RU2599732C1 - Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором - Google Patents

Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором Download PDF

Info

Publication number
RU2599732C1
RU2599732C1 RU2015144815/07A RU2015144815A RU2599732C1 RU 2599732 C1 RU2599732 C1 RU 2599732C1 RU 2015144815/07 A RU2015144815/07 A RU 2015144815/07A RU 2015144815 A RU2015144815 A RU 2015144815A RU 2599732 C1 RU2599732 C1 RU 2599732C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
input
transformer
output
boost
Prior art date
Application number
RU2015144815/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Степанович Климаш
Александр Васильевич Евсеев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ")
Priority to RU2015144815/07A priority Critical patent/RU2599732C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2599732C1 publication Critical patent/RU2599732C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения, и может быть использовано для управления вольтодобавочными устройствами при создании трансформаторных подстанций с высокой эффективностью потребления и использования электроэнергии. Технический результат заключается в повышении точности и быстродействия. Технический результат достигается за счет того, что вводится модуль синхронизации системы управления и модуль регулирования фазы, причем вход модуля синхронизации системы управления соединен с сетью через трехфазный датчик мгновенного напряжения сети, а выход соединен с управляющим входом синхронизации модуля прямого преобразования Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и входом синхронизации модуля регулирования фазы, также на управляющий вход модуля регулирования фазы подается сигнал задания фазы, а выход модуля регулирования фазы соединен с управляющими входами синхронизации прямого и обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора. 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения, и может быть использовано для управления вольтодобавочными устройствами при создании трансформаторных подстанций с высокой эффективностью потребления и использования электроэнергии.
Известен принцип построения вольтодобавочных устройств и преобразователей фазы на основе преобразователей частоты для асинхронного двигателя (Климаш B.C. Вольтодобавочные устройства для компенсаторов отклонений напряжения и реактивной энергии с амплитудным, импульсным и фазовым регулированием. Монография. - Владивосток: ДВО РАН Дальнаука, 2002. - 141 с., Климаш B.C. Построение преобразователей фазы и регуляторов качества электроэнергии на основе преобразователей частоты: Ученые записки КнАГТУ, №2-1 (2), 2010, с. 21-22). Для реализации этого принципа, за прототип взята система векторного управления машиной двойного питания (Haitham Abu-Rub, Mariusz Malinowski, Kamal Al-Haddad, Power electronics for renewable energy systems, transportation and industrial applications, John Wiley & Sons Ltd, 2014. - c. 270-318), которая управляет частотой, фазой и амплитудой выходного напряжения инвертора напряжения.
На вход системы векторного управления подаются мгновенные значения напряжения сети, а также мгновенные значения токов первичной обмотки (статора) и вторичной обмотки (ротора) двигателя с датчиков. Кроме этого на вход системы управления подается сигнал скорости вращения ротора Ωm. Система векторного управления прототипа, содержит модули преобразований Кларка и Парка ротора, переводящие ток ротора Iabcr из трехфазной системы координат ABC во вращающуюся систему координат dq, вращение которой определяется утлом поворота ротора θr. Угол θr вычисляется исходя из разницы задаваемого утла вращения поля статора
Figure 00000001
и угла поворота ротора θm, причем угол θm вычисляется в модуле вычисления утла поворота ротора, на вход которого подается значение скорости вращения ротора Ωm. В свою очередь модули преобразований Кларка и Парка статора переводят мгновенный ток
Figure 00000002
и мгновенное напряжение
Figure 00000003
статора из трехфазной системы координат ABC во вращающуюся систему координат dq, которая ориентирована по углу вращения поля статора
Figure 00000001
. Угол вращения поля статора
Figure 00000001
вычисляется в модуле формирования частоты вращения ротора, на управляющий вход скорости которого подается задаваемая скорость вращения двигателя
Figure 00000004
, в результате полученные в dq ток
Figure 00000005
и напряжение
Figure 00000006
статора подаются на модуль оценки тока нагрузки статора, а также напряжение статора
Figure 00000006
вычитается из задаваемого напряжения
Figure 00000007
, а результат подается на ПИ-регуляторы, которые вычисляют требуемый ток ротора
Figure 00000008
. Далее вычисляется ток ротора
Figure 00000009
, путем вычитания из него оценочного тока нагрузки статора
Figure 00000010
и прибавления к нему тока фильтрующих конденсаторов статора, который вычисляется в специальном модуле. В модуле контроля тока ротора вычисляется требуемое напряжение ротора
Figure 00000011
, причем на вход данного модуля подается требуемый ток ротора
Figure 00000012
и мгновенный ток ротора
Figure 00000013
