RU2480883C2 - Способ энергосбережения - Google Patents
Способ энергосбережения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2480883C2 RU2480883C2 RU2011125963/07A RU2011125963A RU2480883C2 RU 2480883 C2 RU2480883 C2 RU 2480883C2 RU 2011125963/07 A RU2011125963/07 A RU 2011125963/07A RU 2011125963 A RU2011125963 A RU 2011125963A RU 2480883 C2 RU2480883 C2 RU 2480883C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- network
- harmonics
- capacitors
- chokes
- quality factor
- 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
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях. Способ включает в себя параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами, симметрирование токов в фазах и межфазных токов, использование адаптивных режекторных фильтров в качестве последовательных колебательных контуров для ослабления высших гармоник, измерение частоты, мощности и спектра гармоник в сети. По результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, даются управляющие команды для подключения или отключения дополнительных конденсаторов и дросселей адаптивных режекторных фильтров. Изобретение позволяет получить технический результат - решить проблемы подавления высших гармоник в силовых электросетях. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях, особенно при включении (отключении) мощных нагрузок.
Известен способ энергосбережения на основе оптимизации энергосберегающих мероприятий (ЭСП) по всем этапам электротехнологического процесса (ЭТП) /1/. Способ заключается в следующем: разбивают весь энерготехнологический процесс на этапы его проведения, устанавливают измерители энергии и измеряют или вычисляют потребляемую энергию на каждом этапе, определяют энергоемкость этапов в исходном варианте проведения ЭТП, намечают ЭСМ, в качестве которых могут выступать регулирование параметров изменения режимов, замена элементов, прочие технические, технологические, производственные, организационные меры, направленные на повышение эффективности данного этапа ЭТП, определяются энергоемкости этапов при внедрении намеченных ЭСМ, вычисляют коэффициенты эффективности ЭСМ. ЭТП проводят применением таких ЭСМ на каждом этапе, чтобы его общий коэффициент эффективности принимал оптимальное значение. К недостаткам можно отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку проведение энергосберегающих мероприятий необходимо проводить на каждом этапе технологического процесса. К недостаткам можно отнести ограниченные функциональные возможности, поскольку проведение энергосберегающих мероприятий необходимо проводить на каждом этапе электротехнического процесса.
Известен также способ управления энергоресурсами /2/. За заданный промежуток времени система определяет приращения расходов энергоносителей, сквозных энергозатрат и производительности выпуска продукции, определение динамической энергоемкости, оценки расходования энергоресурсов объекта управления по динамической энергоемкости. Система обеспечивает в динамике в пошаговом режиме оценку приращенной за заданный промежуток времени расходов энергоносителей сквозной энергоемкости и производительности выпуска продукции. Эти оценки проводятся как для сквозных энергозатрат, так и для их отдельных составляющих. К недостаткам данного способа можно отнести ухудшение эксплуатационных характеристик элементов защиты из-за кратковременных перенапряжений.
Известен также способ управления энергопотреблением, заключающийся в параллельном подключении компонентов и использовании реверсивных фильтров, что позволяет уменьшить фазовый угол тока и напряжения, снизить гармоники в сети, снизить гармонические искажения (суммарное значение коэффициента нелинейных искажений) до очень низких значений, при включении выпрямителя напряжения уменьшить напряжение /3/. Если напряжение и ток различаются по фазе, система уменьшает угол между током и напряжением. Система снижает потребление энергии и реагирует на нагрузку посредством тока и регулирует потребление мощности, регулирует напряжение с учетом потребления тока. Это особенно полезно для отраслей промышленности с высоким потреблением тока, например с нагрузкой сети до 2500 А. Элементы сети - конденсаторы, дугогасительное устройство, варисторы, ограничитель скачков напряжения, индуктивности или обмотки трансформатора - группируются для работы в однофазной сети, возможно подключение к двухфазной или трехфазной сети. Недостатком предложенного решения является то, что при выполнении данного способа происходит временная потеря экономии электроэнергии в результате ухудшения динамики процесса.
