RU2734554C1 - Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers - Google Patents

Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers Download PDF

Info

Publication number
RU2734554C1
RU2734554C1 RU2020120344A RU2020120344A RU2734554C1 RU 2734554 C1 RU2734554 C1 RU 2734554C1 RU 2020120344 A RU2020120344 A RU 2020120344A RU 2020120344 A RU2020120344 A RU 2020120344A RU 2734554 C1 RU2734554 C1 RU 2734554C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
voltage
block
output
phase
Prior art date
Application number
RU2020120344A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимур Рифхатович Храмшин
Рифхат Рамазанович Храмшин
Геннадий Петрович Корнилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
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 образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Priority to RU2020120344A priority Critical patent/RU2734554C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734554C1 publication Critical patent/RU2734554C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/451Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to the field of power conversion equipment and can be used for control of three-phase three-level active voltage rectifiers of voltage of high-voltage frequency converter as at rated mains voltage, and at short-term asymmetric failure of mains voltage. Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers is additionally equipped with fourth coordinate conversion unit (20), first (21) and second (22) low-pass filters, fifth coordinate conversion unit (23), inverting unit (24), in addition, unit of proportional-integral current controllers (13) includes first (25) and second (26) units of proportional-integral current controllers, second (27), third (28) and fourth (29) subtraction units, third adder unit (30), first (31) and second (32) crosstalk compensation units. Proposed control device improves operating reliability of active voltage rectifiers due to improved control system, which limits increase in phase currents of rectifiers during short-term asymmetric voltage failure of three-phase power supply source, and also limits swing of voltage fluctuation on capacitors of DC link of active rectifiers within allowable values. Besides, due to introduction of low-pass filters into control system efficiency of active rectifiers and reliability of operation of high-voltage frequency converter as a whole is increased.
EFFECT: technical result consists in creation of improved control system, which limits increase in phase currents of three-phase three-level active rectifier during short-term asymmetric voltage failure of three-phase power supply source, reduces number of false actuations of active rectifier switches due to introduction of low-pass filters into control system, and also limits swing of voltage fluctuation on capacitors of DC link of active rectifier within allowable values.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано для управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения высоковольтного преобразователя частоты, как при номинальном напряжении сети, так и при кратковременном несимметричном провале напряжения сети.The invention relates to the field of power converting equipment and can be used to control three-phase three-level active voltage rectifiers of a high-voltage frequency converter, both at the nominal mains voltage and with a short-term asymmetrical mains voltage dip.

Известен высоковольтный преобразователь частоты большой мощности с активными выпрямителями, содержащий первый и второй фазосдвигающие трансформаторы соответственно на 0 и +30 градусов, первичная обмотка первого фазосдвигающего трансформатора имеет шесть выводов и соединена последовательно с первичной обмоткой второго фазосдвигающего трансформатора, которая соединена в звезду, при этом начало первичной обмотки первого фазосдвигающего трансформатора подключено к источнику питания, вторичные обмотки указанных трансформаторов соединены в звезду и треугольник и подключены соответственно к первому и второму преобразователям частоты, каждый из которых состоит из трехуровневого активного выпрямителя, трехуровневого инвертора напряжения и дросселя, при этом одноименные выходные зажимы фаз преобразователей частоты соединены между собой и подключены к двигателю переменного тока, а входы общего для обоих преобразователей частоты звена постоянного тока с нулевой точкой подключены к выходам обоих активных выпрямителей, выходы указанного звена подключены к входам обоих инверторов напряжения, блок задания напряжения звена постоянного тока, блок задания реактивной мощности и систему управления, включающая датчик напряжения и датчик тока источника питания, датчик напряжения звена постоянного тока, датчик несимметрии напряжения источника питания, блок коррекции фазных напряжений активных выпрямителей и блок управления, при этом первый и второй входы блока управления соединены соответственно с блоком задания напряжения звена постоянного тока и блоком задания реактивной мощности, третий вход блока управления соединен с выходом датчика напряжения источника питания, вход указанного датчика подключён к источнику питания, четвертый вход блока управления соединен с выходом датчика тока источника питания, вход которого подключён в точку соединения первичных обмоток первого и второго фазосдвигающих трансформаторов, пятый вход блока управления соединен с выходом датчика напряжения звена постоянного тока, входы которого соединены с выходами звена постоянного тока с нулевой точкой, а выход блока управления подключен к первому входу блока коррекции фазных напряжений активных выпрямителей, первый и второй выходы которого подключены к входам управления трехуровневых активных выпрямителей соответственно первого и второго преобразователей частоты, при этом второй вход блока коррекции фазных напряжений активных выпрямителей через датчик несимметрии напряжения источника питания подключен к последнему (см. патент РФ №157682, Н02M 5/458).Known high-voltage high-power frequency converter with active rectifiers, containing the first and second phase-shifting transformers, respectively at 0 and +30 degrees, the primary winding of the first phase-shifting transformer has six terminals and is connected in series with the primary winding of the second phase-shifting transformer, which is connected to a star, while the beginning the primary winding of the first phase-shifting transformer is connected to a power source, the secondary windings of these transformers are connected in a star and a delta and connected, respectively, to the first and second frequency converters, each of which consists of a three-level active rectifier, a three-level voltage inverter and a choke, with the same output phase terminals frequency converters are interconnected and connected to the AC motor, and the inputs of the DC link common for both frequency converters with a zero point are connected to the outputs of both ac rectifiers, the outputs of the specified link are connected to the inputs of both voltage inverters, a DC link voltage setting unit, a reactive power setting unit and a control system including a voltage sensor and a power supply current sensor, a DC link voltage sensor, a power supply voltage unbalance sensor, a unit correction of phase voltages of active rectifiers and the control unit, while the first and second inputs of the control unit are connected, respectively, to the DC link voltage setting unit and the reactive power setting unit, the third input of the control unit is connected to the output of the power supply voltage sensor, the input of the specified sensor is connected to the source power supply, the fourth input of the control unit is connected to the output of the current sensor of the power supply, the input of which is connected to the junction point of the primary windings of the first and second phase-shifting transformers, the fifth input of the control unit is connected to the output of the constant voltage sensor current, the inputs of which are connected to the outputs of the DC link with a zero point, and the output of the control unit is connected to the first input of the phase voltage correction unit of active rectifiers, the first and second outputs of which are connected to the control inputs of three-level active rectifiers, respectively, of the first and second frequency converters, when In this case, the second input of the phase voltage correction unit of active rectifiers is connected to the latter through the power supply voltage unbalance sensor (see. RF patent No. 157682, Н02M 5/458).

Отметим особенность работы активного выпрямителя напряжения при кратковременном несимметричном провале напряжения сети. Из курса теоретических основ электротехники известно, что при несимметричных провалах напряжения трехфазные источники питания, кроме напряжения прямой последовательности содержат также напряжение обратной последовательности. Если при этом со стороны трехфазного активного выпрямителя отсутствует подобное напряжение обратной последовательности, то это приведет к увеличению отдельных его фазных токов в два раза и более. Это обусловлено тем, что значения указанных токов ограничиваются только реактивными сопротивлениями реакторов или реактивными сопротивлениями рассеяния трансформаторов, которые установлены на входе активного выпрямителя. Let us note the peculiarity of the operation of an active voltage rectifier with a short-term asymmetrical voltage drop in the network. From the course of the theoretical foundations of electrical engineering, it is known that with asymmetric voltage dips, three-phase power supplies, in addition to the positive sequence voltage, also contain a negative sequence voltage. If, at the same time, there is no such negative sequence voltage from the side of the three-phase active rectifier, then this will lead to an increase in its individual phase currents twice or more. This is due to the fact that the values of these currents are limited only by the reactance of the reactors or the leakage reactance of the transformers, which are installed at the input of the active rectifier.

Таким образом, при кратковременных несимметричных провалах напряжения сети для повышения надежности работы преобразователей частоты с активными выпрямителями напряжения необходимо создать эффективную систему управления выпрямителями. Указанная система управления при появлении несимметрии должна сформировать на входе активного выпрямителя напряжение как прямой, так и обратной последовательности. Последнее ослабит действие напряжения обратной последовательности трехфазного источника питания, что ограничит значительное увеличение отдельных его фазных токов.Thus, in case of short-term asymmetrical mains voltage dips, in order to increase the reliability of the operation of frequency converters with active voltage rectifiers, it is necessary to create an effective rectifier control system. The specified control system, when unbalance appears, must form a voltage of both direct and negative sequence at the input of the active rectifier. The latter will weaken the effect of the negative sequence voltage of the three-phase power supply, which will limit a significant increase in its individual phase currents.

В известном устройстве система управления использует метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с удалением восьми выделенных гармоник напряжения и девятью переключениями ключей активного выпрямителя за четверть периода сетевого напряжения. Из литературных источников известно, что указанный метод модуляции получил широкое применение в системах управления мощных электроприводов прокатных станов (Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Методы широтно-импульсной модуляции мощных активных выпрямителей при несимметрии напряжения. Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. Том 2, №4. С. 7 - 13). In the known device, the control system uses the method of pulse-width modulation (PWM) with the removal of eight isolated voltage harmonics and nine switchings of the active rectifier keys for a quarter of the period of the mains voltage. From literary sources it is known that the specified modulation method is widely used in control systems of powerful electric drives of rolling mills (Khramshin TR, Krubtsov DS, Kornilov GP Methods of pulse-width modulation of powerful active rectifiers with voltage asymmetry. : online electronic scientific journal. 2014. Volume 2, No. 4. P. 7 - 13).

Отметим отличительную особенность метода ШИМ с удалением выделенных гармоник в известном устройстве. Во-первых, указанный метод позволяет исключить из канонического ряда двенадцатипульсной схемы выпрямления восемь гармоник напряжений - 11, 13, 23, 25, 35, 37, 47, 49 для симметричного режима работы источника питания или восемь гармоник – 3, 5, 7, 9,11, 13, 15, 17 для несимметричного режима работы источника питания. Это обеспечивает для указанных режимов работы соответственно хорошую и удовлетворительную электромагнитную совместимость активного выпрямителя с питающей сетью. Во-вторых, метод ШИМ с удалением выделенных гармоник позволяет снизить частоту переключения ключей активного выпрямителя напряжения, что снижает тепловые потери в указанных ключах и в фазосдвигающих трансформаторах, а значит, повышает коэффициент полезного действия устройства. Таким образом, низкая частота коммутаций силовых ключей обеспечивает приемлемый гармонический состав токов трансформаторов и напряжения в точке общего подключения.Let us note a distinctive feature of the PWM method with the removal of selected harmonics in the known device. First, this method makes it possible to exclude from the canonical series of a twelve-pulse rectification circuit eight harmonics of voltages - 11, 13, 23, 25, 35, 37, 47, 49 for a symmetrical mode of operation of the power supply, or eight harmonics - 3, 5, 7, 9 , 11, 13, 15, 17 for unbalanced operation of the power supply. This ensures, for the indicated operating modes, a correspondingly good and satisfactory electromagnetic compatibility of the active rectifier with the mains supply. Secondly, the PWM method with the removal of the allocated harmonics makes it possible to reduce the switching frequency of the switches of the active voltage rectifier, which reduces heat losses in these switches and in phase-shifting transformers, which means that it increases the efficiency of the device. Thus, the low switching frequency of the power switches provides an acceptable harmonic composition of the transformer currents and voltage at the point of common connection.

