverter that generates a voltage of 400 Hz and operates with a phase voltage of 115 V (airborne electrical energy generation system) without regulating the harmonic components of the zero voltage sequence. The switching frequency of the inverter keys is 20 kHz. Active load resistances for phases A, B and C are respectively 2 Ohms, 3 kOhms and 3 kOhms. Figure 2 shows the phase voltage of the load (first graph), d- (upper curve) and q- (lower curve) components of the load voltage (second graph) and the zero sequence of the load voltage (third graph). Figure 3 presents the curves similar to those in figure 2 when implementing the proposed control method and highlighting the first and third harmonic components of the zero sequence of the load voltage. The simulation results confirm the improvement in the quality of the output three-phase signal (voltage or current) due to the suppression in the output signal of the zero sequence that occurs with an asymmetric load for the proposed control method.
Таким образом, поставленная задача предложенного способа управления, а именно: повышение качества формируемой электроэнергии (напряжения или тока) за счет подавления в выходном сигнале составляющих нулевой последовательности, возникающих при несимметричной нагрузке, доказана.Thus, the task of the proposed control method, namely: improving the quality of the generated electricity (voltage or current) by suppressing in the output signal the components of the zero sequence that occur with an asymmetric load, is proved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126236/07A RU2442275C1 (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126236/07A RU2442275C1 (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2442275C1 true RU2442275C1 (en) | 2012-02-10 |
Family
ID=45853818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010126236/07A RU2442275C1 (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2442275C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9906162B2 (en) | 2016-04-29 | 2018-02-27 | Caterpillar Inc. | Method to control three-phase inverter voltage |
CN111817412A (en) * | 2020-05-23 | 2020-10-23 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | Medium-high voltage charging system control method based on series digital voltage stabilizer |
RU2771777C1 (en) * | 2021-11-18 | 2022-05-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) "ФГАОУ ВО "ЮУрГУ" (НИУ) | Device for balancing three-phase voltage at output of electronic semiconductor converter with unbalanced load |
-
2010
- 2010-06-25 RU RU2010126236/07A patent/RU2442275C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9906162B2 (en) | 2016-04-29 | 2018-02-27 | Caterpillar Inc. | Method to control three-phase inverter voltage |
CN111817412A (en) * | 2020-05-23 | 2020-10-23 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | Medium-high voltage charging system control method based on series digital voltage stabilizer |
CN111817412B (en) * | 2020-05-23 | 2023-08-08 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | Control method of medium-high voltage charging system based on serial digital voltage stabilizer |
RU2771777C1 (en) * | 2021-11-18 | 2022-05-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) "ФГАОУ ВО "ЮУрГУ" (НИУ) | Device for balancing three-phase voltage at output of electronic semiconductor converter with unbalanced load |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Panigrahi et al. | A robust LQG servo control strategy of shunt-active power filter for power quality enhancement | |
Rohten et al. | Model predictive control for power converters in a distorted three-phase power supply | |
US11177660B2 (en) | System and method for power converter control for virtual impedance | |
Chebabhi et al. | A new balancing three level three dimensional space vector modulation strategy for three level neutral point clamped four leg inverter based shunt active power filter controlling by nonlinear back stepping controllers | |
Rohten et al. | Enhanced predictive control for a wide time-variant frequency environment | |
CN111133670B (en) | Controlling a voltage source converter in a DC system | |
EP0610058B1 (en) | Device for suppressing voltage fluctuation and higher harmonics | |
Abdolhadi et al. | Sliding Mode and Terminal Sliding Mode Control of Cascaded Doubly Fed Induction Generator. | |
RU2442275C1 (en) | Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load | |
Karimi et al. | High performances reference current generation for shunt active filter under distorted and unbalanced conditions | |
RU2475914C1 (en) | Electric energy quality improvement method | |
RU2444833C1 (en) | Vector method for control of three-phase static converter with asymmetric load | |
Kadandani et al. | Modelling, design and control of cascaded H-bridge single phase rectifier | |
Fereidouni et al. | A new space-vector Hysteresis current-control modulation for active power filter applications | |
RU2394346C1 (en) | Vector method for control of three-phase static converter with asymmetric load | |
RU2381607C1 (en) | Method to synchronise controlled static source of variable voltage and variable voltage source and switching them into parallel operation | |
Rozanov et al. | Multifunctional power quality controller based on power electronic converter | |
Ayoubi et al. | Enhanced controller for a four-leg inverter operating in a stand-alone microgrid with unbalanced loads | |
RU2677628C1 (en) | Three-phase reactive power compensator | |
RU2381609C1 (en) | Method to control static stabilised dc voltage sources operating in parallel into common load | |
RU2452076C2 (en) | Methods for control of static stabilised ac voltage sources working in parallel for common load | |
Zaveri et al. | Analysis of different real time reference generation techniques used for harmonic mitigation in three phase shunt active filters | |
RU2472269C1 (en) | Method to control static stabilised sources of ac voltage operating in parallel for common load in case of its asymmetry | |
RU2460194C1 (en) | Method to control static stabilised sources of ac voltage operating in parallel for common load in case of its asymmetry | |
Fereidouni et al. | A new technique for improving performance of active power filter in power systems with isolated neutral point |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150626 |