RU2644397C1 - Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе - Google Patents

Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе Download PDF

Info

Publication number
RU2644397C1
RU2644397C1 RU2016145471A RU2016145471A RU2644397C1 RU 2644397 C1 RU2644397 C1 RU 2644397C1 RU 2016145471 A RU2016145471 A RU 2016145471A RU 2016145471 A RU2016145471 A RU 2016145471A RU 2644397 C1 RU2644397 C1 RU 2644397C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase converter
vector
inphase
leakage current
vectors
Prior art date
Application number
RU2016145471A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Викторович Брованов
Евгений Валерьевич Гришанов
Вячеслав Александрович Колесников
Андрей Сергеевич Семягин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Системы Постоянного Тока"
Priority to RU2016145471A priority Critical patent/RU2644397C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2644397C1 publication Critical patent/RU2644397C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным преобразователем при создании электромеханических систем, в том числе, при создании систем генерирования переменного тока. Техническим результатом является создание способа подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе при реализации векторной широтно–импульсной модуляции, позволяющего полностью подавить синфазный ток. В способе подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе при синтезе векторной широтно-импульсной модуляции для управления трехфазным преобразователем устанавливают круговую частоту задающего вектора, равную частоте питающей сети
Figure 00000045
, а величину модуля задающего вектора
Figure 00000046
 формируют путем суммирования трех смежных образующих векторов, модули которых пропорциональны весовым коэффициентам, значения которых рассчитывают в зависимости от глубины модуляции
Figure 00000047
и угла поворота задающего вектора
Figure 00000048
, формируют импульсы управления согласно комбинациям состояний ключей, используемых смежных образующих векторов, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов трехфазного преобразователя, при этом при формировании величины модуля задающего вектора из всех существующих образующих векторов используют только те, которые позволяют на фазных выходах преобразователя создавать синфазное напряжение со значением, равным половине величины напряжения звена постоянного тока. 5 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным преобразователем при создании электромеханических систем, в том числе, при создании систем генерирования переменного тока.
Известен способ подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе (описанный в статье Freddy Tan Kheng Suan, Hew Wooi Ping и др. " Three-Phase Transformerless Grid-Connected Photovoltaic Inverter to Reduce Leakage Currents" – Proceedings of the Conference on Clean Energy and Technology (CEAT), Lankgkawi, Novemer 18–20, 2013, PP. 277–280), при котором во время синтеза векторной широтно-импульсной модуляции для управления трехфазным двухуровневым автономным инвертором напряжения устанавливают круговую частоту задающего вектора, равную частоте питающей сети
Figure 00000001
, а величину модуля задающего вектора формируют путем суммирования смежных образующих векторов, взятых пропорционально весовым коэффициентам, выбирают комбинации состояний ключей соответствующих данным образующим векторам, формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов трехфазного двухуровневого автономного инвертора. За счет установленного в звене постоянного тока инвертора дополнительного ключа, позволяющего получать на выходе инвертора следующие уровни синфазного напряжения, значения которых равны:
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
, где
Figure 00000005
 – напряжение звена постоянного тока. Наличие дополнительного ключа ведет к снижению переменной составляющей синфазного напряжения на величину
Figure 00000006
 и, как следствие, позволяет получить незначительное снижение синфазного тока утечки.
В указанном способе существенным недостатком является то, что формируемое синфазное напряжение не позволяет подавить синфазный ток утечки и требуется установка дополнительного ключа для реализации предложенного алгоритма.