Отметим, что метод ШИМ с удалением выделенных гармоник предусматривает выполнение предварительных расчетов, целью которых является создание базы данных – зависимости углов переключений от коэффициента модуляции (Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Оценка методов широтно-импульсной модуляции напряжения активных выпрямителей прокатных станов. Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2013. №2. С. 48 - 52). Для известного устройства рассчитаны зависимости девяти углов переключения от коэффициента модуляции. Для расчета указанных углов в данном методе ШИМ задается целевая функция, в которой учитываются два условия: поддержание первой гармоники на уровне, задаваемом коэффициентом модуляции; уменьшение уровня высших гармоник в токе до желаемого значения. В известном устройстве в блоке коррекции фазных напряжений хранится база данных для девяти углов переключения в зависимости от значения коэффициента модуляции для симметричного и несимметричного режимов работы источника питания. Отметим, что при несимметричном режиме работы источника питания в течение периода сетевого напряжения значение коэффициента модуляции и значения углов переключений меняются.Note that the PWM method with the removal of the selected harmonics provides for preliminary calculations, the purpose of which is to create a database - the dependence of the switching angles on the modulation coefficient (Khramshin T.R., Krubtsov D.S., Kornilov G.P. Evaluation of pulse-width voltage modulation of active rectifiers of rolling mills. Mechanical engineering: network electronic scientific journal. 2013. No. 2. P. 48 - 52). For the known device, the dependences of nine switching angles on the modulation coefficient are calculated. To calculate the indicated angles in this PWM method, an objective function is set, which takes into account two conditions: maintaining the first harmonic at the level specified by the modulation coefficient; reducing the level of higher harmonics in the current to the desired value. In the known device, the phase voltage correction unit stores a database for nine switching angles depending on the value of the modulation factor for symmetrical and unbalanced operating modes of the power supply. Note that in the asymmetrical mode of operation of the power supply during the period of the mains voltage, the value of the modulation coefficient and the values of the switching angles change.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, так как в начальный момент появления несимметрии наблюдается бросок одного из фазных токов активного выпрямителя, который может превысить номинальный ток в 2 раза и более, что приводит к срабатыванию токовой защиты устройства и его отключению. Кроме того, значительное увеличение тока активного выпрямителя вызывает увеличение размаха колебания напряжения на конденсаторах звена постоянного тока выше предельно-допустимого значения, что также приводит к срабатыванию защиты известного устройства по выпрямленному напряжению и его отключению.The disadvantage of the known device is its low reliability, since at the initial moment of the appearance of asymmetry, a surge of one of the phase currents of the active rectifier is observed, which can exceed the rated current by 2 times or more, which leads to the operation of the current protection of the device and its shutdown. In addition, a significant increase in the active rectifier current causes an increase in the voltage swing across the DC link capacitors above the maximum permissible value, which also leads to the operation of the protection of the known device for rectified voltage and its shutdown.

Поясним, почему происходит бросок одного из фазных токов активного выпрямителя. В известном устройстве установлен датчик несимметрии напряжения источника питания, который переключает режим работы системы управления с «симметричного» режима управления на «несимметричный» режим управления. Принцип работы указанного датчика основан на обнаружении напряжения прямой и обратной последовательности в составе сетевого напряжения. Если датчик несимметрии не обнаружил напряжения обратной последовательности, то система управления сохраняет «симметричный» режим управления. Если же датчик несимметрии обнаружил напряжения обратной последовательности в составе сетевого напряжения, то система управления переключается на «несимметричный» режим управления. Let us explain why there is a surge of one of the phase currents of the active rectifier. In the known device, a power supply voltage unbalance sensor is installed, which switches the operating mode of the control system from the "symmetric" control mode to the "asymmetric" control mode. The principle of operation of this sensor is based on the detection of positive and negative sequence voltages in the mains voltage. If the unbalance sensor has not detected a negative sequence voltage, the control system maintains the "symmetrical" control mode. If the unbalance sensor detects negative sequence voltages as part of the mains voltage, the control system switches to "asymmetrical" control mode.

Процесс разложения сетевого напряжения на прямую и обратную последовательности приводит к временной задержке формирования сигнала управления ключами активного выпрямителя. Это время может достигать полпериода или, в лучшем случае, четверть периода сетевого напряжения. Указанная задержка оказывает ощутимое влияние при появлении несимметрии, так как это приводит к задержке переключения режима управления активным выпрямителем с «симметричного» режим на «несимметричный» режим. При этом в фазе с наибольшей разницей между напряжением источника питания и первой гармоникой напряжения активного выпрямителя наблюдается бросок тока, который существенно превышает номинальный ток, что снижает надежность работы известного устройства. The process of decomposition of the mains voltage into direct and reverse sequences leads to a time delay in the formation of the control signal for the keys of the active rectifier. This time can be up to half a period or, at best, a quarter of the mains voltage period. The specified delay has a tangible effect when unbalance occurs, since it leads to a delay in switching the active rectifier control mode from "balanced" mode to "unbalanced" mode. In this case, in the phase with the greatest difference between the voltage of the power source and the first harmonic of the voltage of the active rectifier, a current surge is observed that significantly exceeds the rated current, which reduces the reliability of the known device.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является устройство управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения, содержащее высоковольтный преобразователь частоты, вход которого через трехфазный датчик тока подключен к трехфазному источнику питания, выход указанного преобразователя частоты, который содержит два активных выпрямителя напряжения, общее звено постоянного тока и два инвертора напряжения, подключен к двигателю переменного тока, измерительные выходы датчика тока подключены к первому входу системы управления активными выпрямителями, ко второму входу системы управления подключены информационные выходы датчика трехфазного напряжения, входы которого подключены к точке соединения выхода трехфазного датчика тока и входа высоковольтного преобразователя частоты, к третьему входу системы управления подключен выход датчика напряжения звена постоянного тока, входы которого подключены к информационному выходу высоковольтного преобразователя частоты, к четвертому входу системы управления подключен задатчик напряжения на конденсаторах звена постоянного тока преобразователя частоты, к пятому входу системы управления подключен задатчик реактивной составляющей сетевого тока, управляющий выход системы управления по шине управления через блок широтно-импульсных модуляторов подключен к управляющему входу высоковольтного преобразователя частоты, при этом система управления активными выпрямителями напряжения содержит первый блок преобразования координат, блок фазовой автоподстройки частоты, блок пропорционально-интегральных регуляторов тока, блок пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения, первый блок вычитания, второй блок преобразования координат, первый и второй сумматоры, третий блок преобразования координат, первый, второй и третий входы первого блока преобразования координат подключены к первому входу системы управления, четвертый вход указанного блока подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы первого блока преобразования координат подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, к третьему входу блока регуляторов тока подключен второй выход блока фазовой автоподстройки частоты, первый, второй и третий входы которого подключены ко второму входу системы управления, четвертый вход блока пропорционально-интегральных регуляторов тока подключен к пятому входу системы управления, пятый вход блока регуляторов тока подключен к выходу блока пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, первый и второй входы которого подключены соответственно к четвертому и третьему входам системы управления, первый и второй выходы блока пропорционально-интегральных регуляторов тока подключены соответственно к первому и второму входам второго блока преобразования координат, третий вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы второго блока преобразования координат подключены соответственно к первому входу первого и к первому входу второго сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока преобразования координат, третий вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, выходы третьего блока преобразования координат по шине управления подключены к управляющему выходу системы управления (см. патент РФ №161102, Н02M 7/00).The closest analogue to the claimed invention is a control device for three-phase three-level active voltage rectifiers containing a high-voltage frequency converter, the input of which is connected to a three-phase power supply through a three-phase current sensor, the output of the specified frequency converter, which contains two active voltage rectifiers, a common DC link and two voltage inverter connected to the AC motor, the measuring outputs of the current sensor are connected to the first input of the active rectifier control system, the information outputs of the three-phase voltage sensor are connected to the second input of the control system, the inputs of which are connected to the junction point of the output of the three-phase current sensor and the input of the high-voltage frequency converter, the output of the DC link voltage sensor is connected to the third input of the control system, the inputs of which are connected to the information output of the high-voltage frequency converter, to The voltage regulator on the DC link capacitors of the frequency converter is connected to the fifth input of the control system, the regulator of the reactive component of the mains current is connected to the fifth input of the control system, the control output of the control system via the control bus is connected to the control input of the high-voltage frequency converter through the block of pulse-width modulators, while the control system for active voltage rectifiers contains the first coordinate transformation unit, a phase-locked loop, a proportional-integral current regulator, a proportional-integral rectified voltage regulator, a first subtraction unit, a second coordinate transformation unit, first and second adders, a third coordinate transformation unit, the first, second and third inputs of the first coordinate transformation block are connected to the first input of the control system, the fourth input of the said block is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and second outputs of the first coordinate transformation unit are connected, respectively, to the first and second inputs of the proportional-integral current regulators, the second output of the phase-locked loop is connected to the third input of the current control unit, the first, second and third inputs of which are connected to the second input of the control system, the fourth input of the block of proportional-integral current regulators is connected to the fifth input of the control system, the fifth input of the block of current regulators is connected to the output of the block of proportional-integral regulator of rectified voltage, the input of which is connected to the output of the first subtraction block, the first and second inputs of which are connected respectively to the fourth and the third inputs of the control system, the first and second outputs of the block of proportional-integral current controllers are connected respectively to the first and second inputs of the second coordinate transformation block, the third input of which is connected to the first output of the phase-locked loop frequency, the first and second outputs of the second coordinate transformation unit are connected respectively to the first input of the first and to the first input of the second adders, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the third coordinate transformation unit, the third input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the outputs of the third coordinate transformation unit via the control bus are connected to the control output of the control system (see. RF patent No. 161102, Н02M 7/00).

Недостатком известного устройства, которое принято за прототип, является низкая надежность, так как в начальный момент появления несимметрии наблюдается бросок одного из фазных токов трехфазного трехуровневого активного выпрямителя, который может превысить номинальный ток в 2 раза и более, что приводит к срабатыванию токовой защиты устройства и его отключению. Кроме того, в установившемся режиме может иметь место несимметрия фазных токов активного выпрямителя, а также увеличение размаха колебания напряжения на конденсаторах звена постоянного тока выше предельно-допустимого значения, что также приводит к срабатыванию защиты известного устройства по выпрямленному напряжению и его отключению.The disadvantage of the known device, which is taken as a prototype, is low reliability, since at the initial moment of the appearance of asymmetry, a surge of one of the phase currents of a three-phase three-level active rectifier is observed, which can exceed the rated current by 2 times or more, which leads to the operation of the current protection of the device and turning it off. In addition, in the steady state, there may be an asymmetry of the phase currents of the active rectifier, as well as an increase in the swing of the voltage fluctuation on the DC link capacitors above the maximum permissible value, which also leads to the operation of the protection of the known device for the rectified voltage and its disconnection.

Бросок тока и несимметрия фазных токов активного выпрямителя обусловлены тем, что в комбинированном способе регулирования (по отклонению и по возмущению) известной системы управления используется регулирование по напряжению обратной последовательности сетевого напряжения (канал регулирования по возмущению). Недостатком указанного канала регулирования является то, что формирование сигнала напряжения обратной последовательности осуществляется с временной задержкой на полпериода, или в лучшем случае, на четверть периода относительно сетевого напряжения. Указанная временная задержка приводит к тому, что сигналы управления силовыми ключами активного выпрямителя формируют входные фазные напряжения выпрямителя, содержащие напряжение обратной последовательности, которое также имеет временную задержку на полпериода, или в лучшем случае, на четверть периода относительно напряжения обратной последовательности сетевого напряжения. Таким образом, сформированное с задержкой напряжение обратной последовательности активным выпрямителем не обеспечивает эффективного подавления напряжения обратной последовательности сетевого напряжения. При этом, как ранее отмечалось, в начальный момент появления несимметрии наблюдается бросок одного из фазных токов активного выпрямителя, а в установившемся режиме может иметь место несимметрия фазных токов активного выпрямителя, а также колебание напряжения в звене постоянного тока, что приводит к отключению выпрямителя. Все вышеизложенное снижает надежность работы выпрямителя.The inrush current and the asymmetry of the phase currents of the active rectifier are due to the fact that in the combined control method (by deviation and by perturbation) of the known control system, voltage control of the negative sequence of the mains voltage (perturbation control channel) is used. The disadvantage of this control channel is that the formation of the negative sequence voltage signal is carried out with a time delay of half a period, or at best, a quarter of a period relative to the mains voltage. The specified time delay leads to the fact that the control signals of the power switches of the active rectifier form the input phase voltages of the rectifier containing the negative sequence voltage, which also has a time delay of half a period, or at best, a quarter of a period relative to the negative sequence voltage of the mains voltage. Thus, the delayed negative sequence voltage of the active rectifier does not effectively suppress the negative sequence voltage of the mains voltage. In this case, as previously noted, at the initial moment of the appearance of asymmetry, a surge of one of the phase currents of the active rectifier is observed, and in the steady state, there may be an asymmetry of the phase currents of the active rectifier, as well as voltage fluctuations in the DC link, which leads to the shutdown of the rectifier. All of the above reduces the reliability of the rectifier.