, далее напряжение ротора
Figure 00000014
в модулях обратного преобразования Парка и пространственно-векторной модуляции переходит из вращающейся системы координат dq, вращение которой задается утлом θr, обратно в трехфазную систему координат ABC и подается на модуль широтно-импульсной модуляции. После всех вычислений, система векторного управления подает через модуль широтно-импульсной модуляции управляющие сигналы широтно-импульсной модуляции на инвертор напряжения, который управляет ротором машины двойного питания и подключен к активному выпрямителю, запитанному от сети через трансформатор.
Задачей изобретения является создание системы векторного управления вольтодобавочным трансформатором с улучшенными динамическими свойствами, а именно повышенной точностью и быстродействием.
В результате решения поставленной задачи была применена с минимальными изменениями и дополнениями система векторного управления машиной двойного питания, за счет чего достигнут технический результат, заключающийся в улучшении точности и быстродействия системы векторного управления вольтодобавочным трансформатором.
Решение поставленной задачи достигается тем, что вводится модуль синхронизации системы управления и модуль регулирования фазы, причем вход модуля синхронизации системы управления соединен с сетью через трехфазный датчик мгновенного напряжения сети, а выход соединен с управляющим входом синхронизации модуля прямого преобразования Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и входом синхронизации модуля регулирования фазы, также на управляющий вход модуля регулирования фазы подается сигнал задания фазы, а выход модуля регулирования фазы соединен с управляющими входами синхронизации прямого и обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему приведенным на фигуре чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства до уровня известных элементов.
Устройство содержит сеть 1, нагрузку 2, главный 3 и вольтодобавочный 4 трансформаторы, активный выпрямитель 5, инвертор напряжения 6, трехфазный датчик мгновенного тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 7, трехфазный датчик мгновенного напряжения сети 8, трехфазный датчик мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 9, конденсаторный фильтр сети 10 и систему векторного управления 11. В состав системы векторного управления 11 входят модули преобразований Кларка и Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 12 и 13, модули преобразований Кларка и Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 14 и 15, модуль синхронизации системы управления 16, модуль регулирования фазы 17, модуль оценки тока нагрузки первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 18, ПИ-регуляторы 19 и 20, модуль вычисления тока конденсаторного фильтра сети 21, модуль контроля тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 22, модуль обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 23, модуль пространственно-векторной модуляции 24 и модуль широтно-импульсной модуляции 25.
Элементы устройства соединены следующим образом. Первичные обмотки главного и вольтодобавочного трансформаторов 3 и 4 соединены пофазно последовательно и подключены к сети 1, к которой также подключен вход трехфазного датчика мгновенного напряжения сети 8, вход трехфазного датчика мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 9 и выход конденсаторного фильтра сети 10. Выход датчика трехфазного мгновенного напряжения сети 8 подключен ко входу модуля преобразования Кларка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 14 и входу модуля синхронизации системы управления 16. Выход датчика трехфазного мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 8 подключен ко входу модуля преобразования Кларка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 14. Вторичная обмотка главного трансформатора 3 подключена к нагрузке 2, а вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора 4 к выходу инвертора напряжения 6 и входу трехфазного датчика тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 7, выход которого подключен ко входу модуля преобразования Кларка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 12. Вход инвертора напряжения 6 подключен к выходу активного выпрямителя 5, вход которого подключен к нагрузке 2. Выход модуля преобразования Кларка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 12 соединен с входом модуля преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 13, выход модуля преобразования Кларка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 14 соединен с входом модуля преобразования Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 15, выход которого соединен с входом модуля оценки тока нагрузки первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 18, а также с входом ПИ-регулятора 19 и 20 через вычитание из задаваемого напряжения. Выход модуля синхронизации системы управления 16 соединен с управляющим входом синхронизации модуля прямого преобразования Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 15 и входом синхронизации модуля регулирования фазы 17, причем на управляющий вход смещения фазы этого модуля подается задаваемый угол смещения фазы