Также известен способ повышения качества электроэнергии, описанный в /4/, при уменьшении несинусоидальной формы питающего напряжения которого производят распределение потребления электроэнергии между электронными устройствами, искажающими форму питающего напряжения, и электронными устройствами, улучшающими форму питающего напряжения, в течение полуволны питающего напряжения сети. При этом улучшается форма питающего напряжения при упрощении конструкции.
Наиболее близким по технической сути является способ повышения качества электроэнергии в многофазной системе энергоснабжения при симметрировании по одной из фаз и комбинированном отборе мощности /5/. Процесс компенсации высших гармонических составляющих ставят в зависимость от характеристик последних в каждой из фаз и осуществляют совместно с симметрированием токов в упомянутых фазах, а процесс симметрирования осуществляют относительно опорной фазы. К недостаткам способа можно отнести то, что невозможно определить конкретные значения частот и мощностей гармоник в сети.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества сети за счет более эффективного подавления случайно образующихся за счет изменения характера нагрузки гармоник в сети.
Способ энергосбережения включает в себя параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами и общим проводом, симметрирование токов в фазах и межфазных токов, использование адаптивных режекторных фильтров в качестве последовательных колебательных контуров, представляющих собой последовательно соединенные конденсаторы и дроссели,
для уменьшения мощности паразитных высших гармоник, через заданные контроллером промежутки времени измеряется резонансная частота, мощность и спектр помех гармоник в сети, по результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, зависящая от мощности гармоник и их полосы, возникающих при изменении параметров сети. Для уменьшения добротности дается управляющая команда для подключения дополнительных конденсаторов и отключения дополнительных дросселей адаптивных режекторных фильтров, тем самым увеличивая емкость в режекторном фильтре и уменьшая индуктивность при сохранении значения резонансной частоты. А для увеличения добротности дается управляющая команда на отключение дополнительных конденсаторов и подключения дополнительных дросселей, причем количество подключаемых конденсаторов и дросселей зависит от текущего измеренного значения гармоники в сети. Резонансные явления в электрических питающих сетях любой конфигурации, возникающие в виде высших гармоник тока, образованных в результате бросков тока при изменении нагрузки и распределенными погонными паразитными емкостями и индуктивностями проводников и компонентов электрических сетей, подавляются адаптивными динамическими режекторными фильтрами в течение всего времени эксплуатации сети, учитывая, что все частоты этих гармоник, полосы частот и мощности непрерывно изменяются. Динамическое ослабление гармоник осуществляется согласно алгоритму в настраиваемых режекторных фильтрах в Q раз, где Q - добротность последовательного колебательного контура, образованного соответствующими конденсатором и дросселем. Величина добротности вычисляется в зависимости от мощности той или иной гармоники, возникающей при изменении параметров сети - включении, выключении нагрузки и так далее. При уменьшении добротности полоса подавления расширяется, а мощность подавляемых гармоник уменьшается. Изменение добротности осуществляется изменением соотношения емкости и индуктивности последовательного колебательного контура на измеренной частоте: увеличение индуктивности и уменьшение емкости приводит к увеличению добротности, и наоборот:
где ρ - волновое сопротивление,
R - активные потери в последовательном колебательном контуре.
где L - индуктивность дросселя,
C - емкость кондиционера.
Адаптивные режекторные фильтры подключаются параллельно нагрузке.
Высшие гармоники в сети возникают в результате образования паразитных колебательных контуров, образованных элементами сети и динамической нагрузки, таких как распределенная емкость и индуктивность проводников и элементов сети и нагрузки, и воздействия на них бросков тока и напряжения во время переходных процессов при изменении динамических характеристик нагрузки во время работы сети (включение и выключение потребителей, изменение тока потребления, активной, реактивной составляющих нагрузки и так далее).