Техническая проблема, решаемая заявляемым устройством управления, заключается в повышении надежности работы трехфазного трехуровневого активного выпрямителя напряжения и повышении его коэффициента полезного действия при кратковременном несимметричном провале напряжения трехфазного источника питания.The technical problem solved by the inventive control device is to increase the reliability of the three-phase three-level active voltage rectifier and increase its efficiency in the event of a short-term asymmetrical voltage dip of the three-phase power supply.

Технический результат, создаваемый изобретением, заключается в создании усовершенствованной системы управления, которая ограничивает увеличения фазных токов трехфазного трехуровневого активного выпрямителя при кратковременном несимметричном провале напряжения трехфазного источника питания, снижает количество ложных срабатываний ключей активного выпрямителя, благодаря введению фильтров нижних частот в систему управления, а также ограничивает размах колебания напряжения на конденсаторах звена постоянного тока активного выпрямителя в пределах допустимых значений.The technical result created by the invention consists in creating an improved control system that limits the increase in phase currents of a three-phase three-level active rectifier with a short-term asymmetrical voltage drop of a three-phase power supply, reduces the number of false alarms of the active rectifier keys, due to the introduction of low-pass filters into the control system, and limits the range of voltage fluctuations on the DC link capacitors of the active rectifier within the permissible values.

Поставленная задача решается тем, что устройство управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения, содержащее высоковольтный преобразователь частоты, вход которого через трехфазный датчик тока подключен к трехфазному источнику питания, выход указанного преобразователя частоты, который содержит два активных выпрямителя напряжения, общее звено постоянного тока и два инвертора напряжения подключен к двигателю переменного тока, измерительные выходы датчика тока подключены к первому входу системы управления активными выпрямителями, ко второму входу системы управления подключены информационные выходы датчика трехфазного напряжения, входы которого подключены к точке соединения выхода трехфазного датчика тока и входа высоковольтного преобразователя частоты, к третьему входу системы управления подключен выход датчика напряжения звена постоянного тока, входы которого подключены к информационному выходу высоковольтного преобразователя частоты, к четвертому входу системы управления подключен задатчик напряжения на конденсаторах звена постоянного тока преобразователя частоты, к пятому входу системы управления подключен задатчик реактивной составляющей сетевого тока, управляющий выход системы управления по шине управления через блок широтно-импульсных модуляторов подключен к управляющему входу высоковольтного преобразователя частоты, при этом система управления активными выпрямителями напряжения содержит первый блок преобразования координат, блок фазовой автоподстройки частоты, блок пропорционально-интегральных регуляторов тока, блок пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения, первый блок вычитания, второй блок преобразования координат, первый и второй сумматоры, третий блок преобразования координат, первый, второй и третий входы первого блока преобразования координат подключены к первому входу системы управления, четвертый вход указанного блока подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы первого блока преобразования координат подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, к третьему входу блока регуляторов тока подключен второй выход блока фазовой автоподстройки частоты, первый, второй и третий входы которого подключены ко второму входу системы управления, четвертый вход блока пропорционально-интегральных регуляторов тока подключен к пятому входу системы управления, пятый вход блока регуляторов тока подключен к выходу блока пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, первый и второй входы которого подключены соответственно к четвертому и третьему входам системы управления, первый и второй выходы блока пропорционально-интегральных регуляторов тока подключены соответственно к первому и второму входам второго блока преобразования координат, третий вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы второго блока преобразования координат подключены соответственно к первому входу первого и к первому входу второго сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока преобразования координат, третий вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, выходы третьего блока преобразования координат по шине управления подключены к управляющему выходы системы управления, согласно изобретению, устройство управления, дополнительно снабжено четвертым блоком преобразования координат, первым и вторым фильтрами нижних частот, пятым блоком преобразования координат, блоком инвертирования, кроме того блок пропорционально-интегральных регуляторов тока включает в себя первый и второй блоки пропорционально-интегральных регуляторов тока, второй, третий и четвертый блоки вычитания, третий блок суммирования, первый и второй блоки компенсации перекрестных связей, первый, второй и третий входы четвертого блока преобразования координат подключены ко второму входу системы управления, четвертый вход четвертого блока подключен к выходу блока инвертирования, вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы четвертого блока преобразования координат соответственно через первый и второй фильтры нижних частот подключены к первому и второму входам пятого блока преобразования координат, третий вход пятого блока подключен к выходу блока инвертирования, первый и второй выхода пятого блока преобразования координат подключены соответственно ко второму входу первого и ко второму входу второго сумматоров, первый и второй входы второго блока вычитания подключены соответственно к пятому и к первому входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход второго блока вычитания подключен к входу первого блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход которого подключен к первому входу третьего блока суммирования, первый и второй входы третьего блока вычитания подключены соответственно к четвертому и ко второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход третьего блока вычитания подключен к входу второго блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход которого подключен к первому входу четвертого блока вычитания, первый вход первого и первый вход второго блоков компенсации перекрестных связей подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, вторые входы блоков компенсации подключены к третьему входу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход первого блока компенсации перекрестных связей подключен ко второму входу четвертого блока вычитания, выход которого подключен ко второму выходу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход второго блока компенсации перекрестных связей подключен ко второму входу третьего блока суммирования, выход которого подключен к первому выходу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока.The problem is solved by the fact that the control device for three-phase three-level active voltage rectifiers containing a high-voltage frequency converter, the input of which is connected to a three-phase power supply through a three-phase current sensor, the output of the specified frequency converter, which contains two active voltage rectifiers, a common DC link and two inverters voltage is connected to the AC motor, the measuring outputs of the current sensor are connected to the first input of the active rectifier control system, the information outputs of the three-phase voltage sensor are connected to the second input of the control system, the inputs of which are connected to the junction point of the output of the three-phase current sensor and the input of the high-voltage frequency converter, to the third the input of the control system is connected to the output of the DC link voltage sensor, the inputs of which are connected to the information output of the high-voltage frequency converter, to the fourth input of the control system the voltage regulator on the DC link capacitors of the frequency converter is connected, the reactive component of the mains current is connected to the fifth input of the control system, the control output of the control system via the control bus is connected to the control input of the high-voltage frequency converter through the block of pulse-width modulators, while the control system is active voltage rectifiers contains a first coordinate transformation unit, a phase-locked loop, a block of proportional-integral current regulators, a proportional-integral regulator of a rectified voltage, a first subtraction unit, a second coordinate transformation unit, first and second adders, a third coordinate transformation unit, the first, second and the third inputs of the first coordinate transformation unit are connected to the first input of the control system, the fourth input of this unit is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and second outputs are The first coordinate transformation unit is connected to the first and second inputs of the proportional-integral current controllers, respectively, the second output of the phase-locked loop is connected to the third input of the current control unit, the first, second and third inputs of which are connected to the second input of the control system, the fourth input of the unit is proportional to - integral current regulators is connected to the fifth input of the control system, the fifth input of the current regulator unit is connected to the output of the proportional-integral regulator of rectified voltage, the input of which is connected to the output of the first subtraction unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the fourth and third inputs of the control system , the first and second outputs of the block of proportional-integral current controllers are connected respectively to the first and second inputs of the second coordinate transformation block, the third input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and the second outputs of the second coordinate transformation block are connected respectively to the first input of the first and to the first input of the second adders, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the third coordinate transformation block, the third input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the outputs of the third coordinate transformation block via the control bus are connected to the control system outputs of the control system, according to the invention, the control device is additionally equipped with a fourth coordinate transformation unit, first and second low-pass filters, a fifth coordinate transformation unit, an inverting unit, in addition, the unit of proportional-integral current regulators includes the first and the second blocks of proportional-integral current regulators, the second, third and fourth subtraction blocks, the third summation block, the first and second blocks of cross-link compensation, the first, second and third inputs of the fourth conversion block i coordinates are connected to the second input of the control system, the fourth input of the fourth block is connected to the output of the inverting unit, the input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and second outputs of the fourth coordinate transformation unit, respectively, through the first and second low-pass filters are connected to the first and the second inputs of the fifth coordinate transformation unit, the third input of the fifth unit is connected to the output of the inverting unit, the first and second outputs of the fifth coordinate transformation unit are connected respectively to the second input of the first and to the second input of the second adders, the first and second inputs of the second subtraction unit are connected to the fifth and to the first inputs of the block of proportional-integral current controllers, the output of the second block of subtraction is connected to the input of the first block of proportional-integral current controllers, the output of which is connected to the first input of the third block of summation, the first and second inputs of the third block are connected to Subtractions are connected respectively to the fourth and second inputs of the block of proportional-integral current controllers, the output of the third block of subtraction is connected to the input of the second block of proportional-integral current regulators, the output of which is connected to the first input of the fourth block of subtraction, the first input of the first and first input of the second blocks of compensation cross-links are connected respectively to the first and second inputs of the block of proportional-integral current regulators, the second inputs of the compensation blocks are connected to the third input of the block of proportional-integral current regulators, the output of the first block of cross-link compensation is connected to the second input of the fourth subtraction block, the output of which is connected to the second the output of the block of proportional-integral current regulators, the output of the second block of compensation of cross-links is connected to the second input of the third block of summing, the output of which is connected to the first output of the block of proportional-integral regulators current.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1 изображена функциональная схема устройства управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения высоковольтного преобразователя частоты;- in Fig. 1 shows a functional diagram of a control device for three-phase three-level active voltage rectifiers of a high-voltage frequency converter;

- на фиг. 2 изображена функциональная схема высоковольтного преобразователя частоты;- in Fig. 2 shows a functional diagram of a high-voltage frequency converter;

- на фиг. 3 изображена схема трехфазного трехуровневого активного выпрямителя напряжения;- in Fig. 3 shows a diagram of a three-phase three-level active voltage rectifier;

- на фиг. 4,а изображена форма фазного напряжения на входе трехфазного трехуровневого активного выпрямителя, а также указаны девять углов переключения ключей

Figure 00000001
активного выпрямителя за четверть периода сетевого напряжения;- in Fig. 4, a shows the shape of the phase voltage at the input of a three-phase three-level active rectifier, and also indicates nine angles of switching keys
Figure 00000001
active rectifier for a quarter of the period of the mains voltage;

- на фиг. 4,б показаны зависимости девяти углов переключения ключей активного выпрямителя

Figure 00000001
от коэффициента модуляции
Figure 00000002
;- in Fig. 4, b shows the dependences of nine switching angles of the keys of the active rectifier
Figure 00000001
on modulation index
Figure 00000002
;

- на фиг. 5 изображена форма фазного напряжения на входе трехфазного трехуровневого активного выпрямителя, которое содержит ложные срабатывания;- in Fig. 5 shows the shape of the phase voltage at the input of a three-phase three-level active rectifier, which contains false alarms;

- на фиг. 6 приведены осциллограммы составляющих сетевого напряжения

Figure 00000003
и
Figure 00000004
, которые содержат высокочастотные составляющие;- in Fig. 6 shows oscillograms of the mains voltage components
Figure 00000003
and
Figure 00000004
that contain high frequency components;

- на фиг. 7,а приведены осциллограммы фазных токов активного выпрямителя для заявляемой системы управления;- in Fig. 7, a shows the oscillograms of the phase currents of the active rectifier for the claimed control system;

- на фиг. 7,б приведена осциллограмма напряжения звена постоянного высоковольтного преобразователя частоты для заявляемой системы управления; - in Fig. 7, b shows an oscillogram of the voltage of a link of a constant high-voltage frequency converter for the claimed control system;

- на фиг. 7,в приведена зависимость относительного значения коэффициента модуляции для заявляемой системы управления;- in Fig. 7, c shows the dependence of the relative value of the modulation coefficient for the claimed control system;

- на фиг. 8 приведены осциллограммы фазных токов активного выпрямителя для известной системы управления (для прототипа).- in Fig. 8 shows oscillograms of phase currents of an active rectifier for a known control system (for a prototype).