Figure 00000015
, а выход подключен к управляющим входам синхронизации прямого и обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 13 и 23 соответственно. Далее выходы ПИ-регуляторов 19 и 20, выход модуля оценки тока нагрузки первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 18 и выход модуля вычисления тока конденсаторного фильтра сети 21 соединены через вычитатели с входом модуля контроля тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 22, также вход данного модуля соединен с выходом прямого преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 13, а выход со входом обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 23, выход которого соединен с входом модуля пространственно-векторной модуляции 24, выход которого соединен с входом модуля широтно-импульсной модуляции 25, и, наконец, выход модуля широтно-импульсной модуляции 25 соединен с управляющим входом широтно-импульсной модуляции инвертора напряжения 6.
Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором работает следующим образом.
При снижении напряжения
Figure 00000016
нагрузки 2, вызванного снижением напряжения
Figure 00000017
сети 1 и(или) увеличением тока
Figure 00000018
нагрузки 2, уменьшается сигнал
Figure 00000019
на выходе трехфазного датчика мгновенного напряжения сети 8 и(или) увеличивается сигнал
Figure 00000020
на входе трехфазного датчика мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 9 и
Figure 00000021
трехфазного датчика мгновенного тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 7, далее проекции (uaC, uвC и uсC) мгновенного напряжения
Figure 00000022
на трехфазную систему координат ABC и проекции (iaП, iвП и iсП) мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000023
на трехфазную систему координат ABC переходят в модулях 14 и 15 преобразований Кларка и Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора из трехфазной системы координат ABC в двумерную вращающуюся систему координат dq, которая ориентированна по вектору мгновенного напряжения сети
Figure 00000024
через угол фазы мгновенного напряжения сети θС. Угол θC вычисляется в модуле синхронизации системы управления 16 исходя из значений мгновенного напряжения сети
Figure 00000025
. Проекции (iaB, ibB и icB) мгновенного тока
Figure 00000026
вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора на трехфазную систему координат ABC переходят в модулях 12 и 13 преобразований Кларка и Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора из трехфазной системы координат ABC в двумерную вращающуюся систему координат dq, вращение которой определяется утлом фазы мгновенного напряжения вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора θВ. Угол θВ вычисляется в модуле регулирования фазы 17 исходя из угла фазы мгновенного напряжения сети θС и задаваемого угла смещения фазы
Figure 00000027
, также угол θВ подается на управляющий вход синхронизации модуля обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 23. Полученные в dq ток
Figure 00000028
первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и напряжение сети
Figure 00000029
подается на модуль оценки тока нагрузки первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 18. Напряжение сети
Figure 00000029
вычитается из задаваемого напряжения сети
Figure 00000030
и подается на ПИ-регуляторы 19 и 20, которые вычисляют требуемый ток вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000031
. Далее вычисляется ток вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000032
, путем вычитания от него оценочного тока нагрузки статора
Figure 00000033
и прибавления тока фильтрующих конденсаторов сети 10, который вычисляется в модуле вычисления тока конденсаторного фильтра сети 21.
В модуле контроля тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 22 вычисляется требуемое напряжения вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000034
, исходя из требуемого тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000035
и мгновенного тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000036
. Напряжение вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000037
в модулях обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 23 и пространственно-векторной модуляции 24 переходит обратно в трехфазную систему координат ABC, после чего напряжение вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора
Figure 00000038
подается на модуль широтно-импульсной модуляции 25, который управляет инвертором напряжения 6. Инвертор напряжения 6 управляет вольтодобавочным трансформатором 4, стабилизируя таким образом напряжение на нагрузке 2.
Аналогично происходит работа вольтодобавочного устройства и при увеличении напряжения сети и(или) уменьшении тока нагрузки. В этом случае выходной сигнал датчика напряжения первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора падает, и в зависимости от его величины также происходит амплитудное регулирование добавочного напряжения устройства для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции.