Кроме того, известен способ подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе (описанный в статье Ozdemir S., Ozdemir E. и др. " Elimination of Harmonics in a Five-Level Diode-Clamped Multilevel Inverter Using Fundamental Modulation " – Proceedings of the 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems (PEDS), Bangkok, Novemer 27–30, 2007, PP. 850–854), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в том, что при синтезе векторной широтно-импульсной модуляции для управления трехфазным преобразователем, устанавливают круговую частоту задающего вектора, равную частоте питающей сети
Figure 00000001
, а величину модуля задающего вектора формируют путем суммирования смежных образующих векторов, взятых пропорционально весовым коэффициентам, формируют импульсы управления согласно комбинациям состояний ключей, используемых смежных образующих векторов, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов трехфазного преобразователя.
В указанном способе существенным недостатком является то, что не устранено синфазное напряжение, а следовательно, не подавлен синфазный ток утечки.
Техническим результатом является создание способа подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе при реализации векторной широтно–импульсной модуляции, позволяющего полностью подавить синфазный ток.
Технический результат достигается тем, что при синтезе векторной широтно-импульсной модуляции для управления трехфазным преобразователем устанавливают круговую частоту задающего вектора, равную частоте питающей сети
Figure 00000001
, а величину модуля задающего вектора
Figure 00000007
 формируют путем суммирования трех смежных образующих векторов, модули которых пропорциональны весовым коэффициентам, значения которых рассчитывают в зависимости от глубины модуляции
Figure 00000008
и угла поворота задающего вектора
Figure 00000009
, формируют импульсы управления согласно комбинациям состояний ключей, используемых смежных образующих векторов, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов трехфазного преобразователя, при этом при формировании величины модуля задающего вектора из всех существующих образующих векторов используют только те, которые позволяют на фазных выходах преобразователя создавать синфазное напряжение со значением, равным половине величины напряжения звена постоянного тока.
Предложенный способ позволяет формировать постоянное значение синфазного напряжения, следовательно, сделать значение синфазного переменного тока нулевым.
На фиг. 1 приведена структурная схема, реализующая предложенный способ подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе. На фиг.2 и 4 представлены векторные диаграммы, поясняющие способ подавления синфазного напряжения. На фиг.3 и 5 представлены эпюры фазных и синфазного напряжений, в таблице 1 приведены напряжения для всех комбинаций состояний ключей трехфазного преобразователя.
Схема (см. фиг.1) содержит трехфазную сеть синусоидальных напряжений 1, 2, 3. Первая фаза питающей сети подключена ко входу дросселя 4, вторая и третья фазы питающей сети подключены ко входам дросселей 5 и 6 соответственно. Общая точка соединения фаз сети синусоидальных напряжений 1, 2, 3 подключена через линию заземления к комплексному сопротивлению 7 контура протекания синфазного тока утечки. Выходы дросселей 4, 5, 6 соединены со входами 8, 9, 10 трехфазного преобразователя 11. Выводы фотоэлектрического модуля 12 соединены с конденсаторами звена постоянного тока трехфазного преобразователя 11. Фотоэлектрический модуль 12 содержит паразитную емкость 13, которая через линию заземления сети подключена к комплексному сопротивлению 7. В блоке управления 14 происходит расчет задающего вектора, выбор комбинации состояний ключей, а также формирование импульсов управления широтно-импульсной модуляции. Блок управления 14 подключен к управляющим входам транзисторов трехфазного преобразователя 11.
Способ подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе осуществляется следующим образом: солнечный фотоэлектрический модуль 12 генерирует постоянное напряжение
Figure 00000010
, которое подается на звено постоянного тока, состоящее из четырех конденсаторов. Трехфазный преобразователь 11 формирует переменные напряжения, которое поступает на входы дросселей 4, 5, 6, под действием которых в трехфазную сеть 1, 2, 3 генерируется переменные токи. Блок управления 14 вырабатывает сигналы управления трехфазного преобразователя 11. В блоке управления 14 для работы векторной широтно-импульсной модуляции задается круговая частота
