RU2689776C1 - Способ динамической компенсации искажения напряжения - Google Patents

Способ динамической компенсации искажения напряжения Download PDF

Info

Publication number
RU2689776C1
RU2689776C1 RU2018104822A RU2018104822A RU2689776C1 RU 2689776 C1 RU2689776 C1 RU 2689776C1 RU 2018104822 A RU2018104822 A RU 2018104822A RU 2018104822 A RU2018104822 A RU 2018104822A RU 2689776 C1 RU2689776 C1 RU 2689776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
load
values
linear
power supply
Prior art date
Application number
RU2018104822A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Валерьевич Хачатуров
Original Assignee
Дмитрий Валерьевич Хачатуров
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 Дмитрий Валерьевич Хачатуров filed Critical Дмитрий Валерьевич Хачатуров
Application granted granted Critical
Publication of RU2689776C1 publication Critical patent/RU2689776C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks

Landscapes

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

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат - увеличение скорости и точности формирования сигналов регулирования с целью выполнения динамической компенсации искажения напряжения на нагрузке. Согласно способу при осуществлении компенсации искажений напряжения определяют мгновенные значения основных составляющих линейных напряжений источника питания и нагрузки. Выполняют привязку одного из линейных напряжений нагрузки к одноименному линейному напряжению источника питания посредством значения его фазного угла. Затем формируют сигналы рассогласования между значениями фазных углов источника питания и нагрузки, после чего исходя из полученных сигналов, а также сигналов рассогласования амплитудных значений линейного напряжения нагрузки и заданного амплитудного значения напряжения формируют задание для регулирования, которое реализуют посредством линейной широтно-импульсной модуляции, формируя сигнал напряжения рассогласования, под управлением которого приводят величины углов между линейными напряжениями к значениям, близким к 120°, устраняя рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки. При искажениях питающего напряжения более 30% осуществляют регулирование напряжения во внутреннем контуре устройства компенсации напряжения посредством ограничения тока инвертора. 2 ил.