На фиг.1 показан график амплитудно-частотной характеристики помех в сети и добротности фильтров для компенсации этих помех.
Способ осуществляется следующим образом.
Непрерывно, в течение всего времени эксплуатации сети измеряются частота, спектр и мощность паразитных высших гармоник. Контроллер на основании значений частот гармоник, определенных сканером, вычисляет номиналы конденсаторов и индуктивностей дросселей, обеспечивающих резонанс напряжений при заданной добротности. Контроллер вырабатывает сигналы управления для КМОП-ключей, которые последовательно подключают дроссели и конденсаторы.
При возникновении новых гармоник в результате работы сети по новым текущим значениям частот гармоник контроллер рассчитывает новые значения конденсаторов и индуктивностей дросселей для их коммутации. По результатам измерений вычисляются необходимые значения добротности для получения необходимого уровня подавления гармоник. По рассчитанной добротности вычисляются значения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей, выдаются управляющие команды контроллеру на подключение соответствующих конденсаторов и дросселей. Количество этих подключаемых последовательно компонентов в каждой силовой электрической сети может меняться в зависимости от текущего значения гармоник сети.
Пример конкретного выполнения.
В результате подключения мощной дополнительной нагрузки к сети возникли паразитные гармоники, действующие во время переходного процесса, с частотами f1, f2, f3 … f5 … f8 …, мощности и полосы излучения этих частот, измеренные сканером, обрабатываются контроллером, и по результатам этой обработки осуществляется выбор рассчитанного значения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей на их подключение параллельно нагрузке. Если в результате такого подключения амплитуда этих паразитных гармоник в сети уменьшается до величины установленного значения, процедура заканчивается. Если нет, цикл повторяется. Это осуществляется в течение всего времени эксплуатации сети.
Изобретение позволяет решить проблемы подавления высших гармоник в силовых электрических сетях любой конфигурации постоянного и переменного токов, одно-, двух-, и трехфазных форм токов, работающих как в стационарном режиме, так и в режиме переходных процессов - включения, выключения, подключения дополнительных мощных нагрузок как адаптивных, так и активно реактивных.
Источники информации
1. Патент РФ №2357342.
2. Патент РФ №2315324.
3. Патент РФ №2340991.
4. Патент США №7573253.
5. Патент РФ №2390083 - прототип.
Claims (1)
- Способ энергосбережения, включающий параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами и общим проводом, отличающийся тем, что для уменьшения мощности паразитных высших гармоник используются адаптивные режекторные фильтры в качестве последовательных колебательных контуров, представляющие собой последовательно соединенные конденсаторы и дроссели, для ослабления высших гармоник, через заданные контроллером промежутки времени, зависящие от требований, предъявляемых к сети, измеряется частота, мощность и спектр помех гармоник в сети, по результатам измерений вычисляется величина добротности колебательного контура, зависящая от мощности гармоник и их полосы, возникающих при изменении параметров сети, а для уменьшения добротности дается управляющая команда для подключения дополнительных конденсаторов и отключения дополнительных дросселей адаптивных режекторных фильтров, увеличивая, тем самым, емкость и уменьшая индуктивность при сохранении значения резонансной частоты, а для увеличения добротности дается управляющая команда на отключение дополнительных конденсаторов и подключение дополнительных дросселей, причем количество подключаемых конденсаторов и дросселей зависит от текущего измеренного значения гармоники в сети.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125963/07A RU2480883C2 (ru) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Способ энергосбережения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125963/07A RU2480883C2 (ru) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Способ энергосбережения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011125963A RU2011125963A (ru) | 2012-12-27 |
RU2480883C2 true RU2480883C2 (ru) | 2013-04-27 |
Family