Заявляемое устройство управления (фиг. 1) трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения, содержит высоковольтный преобразователь частоты 1, вход которого через трехфазный датчик тока 2 подключен к трехфазному источнику питания 3, а выход преобразователя - к двигателю переменного тока 4. Преобразователь содержит два активных выпрямителя напряжения, общее звено постоянного тока и два инвертора напряжения (будут показаны позже). Измерительные выходы датчика тока 2 подключены к первому входу системы управления 5 активными выпрямителями. Ко второму входу системы управления 5 подключены информационные выходы датчика трехфазного напряжения 6, входы которого подключены к точке соединения выхода трехфазного датчика тока 2 и входа высоковольтного преобразователя частоты 1. К третьему входу системы управления 5 подключен выход датчика напряжения звена постоянного тока 7, входы которого подключены к информационному выходу высоковольтного преобразователя частоты 1. К четвертому входу системы управления 5 подключен задатчик напряжения 8 на конденсаторах звена постоянного тока преобразователя частоты 1. К пятому входу системы управления 5 подключен задатчик реактивной составляющей сетевого тока 9. Управляющий выход системы управления 5 по шине управления через блок широтно-импульсных модуляторов 10 подключен к управляющему входу высоковольтного преобразователя частоты 1. При этом система управления 5 активными выпрямителями напряжения содержит первый блок преобразования координат 11, блок фазовой автоподстройки частоты 12, блок пропорционально-интегральных регуляторов тока 13, блок пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения 14, первый блок вычитания 15, второй блок преобразования координат 16, первый 17 и второй 18 сумматоры, третий блок преобразования координат 19. Первый, второй и третий входы первого блока преобразования координат 11 подключены к первому входу системы управления 5. Четвертый вход указанного блока подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты 12. Первый и второй выходы первого блока преобразования координат 11 подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13. К третьему входу блока регуляторов тока подключен второй выход блока фазовой автоподстройки частоты 12. Первый, второй и третий входы которого подключены ко второму входу системы управления 5. Четвертый вход блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13 подключен к пятому входу системы управления 5. Пятый вход блока регуляторов тока подключен к выходу блока пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения 14, вход которого подключен к выходу первого блока вычитания 15. Первый и второй входы, которого подключены соответственно к четвертому и третьему входам системы управления 5. Первый и второй выходы блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13 подключены соответственно к первому и второму входам второго блока преобразования координат 16. Третий вход, которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты 12. Первый и второй выходы второго блока преобразования координат 16 подключены соответственно к первому входу первого 17 и к первому входу второго 18 сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока преобразования координат 19. Третий вход, которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты 12. Выходы третьего блока преобразования координат 19 по шине управления подключены к управляющему выходу системы управления 5.The claimed control device (Fig. 1) three-phase three-level active voltage rectifiers, contains a high-voltage frequency converter 1, the input of which through a three-phase current sensor 2 is connected to a three-phase power supply 3, and the output of the converter to an AC motor 4. The converter contains two active voltage rectifiers , a common DC link and two voltage inverters (to be shown later). The measuring outputs of the current sensor 2 are connected to the first input of the control system by 5 active rectifiers. The information outputs of the three-phase voltage sensor 6 are connected to the second input of the control system 5, the inputs of which are connected to the junction point of the output of the three-phase current sensor 2 and the input of the high-voltage frequency converter 1. To the third input of the control system 5, the output of the DC link voltage sensor 7 is connected, the inputs of which are connected to the information output of the high-voltage frequency converter 1. To the fourth input of the control system 5 is connected a voltage setter 8 on the capacitors of the direct current link of the frequency converter 1. To the fifth input of the control system 5 the setter of the reactive component of the mains current is connected 9. The control output of the control system 5 via the control bus through the block of pulse-width modulators 10 is connected to the control input of the high-voltage frequency converter 1. In this case, the control system 5 of active voltage rectifiers contains the first coordinate transformation block 11, the phase-locked loop 12, the block proportional-integral current regulators 13, a block of proportional-integral regulator of a rectified voltage 14, a first subtraction block 15, a second coordinate transformation block 16, the first 17 and second 18 adders, a third coordinate transformation block 19. The first, second and third inputs of the first coordinate transformation block 11 are connected to the first input of the control system 5. The fourth input of this unit is connected to the first output of the phase-locked loop 12. The first and second outputs of the first coordinate transformation unit 11 are connected, respectively, to the first and second inputs of the proportional-integral current regulators 13. To the third input the block of current regulators is connected to the second output of the phase-locked loop 12. The first, second and third inputs of which are connected to the second input of the control system 5. The fourth input of the block of proportional-integral current regulators 13 is connected to the fifth input of the control system 5. The fifth input of the block of regulators current is connected to the output of the proportional-integral regulator of rectified voltage 14, the input of which is connected to the output of the first subtraction block 15. The first and second inputs, which are connected respectively to the fourth and third inputs of the control system 5. The first and second outputs of the block of proportional-integral current regulators 13 are connected, respectively, to the first and second inputs of the second coordinate transformation unit 16. The third input, which is connected to the first output of the phase-locked loop 12. The first and second outputs of the second coordinate transformation unit 16 are connected, respectively, to the first input of the first 17 and to the first input of the second 18 adders, the outputs of which are connected, respectively, to the first and second inputs of the third coordinate transformation unit 19. The third input, which is connected to the first output of the phase-locked loop 12. The outputs of the third coordinate transformation unit 19 are connected via the control bus to the control output control systems 5.

Устройство управления, дополнительно снабжено четвертым блоком преобразования координат 20, первым 21 и вторым 22 фильтрами нижних частот, пятым блоком преобразования координат 23, блоком инвертирования 24. Кроме того, блок пропорционально-интегральных регуляторов тока 13 включает в себя первый 25 и второй 26 блоки пропорционально-интегральных регуляторов тока, второй 27, третий 28 и четвертый 29 блоки вычитания, третий блок суммирования 30, первый 31 и второй 32 блоки компенсации перекрестных связей. Первый, второй и третий входы четвертого блока преобразования координат 20 подключены ко второму входу системы управления 5. Четвертый вход четвертого блока 20 подключен к выходу блока инвертирования 24, вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты 12. Первый и второй выходы четвертого блока преобразования координат 20 соответственно через первый 21 и второй 22 фильтры нижних частот подключены к первому и второму входам пятого блока преобразования координат 23. Третий вход пятого блока 23 подключен к выходу блока инвертирования 24. Первый и второй выходы пятого блока преобразования координат 23 подключены соответственно ко второму входу первого 17 и ко второму входу второго 18 сумматоров.The control device is additionally equipped with a fourth coordinate transformation unit 20, first 21 and second 22 low-pass filters, a fifth coordinate transformation unit 23, an inverting unit 24. In addition, the block of proportional-integral current regulators 13 includes the first 25 and second 26 blocks proportionally -integral current regulators, the second 27, the third 28 and the fourth 29 subtraction blocks, the third summation block 30, the first 31 and the second 32 blocks for the compensation of cross-links. The first, second and third inputs of the fourth coordinate conversion unit 20 are connected to the second input of the control system 5. The fourth input of the fourth unit 20 is connected to the output of the inverter 24, the input of which is connected to the first output of the phase-locked loop 12. The first and second outputs of the fourth conversion unit coordinates 20, respectively, through the first 21 and second 22 low-pass filters are connected to the first and second inputs of the fifth coordinate transformation unit 23. The third input of the fifth unit 23 is connected to the output of the inverting unit 24. The first and second outputs of the fifth coordinate transformation unit 23 are connected to the second input, respectively the first 17 and to the second input of the second 18 adders.

Первый и второй входы второго блока вычитания 27 подключены соответственно к пятому и к первому входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13. Выход второго блока вычитания 27 подключен к входу первого блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 25, выход которого подключен к первому входу третьего блока суммирования 30. Первый и второй входы третьего блока вычитания 28 подключены соответственно к четвертому и ко второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13. Выход третьего блока вычитания 28 подключен к входу второго 26 блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход которого подключен к первому входу четвертого блока вычитания 29. Первый вход первого 31 и первый вход второго 32 блоков компенсации перекрестных связей подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов 13. Вторые входы блоков компенсации 31 и 32 подключены к третьему входу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13. Выход первого 31 блока компенсации перекрестных связей подключен ко второму входу четвертого 29 блока вычитания, выход которого подключен ко второму выходу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13. Выход второго 32 блока компенсации перекрестных связей подключен ко второму входу третьего блока суммирования 30, выход которого подключен к первому выходу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока 13.The first and second inputs of the second block of subtraction 27 are connected respectively to the fifth and to the first inputs of the block of proportional-integral current controllers 13. The output of the second block of subtraction 27 is connected to the input of the first block of proportional-integral current controllers 25, the output of which is connected to the first input of the third block of summation 30. The first and second inputs of the third block of subtraction 28 are connected respectively to the fourth and to the second inputs of the block of proportional-integral current controllers 13. The output of the third block of subtraction 28 is connected to the input of the second 26 block of proportional-integral current controllers, the output of which is connected to the first input of the fourth subtraction unit 29. The first input of the first 31 and the first input of the second 32 cross-link compensation units are connected respectively to the first and second inputs of the proportional-integral controller unit 13. The second inputs of the compensation units 31 and 32 are connected to the third input of the proportional-integral controller unit current tori 13. The output of the first 31 cross-link compensation unit is connected to the second input of the fourth 29 subtraction unit, the output of which is connected to the second output of the proportional-integral current regulators 13. The output of the second 32 cross-link compensation unit is connected to the second input of the third summation unit 30, whose output is connected to the first output of the block of proportional-integral current controllers 13.

Система управления 5 (фиг. 1) трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения может быть выполнена на базе специализированного микроконтроллера, имеющего периферийные устройства, процессор, ОЗУ и ПЗУ.The control system 5 (Fig. 1) three-phase three-level active voltage rectifiers can be made on the basis of a specialized microcontroller with peripheral devices, processor, RAM and ROM.

Дадим краткое описание высоковольтному преобразователю частоты 1 (фиг. 2). Он содержит первый 33 и второй 34 преобразователи частоты, каждый из которых, в свою очередь, содержит трехуровневый активный выпрямитель напряжения 35, трехуровневый инвертор напряжения 36 и дроссель 37. Одноименные выходные зажимы фаз преобразователей частоты 33 и 34 соединены между собой и подключены к двигателю переменного тока 4. Входы общего для обоих преобразователей частоты звена постоянного тока 38 с нулевой точкой подключены к выходам обоих активных выпрямителей 35, а выходы указанного звена 38 подключены к входам обоих инверторов напряжения 36. Кроме того, преобразователь частоты 1 оснащен первым 39 и вторым 40 фазосдвигающими трансформаторами соответственно на 0о и +30о градусов. Первичная обмотка первого фазосдвигающего трансформатора 39 имеет шесть выводов и соединена последовательно с первичной обмоткой второго фазосдвигающего трансформатора 40, которая соединена в звезду. При этом начало первичной обмотки первого фазосдвигающего трансформатора подключено к источнику питания. Вторичные обмотки указанных трансформаторов соединены в звезду и треугольник и подключены соответственно к первому 33 и второму 34 преобразователям частоты. Описанные соединения позволяют получить двенадцатипульсную схему выпрямления. В силовых схемах трехуровневых активных выпрямителей 35 и инверторов напряжения 36 используются полностью управляемые тиристорные ключи.Let's give a brief description of the high-voltage frequency converter 1 (Fig. 2). It contains the first 33 and second 34 frequency converters, each of which, in turn, contains a three-level active voltage rectifier 35, a three-level voltage inverter 36 and a choke 37. current 4. The inputs of the DC link 38 common to both frequency converters with a zero point are connected to the outputs of both active rectifiers 35, and the outputs of the specified link 38 are connected to the inputs of both voltage inverters 36. In addition, the frequency converter 1 is equipped with the first 39 and the second 40 phase-shifting transformers, respectively, at 0 o and +30 o degrees. The primary winding of the first phase-shifting transformer 39 has six terminals and is connected in series with the primary winding of the second phase-shifting transformer 40, which is star-connected. In this case, the beginning of the primary winding of the first phase-shifting transformer is connected to a power source. The secondary windings of these transformers are star and delta connected and connected to the first 33 and the second 34 frequency converters, respectively. The described connections make it possible to obtain a twelve-pulse rectification circuit. Fully controlled thyristor switches are used in the power circuits of three-level active rectifiers 35 and voltage inverters 36.