Description

Заявляемое изобретение относится, в основном, к многофазным силовым системам и устройствам переменного тока, а именно к способам поддержания постоянного уровня переменного напряжения на нагрузке, путем динамической компенсации искажений напряжения питающей сети, с целью уменьшения либо устранения существенных для различных видов нагрузки просадок и скачков напряжения.
Известно, что на различные типы электрических устройств может влиять даже незначительные искажения напряжения. К таким устройствам относятся двигатели, приводы с регулируемой скоростью, высокоинтенсивное разрядное освещение и устройства управления, а также такие устройства, как компьютеры, контакторы и программируемые логические контроллеры.
Напряжения, возникающие при искажениях питающей сети, могут оказывать значительное влияние на производственное и иное оборудование. Одиночные фазные и межфазные напряжения могут быть совершенно разными при наличии искажения напряжения, чем могут вызвать сбои в работе оборудования, а также ускорить его износ и выход из строя.
Важно учитывать, что весь технологический процесс может зависеть от чувствительности того или иного оборудования к искажениям напряжения в питающей сети, а прерывание технологического процесса может привести к значительным финансовым и временным потерям.
Различают следующие устройства, защищающие промышленное электрооборудование от провалов напряжения: маховик, статический источник бесперебойного питания (ИБП), динамический компенсатор искажений напряжения, статический компенсатор (Статком), повышающий преобразователь, активный фильтр и бестрансформаторный последовательный усилитель.
Источники бесперебойного питания имеют номинальную мощность до 1000 кВА требуют контроля состояния аккумуляторных батарей, имеют особые требования к помещению их установки. Однако из-за их большой стоимости закупки и обслуживания ИБП устанавливаются только на основных структурных объектах, в местах, где повреждения вызванные проблемами с электропитанием могут причинить значительный урон.
Динамические компенсаторы искажений напряжения (ДКИН) предназначены для устранения перенапряжений, а также провалов напряжения и представляют собой более простое и дешевое устройство защиты потребителей, чем источники бесперебойного питания, благодаря чему получили широкое применение.
Одним из основных направлений в развитии подобных устройств является усовершенствование алгоритмов их работы с повышением точности и скорости выполнения расчетов, что позволит максимально быстро определять и выполнять регулирование искажений напряжения питающей сети.
Из патента на изобретение US 5469044 от 21.11.1995; МПК H02J 3/18 известен способ регулирования напряжения линии электропередач, согласно которому, устанавливают фазовый передающий угол, используемый в работе регулятора, выполняют изменение (увеличения и уменьшения) установленного угла во всем желаемом диапазоне управления. При этом, посредством шунтирующего трансформатора, выполняют переход к неподвижной системе координат с определением фиксированных квадратурных значений напряжения питающей сети. Генерируют напряжения регулирования, включающее сигнал переменного регулирующего напряжения на основной частоте переменного тока и заданный фазовый угол, относительно напряжения питающей сети, причем упомянутое переменное регулирующее напряжение имеет заданную амплитуду.
Выполняют векторное суммирование сигналов регулируемого переменного напряжения и переменного корректирующего напряжения для генерирования объединенного сигнала напряжения добавки, последовательно с напряжением питающей сети.
Согласно описанному способу, контролер потока мощности включает в себя: шунтирующий трансформатор, установленный на входе линии питающей сети инвертор, генерирующий управляемое напряжение с управляемым фазовым углом относительно напряжения питающей сети.
Средство формирования напряжения регулирования, генерирующее напряжение регулирования при заданном фазовом угле относительно питающего напряжения, на заданной основной частоте, а также средства связи, с векторным суммированием управляемого напряжения, генерируемого переключающим преобразователем мощности, и напряжения регулирования для генерации комбинированного напряжения, добавляемого последовательно с напряжением линии питающей сети.
К недостаткам указанного способа можно отнести использование шунтирующего трансформатора, что усложняет конструкцию устройства и может привести к снижению скорости регулирования, а также привязку к основной частоте, что может привести к нестабильной работе системы при наличии отклонений в таком показателе.
Так же из патента на изобретение US 5883796 от 16.03.1999, МПК H02J 3/18, известен способ динамической компенсации искажения подаваемого на нагрузку многофазной линии электропередач, согласно которому, устройство компенсации напряжения включают в сеть между источником питания и нагрузкой, определяют разность между напряжением на нагрузке и заданным значением напряжения, формируют посредством инвертора сигнал добавки напряжения, позволяющий обеспечить напряжение на нагрузке на уровне заданного. Согласно описанному способу, сигнал напряжения, подаваемый на нагрузку в многофазных линиях электропередач, определяется значениями векторов сбалансированного напряжения на нагрузке, имеющими величины, равные величинам векторов напряжения до момента искажения напряжения питающей сети, при этом значения фазного угла векторов напряжения нагрузки приводят к значениям напряжения на грузке до момента искажения напряжения.
К недостаткам описанного способа можно отнести то, что при компенсации искажения напряжения, выполняют привязку к значениям фазного угла на нагрузке до момента искажения напряжения, что может привести снижению скорости и точности регулирования, а также требует установки дополнительного шунтирующего трансформатора с выполнением перехода к вращающейся системе координат dq.
Технической задачей на решений которой, направлено заявляемое изобретение, является реализация способа динамической компенсации искажения напряжения с увеличенной скоростью и точностью формирования корректирующих сигналов, а также с возможностью выполнения регулирования во внутреннем контуре устройства компенсации искажения напряжений, при существенных искажениях напряжения питающей сети.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого изобретения, заключатся в увеличении скорости и точности формирования сигналов регулирования с целью выполнения динамической компенсации искажения напряжения на нагрузке.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что при компенсации искажения напряжения, подаваемого на нагрузку:
- определяют мгновенные значения основных составляющих линейных напряжений источника питания и нагрузки;
- выполняют привязку одного из линейных напряжений нагрузки к одноименному линейному напряжению источника питания, посредством значения его фазного угла;
- формируют сигналы рассогласования между значениями фазных углов источника питания и нагрузки;
- после чего, исходя из полученных сигналов, а также сигналов рассогласования амплитудных значений линейного напряжения нагрузки и заданного значения напряжения, формируют задание для регулирования, которое реализуют посредством линейной широтно-импульсной модуляции;
- формируют сигнал напряжения рассогласования, под управлением которого, приводят величины углов между линейными напряжениями к значениям, близким к 120°, устраняя рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки;
- при существенных искажениях питающего напряжения, также осуществляют регулирование напряжения во внутреннем контуре устройства компенсации напряжения, посредством ограничения тока инвертора;
- Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими изображениями:
фиг. 1 - схема устройства динамической компенсации искажения напряжения;
фиг. 2 - блок схема алгоритма согласно способу динамической компенсации искажения напряжения.
Заявляемый способ может быть реализован на базе устройства динамической компенсации искажения напряжения, которое содержит вольтодобавочный трансформатор 1 (фиг. 1), включенный в сеть между источником питания 2 и нагрузкой 3. Подключенный к указанному трансформатору, источник напряжения вольтодобавки, представленный в виде, по меньшей мере, одного управляемого инвертора 4, соединенного, в свою очередь, с регулируемым звеном постоянного тока, включающим активный выпрямитель 5 с зарядным устройством б. Также упомянутое устройство может содержать звено 7 накопления и передачи энергии.
Описанный в изобретении способ условно можно разделить на функциональные блоки определения сигналов и выполнения расчетов. На первом этапе в блоках 8, 9 (фиг. 2), исходя из измеренных линейных напряжений питающей сети Uabcст и нагрузки Uabcнг, определяют мгновенные значения основных составляющих линейных напряжении источника питания U1ст и нагрузки U1нг. Затем, на втором этапе, в блоке 10, реализуют привязку одного из линейных напряжений нагрузки к одноименному линейному напряжению источника питания, посредством мгновенного значения его фазного угла θab1ст, и формируют сигналы рассогласования Δθab1 между мгновенными значениями фазных углов источника питания θab1ст и нагрузки θab1нг. На следующем этапе в функциональном блоке 11, исходя из полученных сигналов, а также сигналов рассогласования ΔUm амплитудных значений линейного напряжения нагрузки Umнг и заданного амплитудного значения напряжения Um, формируют задание для регулирования Uзад.шим, которое реализуют в блоке 12, посредством линейной широтно-импульсной модуляции, с обеспечением сигналов, устраняющих рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки. При этом, задание на регулирование, формируют общее для всех фаз, а регулирование реализуют отдельно по каждой фазе с формированием задания для каждого линейного напряжения, причем задания между собой линейно зависимы. Как результат, приводят величины углов между линейными напряжениями к значениям, близким к 120°, устраняя рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки. Также, в рамках описанного способа предусмотрен этап, реализуемый в блоке 13, согласно которому, при существенных искажениях питающего напряжения, осуществляют регулирование напряжения во внутреннем контуре устройства компенсации напряжения, посредством ограничения тока инвертора Ilim.инв., до заданного значения, что позволяет устранить нежелательные пульсации тока, которые возникают во внутреннем контуре при просадках напряжения более 30%.
Реализация заявляемого способа, способствует достижению указанного технического результат, обеспечивая увеличение скорости и точности формирования сигналов регулирования за счет привязки к мгновенным значениям основных составляющих напряжения питающей сети и реализации сформированного задания, посредством линейной ШИМ, позволяющей формировать линейные напряжения с высокой точностью.
Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что заявляемый способ предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления показан посредством приведенных графических материалов, а также в описании изобретения. При этом, изобретение не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты реализации, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков раскрытых в формуле изобретения.