Figure 00000001
, глубина модуляции
Figure 00000011
, формируется задающий вектор
Figure 00000007
, происходит выбор комбинации состояния ключей, определяется длительность коммутации комбинации состояний ключей, после чего происходит распределение импульсов по транзисторам, которые требуются для формирования трехфазным преобразователем 11 соответствующих переменных напряжений. Ввиду формирования на входах дросселей 4, 5, 6 синфазного напряжения по контуру, образованному линией заземления трехфазной сети 1, 2, 3 и паразитной емкостью 13, протекает синфазный ток утечки. При этом синфазный ток утечки определяется как
Figure 00000012
, (1)
где
Figure 00000013
– синфазное напряжение, которое формируется на выходах 8, 9, 10 трехфазного преобразователя 11;
Figure 00000014
– паразитная емкость 13;
Figure 00000015
– комплексное сопротивление 7 контура протекания синфазного тока утечки.
Синфазное напряжение
Figure 00000013
определяется известным соотношением:
Figure 00000016
, (2)
где
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
 – напряжение на выходах 8, 9, 10 трехфазного преобразователя 11 относительно напряжения узла
Figure 00000020
 (Фиг. 1).
Для подавления синфазного тока утечки
Figure 00000021
 необходимо, чтобы при синтезе векторной широтно-импульсной модуляции синфазное напряжение
Figure 00000022
 оставалось постоянным, т.е.
Figure 00000023
. Это можно обеспечить, если во время работы преобразователя последовательность комбинаций состояния ключей будет такой, чтобы синфазное напряжение на выходах 8, 9, 10 (
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
) трехфазного преобразователя 11 формировалось с частотой, равной нулю, т.е. оставалось постоянным.
Для работы трехфазного преобразователя при векторной широтно-импульсной модуляции необходимо формировать задающий вектор
Figure 00000007
 (будет рассмотрен первый сектор векторной диаграммы фиг.2, в остальных секторах за счет симметричности, формирование задающего вектора
Figure 00000007
 производится аналогичным образом), который вращается с заданной круговой частотой
Figure 00000001
 и может пересекать в I секторе треугольники 1– 16 в зависимости от глубины модуляции
Figure 00000011
 (длины данного вектора Фиг. 2). В каждом треугольнике задающий вектор
Figure 00000007
 синтезируется при помощи трех смежных образующих векторов, например, в треугольнике 14 это вектора:
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
, которым соответствует набор комбинаций состояний ключей: (4;3;2), (3;2;1), (2;1;0), (4;2;2), (3;1;1), (2;0;0), (4;3;3), (3;2;2), (2;1;1), (1;0;0) (Таблица 1). В общем виде комбинации состояний ключей можно записать как (
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
), где
Figure 00000030
– это относительное значение потенциала одного из узлов
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
или
Figure 00000020
 (Фиг. 1), которое коммутируется на выход 8 трехфазного преобразователя 11 (записывается только номер узла);
Figure 00000035
– это относительное значение потенциала одного из узлов
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
или
Figure 00000020
, которое коммутируется на выход 9 трехфазного преобразователя 11;
Figure 00000036
 – это относительное значение потенциала одного из узлов
Figure 00000031
,
Figure 00000032
,
Figure 00000033
,
Figure 00000034
или
Figure 00000020
, которое коммутируется на выход 10 трехфазного преобразователя 11. Модули смежных образующих векторов пропорциональны весовым коэффициентам.
Уровни напряжений
Figure 00000037
,
Figure 00000038
,
Figure 00000039
 и
Figure 00000013
, которые формируются при этом на выходах 8, 9, 10 трехфазного преобразователя 11, представлены на фиг. 3. Эти напряжения для всех комбинаций состояний ключей трехфазного преобразователя 11 приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, при использовании только комбинации состояний ключей, у которых значение
Figure 00000040
(номера которых в таблице 1: № 2, 5, 14, 19, 33, 37, 43, 51, 57, 65, 70, 77, 83, 94, 97, 101, 115, 117, 120), при формировании задающего вектора,
Figure 00000007
, синфазное напряжение (2) будет оставаться постоянным, т.е.
Figure 00000023
 (Фиг. 4 и 5). Что в соответствии с формулой 1 приведет к подавлению синфазного тока утечки.