Трехфазный трехуровневый активный выпрямитель напряжения 35 (фиг. 3) содержит три фазные стойки 41, 42 и 43, выходы которых соединены параллельно и подключены к звену постоянного тока 38, которое содержит два последовательно соединенных конденсатора 44 и 45. Первый конденсатор 44 создает положительный потенциал на фазах инвертора 36, а второй конденсатор 45 – отрицательный потенциал. Общая точка конденсаторов 46 является нейтральной точкой трехфазного трехуровневого активного выпрямителя 35 и создает нулевой потенциал на его фазах. Каждая из фазных стоек 41, 42 и 43 содержит четыре последовательно соединенных полностью управляемых тиристорных ключа 47, 48, 49 и 50. К точке соединения первого 47 и второго 48 управляемых ключей в каждой фазной стойке подключен катод первого диода 51, анод которого подключен к нейтральной точке 46 активного выпрямителя. Точка соединения второго 48 и третьего 49 управляемых ключей является силовым входом активного выпрямителя 35 в каждой фазной стойке. К точке соединения третьего 49 и четвертого 50 управляемых ключей в каждой фазной стойке подключен анод второго диода 52, катод которого подключен к нейтральной точке 46 активного выпрямителя. Силовые входы первого и второго активных выпрямителей 35 (фиг. 2) подключены соответственно к вторичным обмоткам первого 39 и второго 40 фазосдвигающих трансформаторов.A three-phase three-level active voltage rectifier 35 (Fig. 3) contains three phase racks 41, 42 and 43, the outputs of which are connected in parallel and connected to a DC link 38, which contains two series-connected capacitors 44 and 45. The first capacitor 44 creates a positive potential on phases of the inverter 36, and the second capacitor 45 is negative potential. The common point of the capacitors 46 is the neutral point of the three-phase three-level active rectifier 35 and creates a zero potential in its phases. Each of the phase struts 41, 42 and 43 contains four series-connected fully controlled thyristor switches 47, 48, 49 and 50. The cathode of the first diode 51 is connected to the connection point of the first 47 and second 48 controlled switches in each phase rack, the anode of which is connected to the neutral point 46 of the active rectifier. The connection point of the second 48 and third 49 controlled switches is the power input of the active rectifier 35 in each phase rack. The anode of the second diode 52 is connected to the junction point of the third 49 and the fourth 50 controlled switches in each phase rack, the cathode of which is connected to the neutral point 46 of the active rectifier. The power inputs of the first and second active rectifiers 35 (Fig. 2) are connected, respectively, to the secondary windings of the first 39 and second 40 phase-shifting transformers.

Отметим, что ключи 47, 48, 49 и 50 (фиг. 3) в фазных стойках 41, 42 и 43, получая по шине данных сигналы управления с блока широтно-импульсных модуляторов 10, формируют на входе активного выпрямителя 35 широтно-модулированные фазные напряжения. При этом амплитудные значения основных гармоник этих напряжений задаются управляющими сигналами напряжения

Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
(фиг. 1). Указанные сигналы формируются на выходе системы управления 5 и по шине данных подаются на вход блока широтно-импульсных модуляторов 10.Note that the keys 47, 48, 49 and 50 (Fig. 3) in the phase struts 41, 42 and 43, receiving control signals from the unit of pulse-width modulators 10 via the data bus, form a width-modulated phase voltage at the input of the active rectifier 35 ... In this case, the amplitude values of the fundamental harmonics of these voltages are set by voltage control signals
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
(Fig. 1). These signals are generated at the output of the control system 5 and are fed via the data bus to the input of the unit of pulse-width modulators 10.

Отметим, что трехфазные трехуровневые активные выпрямители напряжения 35 (фиг. 2) первого 33 и второго 34 преобразователей частоты идентичны. Ранее отмечалось, что их выходы подключены к входам общего для них звена постоянного тока 38 с нулевой точкой, а входы одного и другого выпрямителей 35 подключены соответственно к вторичным обмоткам первого 39 и второго 40 фазосдвигающих трансформаторов на

Figure 00000008
градусов относительно сетевого напряжения. С учетом изложенного, благодаря сигналу управления
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
фазы основных гармоник напряжений, сформированные на входах обоих активных выпрямителей 35 должны иметь сдвиги
Figure 00000012
градусов относительно сетевого напряжения. Note that the three-phase three-level active voltage rectifiers 35 (Fig. 2) of the first 33 and second 34 frequency converters are identical. Earlier it was noted that their outputs are connected to the inputs of a common DC link 38 with a zero point, and the inputs of one and the other rectifiers 35 are connected, respectively, to the secondary windings of the first 39 and second 40 phase-shifting transformers on
Figure 00000008
degrees relative to the mains voltage. With this in mind, thanks to the control signal
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
the phases of the fundamental voltage harmonics formed at the inputs of both active rectifiers 35 should have shifts
Figure 00000012
degrees relative to the mains voltage.

Дадим краткое описание всех блоков системы управления 5 (фиг. 1) и укажем их назначение. Отметим, что работа системы управления 5 выполнена во вращающейся ортогональной системе координат

Figure 00000013
, ориентированной по вектору напряжения сети
Figure 00000014
.We give a brief description of all blocks of the control system 5 (Fig. 1) and indicate their purpose. Note that the operation of the control system 5 is performed in a rotating orthogonal coordinate system
Figure 00000013
oriented along the voltage vector of the network
Figure 00000014
...

Входными сигналами для системы управления 5 (фиг. 1, фиг. 2) являются:

Figure 00000015
– сетевой ток;
Figure 00000016
– сетевое напряжение;
Figure 00000017
– текущее значение напряжения на конденсаторах звена постоянного тока 38 высоковольтного преобразователя частоты 1;
Figure 00000018
– заданное значение напряжения на конденсаторах звена постоянного тока;
Figure 00000019
– заданное значение реактивной составляющей сетевого тока
Figure 00000015
. Выходным сигналом системы управления 5 является сигнал
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
– управляющий сигнал напряжения для активных выпрямителей 35. The input signals for the control system 5 (Fig. 1, Fig. 2) are:
Figure 00000015
- mains current;
Figure 00000016
- mains voltage;
Figure 00000017
- the current value of the voltage across the capacitors of the DC link 38 of the high-voltage frequency converter 1;
Figure 00000018
- the set value of the voltage across the DC link capacitors;
Figure 00000019
- set value of the reactive component of the mains current
Figure 00000015
... The output signal of the control system 5 is the signal
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- voltage control signal for active rectifiers 35.

Первый блок преобразования координат 11 (фиг.1) осуществляет преобразование мгновенных значений сетевого тока

Figure 00000020
из неподвижной системы координат
Figure 00000021
в активную
Figure 00000022
и реактивную
Figure 00000023
составляющие сетевого тока во вращающейся системе координат
Figure 00000013
на частоте
Figure 00000024
основной гармоники напряжения сети. Отметим, что сигналы
Figure 00000022
и
Figure 00000023
являются сигналами обратной связи для блока пропорционально-интегральных регуляторов 13.The first coordinate transformation unit 11 (Fig. 1) converts the instantaneous values of the mains current
Figure 00000020
from a fixed coordinate system
Figure 00000021
into active
Figure 00000022
and reactive
Figure 00000023
components of the line current in a rotating coordinate system
Figure 00000013
at frequency
Figure 00000024
fundamental harmonic of the mains voltage. Note that the signals
Figure 00000022
and
Figure 00000023
are feedback signals for the block of proportional-integral controllers 13.

Блок фазовой автоподстройки частоты 12 (фиг.1) формирует фазовый угол

Figure 00000025
и частоту ω для пространственного вектора основной гармоники напряжения питающей сети
Figure 00000014
. Фазовый угол
Figure 00000025
обеспечивает точную синхронизацию формируемых сигналов управления в блоках преобразования координат 11, 16 и 19 заявляемой системы управления 5. Частота ω обеспечивает работу блоков компенсации перекрестных связей 31 и 32 в блоке пропорционально-интегральных регуляторов 13.The phase-locked loop 12 (Fig. 1) forms a phase angle
Figure 00000025
and frequency ω for the space vector of the main harmonic of the supply voltage
Figure 00000014
... Phase angle
Figure 00000025
provides accurate synchronization of the generated control signals in the coordinate transformation units 11, 16 and 19 of the claimed control system 5. The frequency ω ensures the operation of the cross-link compensation units 31 and 32 in the proportional-integral control unit 13.

Задающими сигналами для блока регуляторов тока 13 (фиг.1) являются сигналы

Figure 00000026
и
Figure 00000027
, формируемые соответственно блоком пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения 14 и задатчиком реактивной составляющей сетевого тока 9.The driving signals for the block of current regulators 13 (Fig. 1) are signals
Figure 00000026
and
Figure 00000027
, formed, respectively, by the unit of the proportional-integral controller of the rectified voltage 14 and the reactive component of the mains current 9.

Блок пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения 14 осуществляет астатическое регулирование напряжения

Figure 00000017
на конденсаторах звена постоянного тока 38 (фиг. 2), поддерживая его на уровне
Figure 00000028
. На вход указанного регулятора 14 поступает сигнал ошибки
Figure 00000029
с выхода первого блока вычитания 15. На входы последнего 15 подаются задающий сигнал
Figure 00000018
с задатчика напряжения 8 на конденсаторах звена постоянного тока и сигнал обратной связи
Figure 00000017
с датчика напряжения звена постоянного тока 7. The unit of the proportional-integral regulator of the rectified voltage 14 carries out astatic voltage regulation
Figure 00000017
on the capacitors of the DC link 38 (Fig. 2), keeping it at the level
Figure 00000028
... The input of the specified controller 14 receives an error signal
Figure 00000029
from the output of the first block of subtraction 15. At the inputs of the last 15, a setting signal is supplied
Figure 00000018
from the voltage setpoint 8 on the DC link capacitors and the feedback signal
Figure 00000017
from the DC link voltage sensor 7.

В блоке пропорционально-интегральных регуляторов тока 13 второй блок вычитания 27 (фиг. 1) формирует сигнал ошибки

Figure 00000030
, который равен разности сигнала задания
Figure 00000026
и сигнала обратной связи
Figure 00000022
для составляющей d канала регулирования сетевого тока. Сигнал ошибки
Figure 00000031
подается на вход первого пропорционально-интегрального регулятора тока 25, который обеспечивает астатическое регулирование активной составляющей сетевого тока
Figure 00000022
. Выходной сигнал напряжения
Figure 00000032
регулятора 25 подается на первый вход третьего блока суммирования 30. На второй вход блока 30 подается сигнал
Figure 00000033
, который формирует второй блок компенсации перекрестных связей 32. Сигнал
Figure 00000033
устраняет взаимное влияние между d и q каналами регулирования в блоке пропорционально-интегральных регуляторов 13. Здесь
Figure 00000034
– индуктивность реактора или индуктивность рассеяния трансформаторов, которые установлены на входе активного выпрямителя 35 (фиг.2).In the block of proportional-integral current controllers 13, the second subtractor 27 (Fig. 1) generates an error signal
Figure 00000030
, which is equal to the difference of the reference signal
Figure 00000026
and feedback signal
Figure 00000022
for the component d of the mains current control channel. Error signal
Figure 00000031
fed to the input of the first proportional-integral current controller 25, which provides astatic regulation of the active component of the mains current
Figure 00000022
... Voltage output signal
Figure 00000032
regulator
25 is fed to the first input of the third summation block 30. The signal is supplied to the second input of block 30
Figure 00000033
which forms the second cross-link compensation block 32. Signal
Figure 00000033
eliminates the mutual influence between d and q control channels in the block of proportional-integral controllers 13. Here
Figure 00000034
- the inductance of the reactor or the leakage inductance of the transformers, which are installed at the input of the active rectifier 35 (figure 2).

Известно, что во вращающейся системе координат

Figure 00000013
существует перекрестное влияние реактивной составляющей тока
Figure 00000023
активного выпрямителя 35 на его активную составляющую тока
Figure 00000022
и наоборот (см. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург. УРО РАН, 2000. 654 с.).It is known that in a rotating coordinate system
Figure 00000013
there is a cross-effect of the reactive component of the current
Figure 00000023
active rectifier 35 to its active current component
Figure 00000022
and vice versa (see Shreiner RT Mathematical modeling of alternating current electric drives with semiconductor frequency converters. Yekaterinburg. URO RAS, 2000. 654 p.).

Выходной задающий сигнал напряжения

Figure 00000035
третьего блока суммирования 30 подается на первый вход второго блока преобразования координат 16 активной
Figure 00000036
и реактивной
Figure 00000037
составляющих напряжений из вращающейся системы координат
Figure 00000013
в составляющие напряжений
Figure 00000038
и
Figure 00000039
неподвижной ортогональной системы координат
Figure 00000040
. Output voltage reference signal
Figure 00000035
the third summation block 30 is fed to the first input of the second coordinate transformation block 16 of the active
Figure 00000036
and reactive
Figure 00000037
stress components from a rotating coordinate system
Figure 00000013
in stress components
Figure 00000038
and
Figure 00000039
fixed orthogonal coordinate system
Figure 00000040
...