Claims (1)

  1. Способ компенсации искажения напряжения, подаваемого на нагрузку, согласно которому устройство компенсации напряжения включают в сеть между источником питания и нагрузкой, определяют разность между параметрами напряжения на нагрузке и заданными значениями напряжения, формируют посредством инвертора сигнал добавки напряжения, позволяющий обеспечить напряжение на нагрузке на уровне заданного, отличающийся тем, что определяют мгновенные значения основных составляющих линейных напряжений источника питания и нагрузки, выполняют привязку одного из линейных напряжений нагрузки к одноименному линейному напряжению источника питания посредством значения его фазного угла, затем формируют сигналы рассогласования между значениями фазных углов источника питания и нагрузки, после чего исходя из полученных сигналов, а также сигналов рассогласования амплитудных значений линейного напряжения нагрузки и заданного амплитудного значения напряжения формируют задание для регулирования, которое реализуют посредством линейной широтно-импульсной модуляции, формируя сигнал напряжения рассогласования, под управлением которого приводят величины углов между линейными напряжениями к значениям, близким к 120°, устраняя рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки, при искажениях питающего напряжения более 30% осуществляют регулирование напряжения во внутреннем контуре устройства компенсации напряжения посредством ограничения тока инвертора.
RU2018104822A 2017-12-08 2018-02-08 Способ динамической компенсации искажения напряжения RU2689776C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201712070 2017-12-08
UA201712070 2017-12-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689776C1 true RU2689776C1 (ru) 2019-05-29