Claims (1)

  1. Способ подавления синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе, состоящий в том, что при синтезе векторной широтно-импульсной модуляции для управления трехфазным преобразователем устанавливают круговую частоту задающего вектора, равную частоте питающей сети
    Figure 00000041
    , а величину модуля задающего вектора
    Figure 00000042
     формируют путем суммирования трех смежных образующих векторов, модули которых пропорциональны весовым коэффициентам, значения которых рассчитывают в зависимости от глубины модуляции
    Figure 00000043
    и угла поворота задающего вектора
    Figure 00000044
    , формируют импульсы управления согласно комбинациям состояний ключей, используемых смежных образующих векторов, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов трехфазного преобразователя, отличающийся тем, что при формировании величины модуля задающего вектора из всех существующих образующих векторов используют только те, которые позволяют на фазных выходах преобразователя создавать синфазное напряжение со значением, равным половине величины напряжения звена постоянного тока.
RU2016145471A 2016-11-21 2016-11-21 Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе RU2644397C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145471A RU2644397C1 (ru) 2016-11-21 2016-11-21 Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145471A RU2644397C1 (ru) 2016-11-21 2016-11-21 Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2644397C1 true RU2644397C1 (ru) 2018-02-12

Family

ID=61226694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145471A RU2644397C1 (ru) 2016-11-21 2016-11-21 Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644397C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201720B1 (en) * 2000-02-18 2001-03-13 Powerware Corporation Apparatus and methods for space-vector domain control in uninterruptible power supplies
RU2379819C2 (ru) * 2007-12-26 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУ ВПО "МЭИ (ТУ)") Способ управления трехфазным мостовым преобразователем
RU2381615C1 (ru) * 2006-06-27 2010-02-10 Мицубиси Электрик Корпорэйшн Преобразователь электроэнергии
WO2011160644A2 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Vestas Wind Systems A/S Method of pwm switching for parallel converters
EP2891240A1 (en) * 2012-08-28 2015-07-08 ABB Technology AG Controlling a modular converter in two stages

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201720B1 (en) * 2000-02-18 2001-03-13 Powerware Corporation Apparatus and methods for space-vector domain control in uninterruptible power supplies
RU2381615C1 (ru) * 2006-06-27 2010-02-10 Мицубиси Электрик Корпорэйшн Преобразователь электроэнергии
RU2379819C2 (ru) * 2007-12-26 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУ ВПО "МЭИ (ТУ)") Способ управления трехфазным мостовым преобразователем
WO2011160644A2 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 Vestas Wind Systems A/S Method of pwm switching for parallel converters
EP2891240A1 (en) * 2012-08-28 2015-07-08 ABB Technology AG Controlling a modular converter in two stages

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bradaschia et al. Modulation for three-phase transformerless Z-source inverter to reduce leakage currents in photovoltaic systems
Nguyen et al. Dual three-phase indirect matrix converter with carrier-based PWM method
Sakthisudhursun et al. Simplified three-level five-phase SVPWM
Pabbewar et al. Three level neutral point clamped inverter using space vector modulation with proportional resonant controller
Bose et al. Performance analysis of four-switch three-phase inverter-fed induction motor drive
Gaikwad et al. Survey of PWM techniques for solar inverter
Dhasharatha et al. Design and Implementation of Three-phase Three Level NPC Inverter
Kumar et al. Carrier phase shifted SPWM for CMV reduction in a three-level inverter using open-end winding induction motor drive
Chakrabarti et al. A CB-PWM technique for eliminating CMV in multilevel multiphase VSI
Gajula Reduced switch multilevel inverter topologies and modulation techniques for renewable energy applications
Jyothi et al. Performance analysis of 3-level 5-phase multilevel inverter topologies
RU2644397C1 (ru) Способ подавления паразитного синфазного тока утечки в трехфазном преобразователе
Karuppusamy et al. Certain investigation on multilevel inverters for photovoltaic grid connected system
Tuyen et al. SVPWM strategies for three-level T-type neutral-point-clamped indirect matrix converter
Cherchali et al. Comparative study between different modulation strategies for five levels npc topology inverter
Nguyen et al. The carrier-based PWM method to reduce common-mode voltage for three-level T-type neutral point clamp inverter
Dabour et al. Common-mode voltage reduction of matrix converter fed seven-phase induction machine
RU2669204C1 (ru) Способ управления однофазным многоуровневым преобразователем в системе генерирования электрической энергии
Narasimhulu et al. Control of Cascaded Multilevel Inverter by using carrier based PWM technique and implemented to Induction Motor drive
Kumar et al. Carrier based PWM methods for CMV elimination in open-end winding induction motor drive
Aly et al. Capacitor voltage ripple reduction modulation method for string photovoltaic inverters
Rasheed et al. Performance studies of three-phase cascaded H-Bridge and Diode-Clamped multilevel inverters
Stephy et al. PV system with neutral point clamped inverter for suppression of leakage current and harmonics based fuzzy controller
Nallamekala et al. A five-level inverter topology for four pole induction motor drive using four two-level inverters and two isolated DC sources
Shetty et al. A modified cascaded inverter for PV integration into grid without transformer

Legal Events

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

Effective date: 20201122