В блоке пропорционально-интегральных регуляторов тока 13 третий блок вычитания 28 (фиг. 1) формирует сигнал ошибки

Figure 00000041
, который равен разности сигнала задания
Figure 00000027
и сигнала обратной связи
Figure 00000023
для составляющей
Figure 00000042
канала регулирования сетевого тока. Сигнал ошибки
Figure 00000043
подается на вход второго пропорционально-интегрального регулятора тока 26, который обеспечивает астатическое регулирование реактивной составляющей сетевого тока
Figure 00000023
. Выходной сигнал напряжения
Figure 00000044
регулятора 26 подается на первый вход четвертого блока вычитания 29. На второй вход блока 29 подается сигнал
Figure 00000045
, который формирует первый блок компенсации перекрестных связей 31. Сигнал
Figure 00000045
устраняет взаимное влияние между d и q каналами регулирования в блоке пропорционально-интегральных регуляторов 13. In the block of proportional-integral current controllers 13, the third subtraction block 28 (Fig. 1) generates an error signal
Figure 00000041
, which is equal to the difference of the reference signal
Figure 00000027
and feedback signal
Figure 00000023
for component
Figure 00000042
mains current regulation channel. Error signal
Figure 00000043
is fed to the input of the second proportional-integral current controller 26, which provides astatic regulation of the reactive component of the mains current
Figure 00000023
... Voltage output signal
Figure 00000044
regulator
26 is fed to the first input of the fourth block of subtraction 29. To the second input of block 29 the signal
Figure 00000045
which forms the first cross-link compensation block 31. Signal
Figure 00000045
eliminates the mutual influence between d and q control channels in the block of proportional-integral controllers 13.

Выходной задающий сигнал напряжения

Figure 00000046
четвертого блока вычитания 29 подается на второй вход второго блока преобразования координат 16 активной
Figure 00000036
и реактивной
Figure 00000037
составляющих напряжений из вращающейся системы координат
Figure 00000013
в составляющие напряжений
Figure 00000038
и
Figure 00000039
неподвижной ортогональной системы координат
Figure 00000040
. Output voltage reference signal
Figure 00000046
the fourth subtraction block 29 is fed to the second input of the second coordinate transformation block 16 active
Figure 00000036
and reactive
Figure 00000037
stress components from a rotating coordinate system
Figure 00000013
in stress components
Figure 00000038
and
Figure 00000039
fixed orthogonal coordinate system
Figure 00000040
...

Выходные задающие сигналы напряжений

Figure 00000038
и
Figure 00000039
второго блока преобразования координат 16 подаются соответственно на первый вход первого 17 и на первой вход второго 18 сумматоров. Output voltage reference signals
Figure 00000038
and
Figure 00000039
the second block of transformation of coordinates 16 are supplied, respectively, to the first input of the first 17 and to the first input of the second 18 adders.

Отметим, что отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что оно снабжено пятью новыми блоками: четвертым блоком преобразования координат 20, первым 21 и вторым 22 фильтрами нижних частот, пятым блоком преобразования координат 23 и блоком инвертирования 24. Note that a distinctive feature of the claimed invention is that it is equipped with five new blocks: the fourth coordinate transformation block 20, the first 21 and second 22 low-pass filters, the fifth coordinate transformation block 23 and the inverter 24.

Указанные блоки позволяют ввести практически мгновенно, т.е. без существенной задержки, в состав сигнала управления активными выпрямителями

Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
дополнительный сигнал – сигнал сетевого напряжения. Сформированные широтно-модулированные фазные напряжения на входе активного выпрямителя будут содержать напряжение обратной последовательности, которое существенно ослабит действие напряжения обратной последовательности со стороны источника питания. Следовательно, в момент появления несимметрии броска тока в фазах активного выпрямителя не будет, что существенно повысит надежность работы трехфазного активного выпрямителя напряжения. Поясним назначение вновь вводимых блоков в систему управления активными выпрямителями.These blocks allow you to enter almost instantly, i.e. without significant delay, as part of the control signal of active rectifiers
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
additional signal - mains voltage signal. The generated PWM phase voltages at the input of the active rectifier will contain a negative sequence voltage, which will significantly weaken the negative sequence voltage from the power supply side. Therefore, at the moment of the appearance of asymmetry, there will be no inrush current in the phases of the active rectifier, which will significantly increase the reliability of the three-phase active voltage rectifier. Let us explain the purpose of the newly introduced blocks in the control system of active rectifiers.

Блок инвертирования 24 осуществляет изменение знака фазового угла

Figure 00000025
на фазовый угол
Figure 00000047
. В дальнейшем фазовый угол
Figure 00000047
, под действием которого пространственный вектор напряжения вращается в противоположную сторону по отношению к напряжению сети, будет использован блоками 20 и 23 для преобразования координат из одной системы в другую систему. The inverting unit 24 changes the sign of the phase angle
Figure 00000025
phase angle
Figure 00000047
... Further, the phase angle
Figure 00000047
, under the influence of which the spatial voltage vector rotates in the opposite direction with respect to the mains voltage, will be used by blocks 20 and 23 to transform coordinates from one system to another system.

Четвертый блок преобразования координат 20 (фиг.1) осуществляет преобразование мгновенных значений сетевого напряжения

Figure 00000048
из неподвижной системы координат
Figure 00000021
в ортогональные составляющие
Figure 00000049
и
Figure 00000050
сетевого напряжения во вращающейся системе координат
Figure 00000051
обратной последовательности.The fourth coordinate transformation unit 20 (Fig. 1) converts the instantaneous values of the mains voltage
Figure 00000048
from a fixed coordinate system
Figure 00000021
to orthogonal components
Figure 00000049
and
Figure 00000050
line voltage in a rotating coordinate system
Figure 00000051
reverse sequence.

Отметим, что сигналы напряжения

Figure 00000049
и
Figure 00000050
содержат составляющие первых гармоник напряжения обратной последовательности
Figure 00000052
и
Figure 00000053
, значения которых во введенной вращающейся системе координат
Figure 00000051
представляют собой постоянные уровни. Кроме того, сигналы напряжения
Figure 00000049
и
Figure 00000050
содержат составляющие первых гармоник напряжения прямой последовательности
Figure 00000054
и
Figure 00000055
, значения которых во введенной вращающейся системе координат
Figure 00000056
изменяются с удвоенной частотой питающей сети
Figure 00000024
. Note that voltage signals
Figure 00000049
and
Figure 00000050
contain the components of the first harmonics of the negative sequence voltage
Figure 00000052
and
Figure 00000053
whose values in the introduced rotating coordinate system
Figure 00000051
represent constant levels. In addition, voltage signals
Figure 00000049
and
Figure 00000050
contain the components of the first harmonics of the positive sequence voltage
Figure 00000054
and
Figure 00000055
whose values in the introduced rotating coordinate system
Figure 00000056
change with twice the frequency of the supply network
Figure 00000024
...

Кроме того, сигналы напряжения

Figure 00000049
и
Figure 00000050
также содержат высокочастотные составляющие
Figure 00000057
. Поясним, почему указанные составляющие
Figure 00000058
присутствуют в составе напряжений
Figure 00000049
и
Figure 00000050
, а также, почему высокочастотные составляющие
Figure 00000058
не должны попасть в сигналы задания по напряжению системы управления 5. In addition, voltage signals
Figure 00000049
and
Figure 00000050
also contain high frequency components
Figure 00000057
... Let us explain why the indicated components
Figure 00000058
present in the composition of stresses
Figure 00000049
and
Figure 00000050
and also why the high-frequency components
Figure 00000058
must not be included in the voltage reference signals of the control system 5.

Ранее было обосновано, что в заявляемом устройстве используется метод ШИМ с удалением восьми выделенных гармоник напряжения и девятью переключениями ключей активного выпрямителя за четверть периода сетевого напряжения. Для указанного метода ШИМ на фиг. 4,а приведена идеальная форма фазного напряжения на входе трехфазного трехуровневого активного выпрямителя 35 (фиг. 3) по отношению к нейтральной точке 46 звена постоянного тока 38. На фиг. 4,б приведены зависимости углов переключения ключей

Figure 00000001
активного выпрямителя 35 от коэффициента модуляции
Figure 00000059
для указанного метода ШИМ, обеспечивающего заданное значение первой гармоники напряжения активного выпрямителя 35. Earlier it was proved that the claimed device uses the PWM method with the removal of eight isolated voltage harmonics and nine switches of the active rectifier keys for a quarter of the period of the mains voltage. For this PWM method in FIG. 4, a shows the ideal form of the phase voltage at the input of a three-phase three-level active rectifier 35 (FIG. 3) with respect to the neutral point 46 of the DC link 38. In FIG. 4, b shows the dependences of the angles of switching keys
Figure 00000001
active rectifier 35 from modulation factor
Figure 00000059
for the specified PWM method, providing the specified value of the first harmonic of the voltage of the active rectifier 35.

Для известного устройства рассчитаны зависимости девяти углов переключения от коэффициента модуляции. Для расчета указанных углов в данном методе ШИМ задается целевая функция, в которой учитываются два условия: поддержание первой гармоники на уровне, задаваемом коэффициентом модуляции; уменьшение уровня высших гармоник в токе до желаемого значения. В известном устройстве в блоке коррекции фазных напряжений хранится база данных для девяти углов переключения в зависимости от значения коэффициента модуляции для симметричного и несимметричного режимов работы источника питания. For the known device, the dependences of nine switching angles on the modulation coefficient are calculated. To calculate the indicated angles in this PWM method, an objective function is set, which takes into account two conditions: maintaining the first harmonic at the level specified by the modulation coefficient; reducing the level of higher harmonics in the current to the desired value. In the known device, the phase voltage correction unit stores a database for nine switching angles depending on the value of the modulation factor for symmetrical and unbalanced operating modes of the power supply.

Если в заявляемом устройстве не приняты меры, которые должны устранить высокочастотные составляющие

Figure 00000060
, то на входе активного выпрямителя 35 (фиг. 3) мы будем иметь осциллограммы фазного напряжения, которые изображены на фиг. 5. Это напряжение было получено относительно нейтральной точки 46 (фиг. 3) активного выпрямителя в результате моделирования заявляемой системы управления в программной среде Matlab Simulink. Здесь вместо 9 переключений за четверть периода сетевого напряжения мы наблюдаем множественные ложные срабатывания широтно-импульсного модулятора 10 (фиг. 2). Такие переключения весьма нежелательны и недопустимы, так как в реальном активном выпрямителе 35 это может привести к перегреву тиристоров, срабатыванию защиты, что снижает надежность работы активного выпрямителя и системы управления в целом.If the claimed device has not taken measures to eliminate high-frequency components
Figure 00000060
, then at the input of the active rectifier 35 (Fig. 3) we will have phase voltage oscillograms, which are shown in Fig. 5. This voltage was obtained relative to the neutral point 46 (Fig. 3) of the active rectifier as a result of modeling the proposed control system in the Matlab Simulink software environment. Here, instead of 9 switchings in a quarter of the period of the mains voltage, we observe multiple false alarms of the pulse-width modulator 10 (Fig. 2). Such switching is highly undesirable and unacceptable, since in a real active rectifier 35 this can lead to overheating of thyristors, triggering of protection, which reduces the reliability of the active rectifier and the control system as a whole.

Причиной множественных ложных срабатываний широтно-импульсного модулятора 10 является то, что в канал регулирования по сетевому напряжению системы управления 5 с датчика трехфазного напряжения 6 (фиг. 1) поступает сигнал, содержащий высокочастотные составляющие напряжения, которые вызывают ложные срабатывания.The reason for the multiple false alarms of the pulse-width modulator 10 is that a signal containing high-frequency voltage components that cause false alarms is supplied to the mains voltage control channel of the control system 5 from the three-phase voltage sensor 6 (Fig. 1).