Family

ID=66751088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104822A RU2689776C1 (ru) 2017-12-08 2018-02-08 Способ динамической компенсации искажения напряжения

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2689776C1 (ru)
WO (1) WO2019112541A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111092418B (zh) * 2019-12-31 2021-05-07 珠海格力电器股份有限公司 直流供电回路、及其电压波动处理方法、装置及控制器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883796A (en) * 1997-04-07 1999-03-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Dynamic series voltage restoration for sensitive loads in unbalanced power systems
US5905367A (en) * 1998-05-21 1999-05-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Power inverter apparatus using a transformer with its primary winding connected the source end and a secondary winding connected to the load end of an AC power line to insert series compensation
RU2290731C1 (ru) * 2005-05-20 2006-12-27 Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) Устройство защиты потребителей электроэнергии от кратковременных нарушений электроснабжения
RU2393611C1 (ru) * 2009-05-04 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Устройство динамического восстановления провалов напряжения

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329222A (en) * 1992-11-30 1994-07-12 Westinghouse Electric Corporation Apparatus and method for dynamic voltage restoration of utility distribution networks
ATE274249T1 (de) * 2000-04-25 2004-09-15 Sp Systems Pte Ltd Dynamischer serienspannungskompesator und dazugehöriges verfahren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883796A (en) * 1997-04-07 1999-03-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Dynamic series voltage restoration for sensitive loads in unbalanced power systems
US5905367A (en) * 1998-05-21 1999-05-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Power inverter apparatus using a transformer with its primary winding connected the source end and a secondary winding connected to the load end of an AC power line to insert series compensation
RU2290731C1 (ru) * 2005-05-20 2006-12-27 Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) Устройство защиты потребителей электроэнергии от кратковременных нарушений электроснабжения
RU2393611C1 (ru) * 2009-05-04 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Устройство динамического восстановления провалов напряжения

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019112541A1 (ru) 2019-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8379416B1 (en) Power conversion system and method
CA2765464C (en) Controlling an inverter device for supporting an ac system
US9190846B2 (en) Power quality management system and methods of controlling phase unbalance
Salimin et al. Simulation analysis of DVR performance for voltage sag mitigation
US20170288561A1 (en) Microgrid Power Architecture
Lidula et al. Voltage balancing and synchronization of microgrids with highly unbalanced loads
WO2019129729A1 (en) Unbalance compensation by optimally redistributing current
Ranjbaran et al. A power sharing scheme for voltage unbalance and harmonics compensation in an islanded microgrid
KR101639192B1 (ko) 무효전력보상장치
RU2446536C1 (ru) Устройство компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети
KR20150075454A (ko) 무효전력보상장치 및 무효전력보상장치의 모듈간 전압 불평형 보상방법
Costabeber et al. Selective compensation of reactive, unbalance, and distortion power in smart grids by synergistic control of distributed switching power interfaces
RU2689776C1 (ru) Способ динамической компенсации искажения напряжения
US9906162B2 (en) Method to control three-phase inverter voltage
CN104038030A (zh) 一种控制母线纹波的方法、装置和系统
JP5776308B2 (ja) 系統連系電力変換装置
RU2573599C1 (ru) Устройство компенсации высших гармоник и коррекции несимметрии сети
Burungale et al. DSTATCOM performance for voltage sag, swell mitigation
JP4400442B2 (ja) 無停電電源装置の並列運転制御方法
US11855459B2 (en) Method for three-phase supply into an alternating voltage network, and three-phase inverter
RU180656U1 (ru) Система управления статическим тиристорным компенсатором
Vishwakarma et al. Simulation and comparison of DVR and D-STATCOM used for voltage sag mitigation at distribution side
Akbari et al. Multi-functional voltage and current based enhancement of power quality in grid-connected microgrids considering harmonics
Thit et al. Performances analysis on power quality problems mitigation by using unified power quality conditioner (UPQC)
Castilla et al. Control developments in power electronics-based distributed generators for future grid services