Claims (1)

  1. Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором, вместе с трехфазным датчиком мгновенного напряжения сети, трехфазным датчиком мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, трехфазным датчиком мгновенного тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, инвертором напряжения, активным выпрямителем и главным трансформатором содержит модуль преобразования Кларка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, вход которого соединен с выходом трехфазного датчика мгновенного тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а выход соединен с входом модуля преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, модуль преобразования Кларка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, вход которого соединен с выходом трехфазного датчика мгновенного тока первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и выходом трехфазного датчика мгновенного напряжения сети, а выход соединен с входом модуля преобразования Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, выход которого соединен с входом модуля оценки тока нагрузки первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а также с входами двух ПИ-регуляторов через вычитание из задаваемого напряжения, далее выходы ПИ-регуляторов, выход модуля оценки тока нагрузки первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и выход модуля вычисления тока конденсаторного фильтра сети соединены через вычитатели с входом модуля контроля тока вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, также вход данного модуля соединен с выходом прямого преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а выход с входом обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, выход которого соединен с входом модуля пространственно-векторной модуляции, выход которого соединен с входом модуля широтно-импульсной модуляции, в свою очередь выход модуля широтно-импульсной модуляции соединен с управляющим входом широтно-импульсной модуляции инвертора напряжения, отличающаяся тем, что вводится модуль синхронизации системы управления и модуль регулирования фазы, причем вход модуля синхронизации системы управления соединен с сетью через трехфазный датчик мгновенного напряжения сети, а выход соединен с управляющим входом синхронизации модуля прямого преобразования Парка первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и входом синхронизации модуля регулирования фазы, также на управляющий вход модуля регулирования фазы подается сигнал задания фазы, а выход модуля регулирования фазы соединен с управляющими входами синхронизации прямого и обратного преобразования Парка вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора.
RU2015144815/07A 2015-10-19 2015-10-19 Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором RU2599732C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144815/07A RU2599732C1 (ru) 2015-10-19 2015-10-19 Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144815/07A RU2599732C1 (ru) 2015-10-19 2015-10-19 Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2599732C1 true RU2599732C1 (ru) 2016-10-10

Family

ID=57127753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015144815/07A RU2599732C1 (ru) 2015-10-19 2015-10-19 Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2599732C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498994A (en) * 1993-09-07 1996-03-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Active filter device
RU2249895C2 (ru) * 2003-05-20 2005-04-10 Ульяновский государственный технический университет Стабилизатор симметричного трехфазного напряжения
RU2475914C1 (ru) * 2011-07-11 2013-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Способ повышения качества электрической энергии

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498994A (en) * 1993-09-07 1996-03-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Active filter device
RU2249895C2 (ru) * 2003-05-20 2005-04-10 Ульяновский государственный технический университет Стабилизатор симметричного трехфазного напряжения
RU2475914C1 (ru) * 2011-07-11 2013-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Способ повышения качества электрической энергии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104253572B (zh) 用于开环电机驱动操作的稳定性控制的方法和设备
US7177165B2 (en) System and method for unbalanced independent AC phase voltage control of a 3-phase, 4-wire output DC/AC inverter
CN105529947B (zh) 中性点箝位型电力转换装置以及其控制方法
JP6150018B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ、電力変換装置、発電システムおよびｄｃ−ｄｃ変換方法
JP2012165499A (ja) 電力変換装置
CN104953882A (zh) 电力转换装置、发电系统、控制装置及电力转换方法
JP2017192196A (ja) 交流電動機の制御装置
US10848075B2 (en) Reactive AFE power control
JP6372201B2 (ja) 電力変換装置
EP2690775A2 (en) Drive system for alternating current motors and electric motorized vehicles
JPS6148167B2 (ru)
CN107994825B (zh) 一种振荡抑制方法、系统、装置及可读存储介质
KR20210137757A (ko) 단일 전류 센서를 이용한 위치 센서리스 모터 제어 시스템
RU2599732C1 (ru) Система векторного управления вольтодобавочным трансформатором
KR100634611B1 (ko) 양방향 3상 직류변환장치의 제어장치 및 제어방법
Iacchetti et al. Enhanced torque control in a DFIG connected to a DC grid by a diode rectifier
CN105141136A (zh) 一种应用于全桥隔离dc-dc变换器的直接功率控制方法
CN102013869A (zh) 一种交流异步电机电流控制装置及电流控制方法
RU2534028C1 (ru) Источник электропитания аппаратуры радиолокационной станции
CN109660183B (zh) 一种电容小型化电机驱动装置
US11456691B2 (en) Inverter control device
RU2444833C1 (ru) Векторный способ управления трехфазным статическим преобразователем при несимметричной нагрузке
RU2442275C1 (ru) Способ управления трехфазным статическим преобразователем при несимметричной нагрузке
Kong et al. Enhanced three phase ac stationary frame PI current regulators
KR101592454B1 (ko) 전지 전력 저장 시스템의 순환전류 저감형 droop 제어 시스템

Legal Events

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

Effective date: 20171020