Это обусловлено тем, что датчик трехфазного напряжения 6 подключен к средней точке делителя напряжения, который со стороны активного выпрямителя 35 (фиг.2) представлен индуктивным сопротивлением реактора или индуктивным сопротивлением рассеяния трансформатора 39 (40), а со стороны трехфазного источника питания 3 - его внутренним индуктивным сопротивлением. При этом к указанному делителю напряжения со стороны активного выпрямителя в идеальном случае приложено широтно-модулированное напряжение как на фиг. 4,а, а со стороны трехфазного источника питания 3 в идеальном случае приложено синусоидальное напряжение. Заметим, что трехфазный источник питания 3 в реальных условиях эксплуатации из-за воздействия других потребителей также может содержать высокочастотные составляющие напряжения. С учетом изложенного можно утверждать, что напряжение в точке подключения датчика трехфазного напряжения 6 содержит как синусоидальную составляющую сетевого напряжения, так и высокочастотные составляющие напряжения. This is due to the fact that the three-phase voltage sensor 6 is connected to the midpoint of the voltage divider, which from the side of the active rectifier 35 (Fig. 2) is represented by the inductive reactance of the reactor or the leakage inductive reactance of the transformer 39 (40), and from the side of the three-phase power supply 3 - its internal inductive reactance. In this case, in the ideal case, a pulse-width modulated voltage is applied to the specified voltage divider from the side of the active rectifier, as in FIG. 4, a, and from the side of the three-phase power supply 3, in the ideal case, a sinusoidal voltage is applied. Note that a three-phase power supply 3 in real operating conditions, due to the influence of other consumers, may also contain high-frequency voltage components. Taking into account the above, it can be argued that the voltage at the connection point of the three-phase voltage sensor 6 contains both a sinusoidal component of the mains voltage and high-frequency voltage components.

На фиг. 6 в качестве примера показаны результаты моделирования в программной среде Matlab Simulink. Здесь приведены составляющие сетевого напряжения

Figure 00000003
и
Figure 00000004
в неподвижной ортогональной системе координат
Figure 00000040
, полученные из фазных сетевых напряжений
Figure 00000048
, которые содержат высокочастотные составляющие. На осциллограммах (фиг. 6) видны высокочастотные составляющие, попадание которых в канал регулирования по сетевому напряжению системы управления 5 приведут к ложным срабатываниям широтно-импульсного модулятора 10 (фиг. 2), а также ложным срабатываниям активного выпрямителя 35 (фиг. 5). Последнее, как ранее отмечалось, недопустимо, так как это снижает надежность заявляемой системы управления. FIG. 6 shows the results of modeling in the Matlab Simulink software environment as an example. Here are the components of the mains voltage
Figure 00000003
and
Figure 00000004
in a fixed orthogonal coordinate system
Figure 00000040
obtained from phase mains voltages
Figure 00000048
that contain high frequency components. The oscillograms (Fig. 6) show high-frequency components, the entry of which into the mains voltage control channel of the control system 5 will lead to false alarms of the pulse-width modulator 10 (Fig. 2), as well as false alarms of the active rectifier 35 (Fig. 5). The latter, as noted earlier, is unacceptable, since it reduces the reliability of the claimed control system.

Таким образом, чтобы не допустить высокочастотные составляющие

Figure 00000061
в канал регулирования по сетевому напряжению системы управления 5 (фиг. 1) их необходимо отфильтровать из сигналов
Figure 00000049
и
Figure 00000050
, которые сформированы на выходе блока 20. Эту задачу решают фильтры нижних частот 21 и 22.Thus, in order to avoid high frequency components
Figure 00000061
into the mains voltage regulation channel of the control system 5 (Fig. 1), they must be filtered from the signals
Figure 00000049
and
Figure 00000050
, which are formed at the output of block 20. This problem is solved by low-pass filters 21 and 22.

На фиг. 1 фильтры 21 и 22 пропускают составляющие первой гармоники сетевого напряжения обратной последовательности

Figure 00000052
,
Figure 00000053
и прямой последовательности
Figure 00000054
,
Figure 00000055
, а также удаляют высокочастотные составляющие
Figure 00000061
. В качестве фильтров нижних частот в заявляемой системе управления используются фильтры с конечной импульсной характеристикой, работающие по принципу выделения скользящего среднего (с периодом усреднения 0,001 с). FIG. 1 filters 21 and 22 pass the components of the first harmonic of the mains voltage negative sequence
Figure 00000052
,
Figure 00000053
and direct sequence
Figure 00000054
,
Figure 00000055
and also remove high-frequency components
Figure 00000061
... Filters with finite impulse response are used as low-pass filters in the claimed control system, operating on the principle of separating a moving average (with an averaging period of 0.001 s).

Пятый блок преобразования координат 23 осуществляет преобразование сигналов

Figure 00000052
,
Figure 00000053
и
Figure 00000054
,
Figure 00000055
из вращающейся системы координат
Figure 00000051
обратной последовательности в составляющие напряжений
Figure 00000062
и
Figure 00000063
неподвижной ортогональной системы координат
Figure 00000040
. Отметим, что сигналы
Figure 00000062
и
Figure 00000064
являются сигналами регулирования по сетевому напряжению
Figure 00000065
. Указанные сигналы
Figure 00000062
и
Figure 00000064
содержат составляющие напряжений как прямой последовательности, так и обратной последовательности сетевого напряжения, если в источнике питания 3 имеет место несимметрия. При этом сигналы
Figure 00000062
и
Figure 00000064
не содержат высокочастотные составляющие.The fifth coordinate transformation unit 23 converts signals
Figure 00000052
,
Figure 00000053
and
Figure 00000054
,
Figure 00000055
from a rotating coordinate system
Figure 00000051
reverse sequence to voltage components
Figure 00000062
and
Figure 00000063
fixed orthogonal coordinate system
Figure 00000040
... Note that the signals
Figure 00000062
and
Figure 00000064
are mains voltage regulation signals
Figure 00000065
... Specified signals
Figure 00000062
and
Figure 00000064
contain voltage components of both positive sequence and negative sequence of the mains voltage, if there is an unbalance in the power supply 3. In this case, the signals
Figure 00000062
and
Figure 00000064
do not contain high frequency components.

Отметим, что в канале регулирования по сетевому напряжению, т.е. в блоках 20, 21, 22 и 23 практически отсутствует временная задержка с обработкой сигналов. В четвертом 20 и пятом 23 блоках преобразования координат выполняются арифметические и логические операции без временной задержки, а в фильтрах нижних частот 21 и 22, работающих по принципу выделения скользящего среднего (с периодом усреднения 1/1000 с), задержка не превышает 0,001 с. Note that in the mains voltage regulation channel, i.e. in blocks 20, 21, 22 and 23, there is practically no signal processing time delay. In the fourth 20 and fifth 23 coordinate transformation blocks, arithmetic and logical operations are performed without a time delay, and in the low-pass filters 21 and 22, which operate on the principle of separating a moving average (with an averaging period of 1/1000 s), the delay does not exceed 0.001 s.

Указанная задержка в 5 раз меньше четверти периода сетевого напряжения. Ранее было отмечено, что задержка, равная четверти периода сетевого напряжения имеет место в канале системы управления по напряжению в прототипе. При этом при кратковременном несимметричном провале напряжения в одной из фаз активного выпрямителя происходит значительный бросок тока, что снижает надежность системы управления и всей системы в целом (в прототипе). The specified delay is 5 times less than a quarter of the mains voltage period. It was previously noted that a quarter-cycle delay of the mains voltage occurs in the voltage control channel of the prototype. In this case, with a short-term asymmetric voltage drop in one of the phases of the active rectifier, a significant current surge occurs, which reduces the reliability of the control system and the entire system as a whole (in the prototype).

Выходные сигналы напряжений

Figure 00000062
и
Figure 00000064
пятого блока преобразования координат 23 (фиг.1) подаются соответственно на второй вход первого 17 и на второй вход второго 18 сумматоров. Выходные задающие сигналы
Figure 00000066
и
Figure 00000067
указанных сумматоров подаются соответственно на первый и второй входы третьего блока преобразования координат 19. Указанный блок осуществляет преобразование в неподвижной системе координат задающих управляющих напряжений
Figure 00000066
и
Figure 00000067
в управляющие напряжения
Figure 00000068
,
Figure 00000010
,
Figure 00000069
, которые подаются на блок широтно-импульсных модуляторов 10. Последний блок по шине данных управляет работой ключей 47, 48, 49 и 50 (фиг. 3) в соответствующих фазах активного выпрямителя 35, при этом на его входе формируется требуемое широтно-модулированное напряжение фиг. 4,а. Output voltage signals
Figure 00000062
and
Figure 00000064
the fifth block of coordinate transformation 23 (Fig. 1) are supplied, respectively, to the second input of the first 17 and to the second input of the second 18 adders. Output reference signals
Figure 00000066
and
Figure 00000067
of these adders are fed, respectively, to the first and second inputs of the third coordinate transformation block 19. The specified block transforms the master control voltages in a fixed coordinate system
Figure 00000066
and
Figure 00000067
into control voltages
Figure 00000068
,
Figure 00000010
,
Figure 00000069
, which are fed to the block of pulse-width modulators 10. The last block on the data bus controls the operation of switches 47, 48, 49 and 50 (Fig. 3) in the corresponding phases of the active rectifier 35, while at its input the required width-modulated voltage is generated in Fig. ... 4, a.

Устройство управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения высоковольтного преобразователя частоты 1 работает следующим образом.The control device for three-phase three-level active voltage rectifiers of the high-voltage frequency converter 1 operates as follows.

На первый и второй входы системы управления 5 (фиг. 1) поступают соответственно сигналы мгновенных значений сетевого тока

Figure 00000070
и сетевого напряжения
Figure 00000071
. На третий вход – сигнал текущего значения напряжения на конденсаторах звена постоянного тока
Figure 00000017
. На четвертый и пятый входы – задающие сигналы
Figure 00000018
и
Figure 00000072
.The first and second inputs of the control system 5 (Fig. 1) receive signals of instantaneous values of the mains current, respectively
Figure 00000070
and mains voltage
Figure 00000071
... The third input is a signal of the current value of the voltage across the DC link capacitors
Figure 00000017
... On the fourth and fifth inputs - setting signals
Figure 00000018
and
Figure 00000072
...

Ранее отмечалось, что в системе управления 5 (фиг. 1) используется комбинированный способ регулирования по отклонению и по возмущению. Канал регулирования по отклонению, в который входят блоки 11, 13, 14, 15 и 16 под действием задающих сигналов

Figure 00000018
,
Figure 00000072
и сигналов обратной связи
Figure 00000015
,
Figure 00000017
формирует управляющие сигналы
Figure 00000038
и
Figure 00000039
. Ранее было подробно описано, как осуществляется процесс формирования указанных сигналов.It was previously noted that the control system 5 (Fig. 1) uses a combined control method for deviation and for disturbance. Deviation control channel, which includes blocks 11, 13, 14, 15 and 16 under the action of the setting signals
Figure 00000018
,
Figure 00000072
and feedback signals
Figure 00000015
,
Figure 00000017
generates control signals
Figure 00000038
and
Figure 00000039
... Previously, it was described in detail how the process of generating these signals is carried out.

Канал регулирования по возмущению, в который входят блоки 20, 21, 22, 23 и 24 под действием сигнала

Figure 00000071
формирует управляющие сигналы
Figure 00000062
и
Figure 00000073
. Ранее было подробно описано, как осуществляется процесс формирования этих сигналов.Disturbance control channel, which includes blocks 20, 21, 22, 23 and 24 under the action of a signal
Figure 00000071
generates control signals
Figure 00000062
and
Figure 00000073
... Previously, it was described in detail how the process of generating these signals is carried out.

Под действием указанных управляющих сигналов

Figure 00000038
,
Figure 00000039
и
Figure 00000062
,
Figure 00000073
на выходе системы управления 5 формируется сигнал
Figure 00000074
, который управляет работой блока широтно-импульсных модуляторов 10. Указанный блок 10 по шине данных управляет работой ключей 47, 48, 49 и 50 (фиг. 3) активного выпрямителя 35, при этом на его входе формируется требуемое широтно-модулированное напряжение, например, как на фиг. 4,а.Under the action of the specified control signals
Figure 00000038
,
Figure 00000039
and
Figure 00000062
,
Figure 00000073
a signal is generated at the output of the control system 5
Figure 00000074
, which controls the operation of the unit of pulse-width modulators 10. The specified unit 10 on the data bus controls the operation of switches 47, 48, 49 and 50 (Fig. 3) of the active rectifier 35, while the required width-modulated voltage is generated at its input, for example, as in FIG. 4, a.