ID=49153328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011125963/07A RU2480883C2 (ru) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Способ энергосбережения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2480883C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559787C1 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-08-10 | Василий Сергеевич Богачев | Способ синтеза частотных фильтров для систем генерации, преобразования и распределения электрической энергии |
RU2586061C2 (ru) * | 2014-02-18 | 2016-06-10 | Дмитрий Алексеевич Малинин | Способ и устройство управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2340991C1 (ru) * | 2007-10-22 | 2008-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский Государственный Технический Университет | Способ повышения качества электрической энергии и устройство для его реализации |
US7573253B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-08-11 | Dmi Manufacturing Inc. | System for managing electrical consumption |
RU2390083C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-05-20 | Игорь Владимирович Устименко | Способ повышения качества электрической энергии в многофазной системе энергоснабжения при симметрировании по одной из фаз и комбинированном отборе мощности |
-
2011
- 2011-06-24 RU RU2011125963/07A patent/RU2480883C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7573253B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-08-11 | Dmi Manufacturing Inc. | System for managing electrical consumption |
RU2340991C1 (ru) * | 2007-10-22 | 2008-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский Государственный Технический Университет | Способ повышения качества электрической энергии и устройство для его реализации |
RU2390083C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-05-20 | Игорь Владимирович Устименко | Способ повышения качества электрической энергии в многофазной системе энергоснабжения при симметрировании по одной из фаз и комбинированном отборе мощности |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586061C2 (ru) * | 2014-02-18 | 2016-06-10 | Дмитрий Алексеевич Малинин | Способ и устройство управления адаптивной системой энергосбережения n-фазной сети |
RU2559787C1 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-08-10 | Василий Сергеевич Богачев | Способ синтеза частотных фильтров для систем генерации, преобразования и распределения электрической энергии |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011125963A (ru) | 2012-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jayalath et al. | Generalized LCL-filter design algorithm for grid-connected voltage-source inverter | |
Bina et al. | An efficient procedure to design passive LCL-filters for active power filters | |
Teodorescu et al. | A stable three-phase LCL-filter based active rectifier without damping | |
WO2011138860A1 (ja) | 発電装置、発電システム、および無線電力伝送装置 | |
Baitha et al. | A comparative analysis of passive filters for power quality improvement | |
CN102332723A (zh) | 自动谐振式电力滤波与连续无功补偿混成系统 | |
US9065329B2 (en) | Reconfigurable power converter module | |
RU2619396C2 (ru) | Система и способ контроля приборов высоковольтной техники | |
US9122296B2 (en) | Adaptive DC-link voltage controlled LC coupling hybrid active power filters for reactive power compensation | |
Preciado et al. | Harmonics in a wind power plant | |
US5805032A (en) | Electrical filter for attenuating oscillations in AC mains | |
RU2480883C2 (ru) | Способ энергосбережения | |
JP2012075227A (ja) | レクテナ装置 | |
Mboving et al. | Different approaches for designing the passive power filters | |
JP6385171B2 (ja) | 整流器 | |
CN107800199A (zh) | 一种电磁干扰抑制电路及电能发射端 | |
KR100666509B1 (ko) | 동조 필터부 on/off 스위칭 기능을 가지는 고조파필터 | |
RU2410815C1 (ru) | Устройство параметрической стабилизации напряжения переменного тока | |
Pastor et al. | Design of output LCL filter for 15-level cascade inverter | |
Aravena et al. | Passive filters for high power cycloconverter grinding mill drives | |
Singh et al. | Analysis and mitigation of parallel resonance in the distribution system | |
CN102292906A (zh) | 用于运行变流器电路的方法以及用于执行该方法的装置 | |
Adebisi et al. | Assessing the Performance of Harmonic Filters for Power Quality Improvement on Industrial Load: 7-Up Industry Plc Power Network as a Case Study | |
Encarnação et al. | Improved structure for three-phase four-wires hybrid active power filters | |
RU2641097C1 (ru) | Способ уменьшения высших гармонических составляющих напряжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160625 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171213 |