Отметим отличительные особенности канала регулирования по возмущению в заявляемом изобретении. Let us note the distinctive features of the disturbance control channel in the claimed invention.

Во-первых, блоки преобразования координат 20 и 23 не создают временной задержки сигналов в процессе их преобразования, так как в указанных блоках выполняются арифметические и логические операции.Firstly, the blocks for transforming coordinates 20 and 23 do not create a time delay for signals in the process of their transformation, since arithmetic and logical operations are performed in these blocks.

Во-вторых, применение системы координат

Figure 00000051
обратной последовательности позволяет сохранить с максимальной достоверностью информацию о составляющих напряжения обратной последовательности
Figure 00000049
и
Figure 00000050
в составе сетевого напряжения при его несимметричном провале. Это позволяет пятому блоку преобразования координат 23 (фиг.1) сформировать сигналы
Figure 00000062
и
Figure 00000073
, которые содержат достоверную информацию об обратной последовательности сетевого напряжения. Ранее об этом было подробно описано.Second, the application of the coordinate system
Figure 00000051
reverse sequence allows you to save with maximum reliability information about the components of the negative sequence voltage
Figure 00000049
and
Figure 00000050
as part of the mains voltage in case of its asymmetrical failure. This allows the fifth coordinate transformation unit 23 (Fig. 1) to generate signals
Figure 00000062
and
Figure 00000073
which contain reliable information about the negative sequence of the mains voltage. This has been described in detail earlier.

В третьих, применение фильтров нижних частот 21 и 22, которые работают по принципу выделения скользящего среднего (с периодом усреднения 1/1000 с) позволяет исключить ложные срабатывания ключей активного выпрямителя 35. Ранее об этом было подробно описано.Third, the use of low-pass filters 21 and 22, which operate on the principle of separating a moving average (with an averaging period of 1/1000 s), makes it possible to exclude false alarms of the switches of the active rectifier 35. This has been described in detail earlier.

В четвертых, задержка в формировании управляющих сигналов

Figure 00000062
и
Figure 00000073
не превышает 0,001 с, в то время как в прототипе задержка сигналов достигает 0,01 с, или в лучшем случае 0,005 с. Указанное достоинство позволяет при кратковременном несимметричном провале сетевого напряжения
Figure 00000016
сформировать на входе активного выпрямителя 35 напряжение подобное сетевому напряжению. При этом в фазах активного выпрямителя не будут иметь место броски токов. Ранее об этом было подробно описано.Fourth, the delay in the formation of control signals
Figure 00000062
and
Figure 00000073
does not exceed 0.001 s, while in the prototype the signal delay reaches 0.01 s, or at best 0.005 s. The indicated advantage allows for a short-term asymmetrical drop in the mains voltage
Figure 00000016
form at the input of the active rectifier 35 a voltage similar to the mains voltage. In this case, there will be no inrush currents in the phases of the active rectifier. This has been described in detail earlier.

Рассмотрим три режима работы заявляемого устройства управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения. Consider three modes of operation of the proposed control device for three-phase three-level active voltage rectifiers.

Первый режим – работа устройства в установившемся режиме и симметричном напряжении источника питания 3.The first mode is the operation of the device in a steady state and symmetrical voltage of the power supply 3.

Канал регулирования по сетевому напряжению формирует управляющие сигналы

Figure 00000062
и
Figure 00000073
, которые содержат составляющие только прямой последовательности. Благодаря фильтрам нижних частот 21 22 управляющие сигналы
Figure 00000062
и
Figure 00000073
не содержат высокочастотные составляющие.The mains voltage regulation channel generates control signals
Figure 00000062
and
Figure 00000073
which contain only direct sequence components. Low-pass filters 21 22 control signals
Figure 00000062
and
Figure 00000073
do not contain high frequency components.

Канал регулирования по отклонению формирует управляющие сигналы

Figure 00000038
,
Figure 00000039
, которые обусловлены сигналами задания
Figure 00000018
,
Figure 00000072
и сигналами обратной связи
Figure 00000015
,
Figure 00000017
. Пропорционально-интегральные регуляторы тока 25, 26 и напряжения 14 обеспечивают астатическое регулирование контролируемых параметров
Figure 00000022
,
Figure 00000023
и
Figure 00000017
в канале регулирования по отклонению. The deviation control channel generates control signals
Figure 00000038
,
Figure 00000039
, which are due to task signals
Figure 00000018
,
Figure 00000072
and feedback signals
Figure 00000015
,
Figure 00000017
... Proportional-integral regulators of current 25, 26 and voltage 14 provide astatic regulation of controlled parameters
Figure 00000022
,
Figure 00000023
and
Figure 00000017
in the deviation control channel.

Сформированный системой управления 5 сигнал

Figure 00000074
содержит информацию о значении коэффициента модуляции
Figure 00000002
, который обеспечивает заданное значение первой гармоники напряжения активного выпрямителя 35. В соответствии со значением коэффициента модуляции
Figure 00000002
в блоке широтно-импульсных модуляторов 10 из базы данных осуществляется выбор значений углов переключений ключей
Figure 00000001
(фиг. 4,б) активного выпрямителя 35. Signal generated by control system 5
Figure 00000074
contains information about the value of the modulation index
Figure 00000002
, which provides the set value of the first harmonic of the voltage of the active rectifier 35. In accordance with the value of the modulation coefficient
Figure 00000002
in the block of pulse-width modulators 10 from the database, the values of the switching angles of the keys are selected
Figure 00000001
(Fig. 4, b) active rectifier 35.

Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства в программной среде Matlab Simulink было выполнено его моделирование для симметричного и несимметричного режимов работы. To confirm the performance of the proposed device in the Matlab Simulink software environment, it was simulated for symmetric and asymmetric modes of operation.

Моделирование показало (фиг. 7,а), что для рассматриваемого режима работы фазные токи активного выпрямителя 35 практически синусоидальные и имеют одинаковую амплитуду

Figure 00000075
. На фиг. 7 описываемому первому режиму работы системы управления соответствует временной интервал от 0,15 с до 0,2 с. Сравнение осциллограмм на фиг. 6 и фиг. 7,а позволяет сделать вывод, что уровень высших гармоник на фиг. 7,а значительно меньше, чем на фиг. 6. Наличие незначительных высших гармоник в составе сетевого тока обусловлены широтно-модулированными входными напряжениями активного выпрямителя 35 (фиг. 4,а). Ложные срабатывания ключей активных выпрямителей как на фиг. 5 в заявляемом устройстве отсутствуют, благодаря работе фильтров нижних частот 21 и 22 (фиг. 1) в канале регулирования по сетевому напряжению.Simulation showed (Fig. 7, a) that for the considered mode of operation, the phase currents of the active rectifier 35 are almost sinusoidal and have the same amplitude
Figure 00000075
... FIG. 7, the described first mode of operation of the control system corresponds to a time interval from 0.15 s to 0.2 s. Comparison of the oscillograms in Fig. 6 and FIG. 7, a allows us to conclude that the level of higher harmonics in FIG. 7, but significantly less than in FIG. 6. The presence of insignificant higher harmonics in the composition of the mains current are due to the width-modulated input voltages of the active rectifier 35 (Fig. 4, a). False operations of switches of active rectifiers as in Fig. 5 in the claimed device are absent due to the operation of low-pass filters 21 and 22 (Fig. 1) in the mains voltage regulation channel.

На фиг. 7,б приведена осциллограмма изменения текущего значения напряжения

Figure 00000017
на конденсаторах звена постоянного тока 38 (фиг.2, 3) высоковольтного преобразователя частоты 35. Ранее отмечалось, что напряжение
Figure 00000017
- это контролируемый параметр, поддержание которого на уровне
Figure 00000018
осуществляет канал регулирования по отклонению. Для первого режима работы заявляемого устройства отклонение напряжения
Figure 00000017
от заданного
Figure 00000076
менее 0,5%. Это хороший показатель.FIG. 7, b shows an oscillogram of changes in the current voltage value
Figure 00000017
on the capacitors of the DC link 38 (Fig. 2, 3) of the high-voltage frequency converter 35. It was previously noted that the voltage
Figure 00000017
is a controlled parameter, the maintenance of which at the level
Figure 00000018
implements a deviation control channel. For the first mode of operation of the claimed device, the voltage deviation
Figure 00000017
from given
Figure 00000076
less than 0.5%. This is a good indicator.

На фиг. 7,в приведена зависимость относительного значения коэффициента модуляции для трех режимов работы заявляемой системы. Если задающие сигналы системы управления 5 неизменны, то для симметричного режима работы указанный коэффициент остается величиной постоянной. В нашем случае его значение равно

Figure 00000077
. FIG. 7, c shows the dependence of the relative value of the modulation factor for three modes of operation of the claimed system. If the reference signals of the control system 5 are unchanged, then for a symmetrical operating mode, the specified coefficient remains constant. In our case, its value is
Figure 00000077
...

Второй режим – работа устройства в переходном режиме, т.е. с момента провала напряжения в трехфазном источнике питания 3 до момента установившегося несимметричного режима работы активного выпрямителя. На фиг. 7 второму режиму соответствует интервал времени от 0,2 с до 0,23 с, т.е. полтора периода сетевого напряжения.The second mode is the operation of the device in a transient mode, i.e. from the moment of the voltage drop in the three-phase power supply 3 to the moment of the steady-state asymmetrical mode of operation of the active rectifier. FIG. 7, the second mode corresponds to the time interval from 0.2 s to 0.23 s, i.e. one and a half periods of mains voltage.

В момент времени

Figure 00000078
(фиг. 7) произошел двухфазный провал напряжений в фазе
Figure 00000079
на 20%, в фазе
Figure 00000080
на 45%. At a moment in time
Figure 00000078
(Fig. 7) there was a two-phase voltage dip in the phase
Figure 00000079
by 20%, in phase
Figure 00000080
by 45%.

Канал регулирования по сетевому напряжению формирует управляющие сигналы

Figure 00000062
и
Figure 00000063
(фиг. 1), которые содержат составляющие прямой и обратной последовательности и не содержат высокочастотные составляющие.The mains voltage regulation channel generates control signals
Figure 00000062
and
Figure 00000063
(Fig. 1), which contain components of the direct and negative sequence and do not contain high-frequency components.

Канал регулирования по отклонению формирует управляющие сигналы

Figure 00000038
,
Figure 00000081
, которые обусловлены сигналами задания
Figure 00000018
,
Figure 00000072
и сигналами обратной связи
Figure 00000015
,
Figure 00000017
. Пропорционально-интегральные регуляторы тока 25, 26 и напряжения 14 обеспечивают астатическое регулирование контролируемых параметров
Figure 00000022
,
Figure 00000023
и
Figure 00000017
в канале регулирования по отклонению.The deviation control channel generates control signals
Figure 00000038
,
Figure 00000081
, which are due to task signals
Figure 00000018
,
Figure 00000072
and feedback signals
Figure 00000015
,
Figure 00000017
... Proportional-integral regulators of current 25, 26 and voltage 14 provide astatic regulation of controlled parameters
Figure 00000022
,
Figure 00000023
and
Figure 00000017
in the deviation control channel.

Как и ранее сформированный системой управления 5 сигнал

Figure 00000074
осуществляет выбор значений углов переключения ключей
Figure 00000001
(фиг. 4,б) из базы данных блока широтно-импульсных модуляторов 10. As previously generated by the control system 5 signal
Figure 00000074
selects the values of the angles of switching keys
Figure 00000001
(Fig. 4, b) from the database of the block of pulse-width modulators 10.

Моделирование показало, что в заявляемом устройстве система управления 5 (фиг. 1) оперативно отрабатывает появление несимметрии, что подтверждает график быстрого уменьшения относительного значения коэффициента модуляции на фиг. 7,в. Благодаря уменьшению коэффициента модуляции от

Figure 00000082
до
Figure 00000083
в течение времени от
Figure 00000084
до
Figure 00000085
напряжение на входе активного выпрямителя 35 также быстро изменяется, практически без задержки. Ранее было отмечено, что система управления 5 должна сформировать такие сигналы управления
Figure 00000074
для активного выпрямителя, чтобы он, в свою очередь, сформировал на своем входе напряжение подобное сетевому напряжению, которое ограничит броски фазных токов выпрямителя.Simulation showed that in the claimed device, the control system 5 (Fig. 1) promptly fulfills the appearance of asymmetry, which is confirmed by the graph of a rapid decrease in the relative value of the modulation coefficient in Fig. 7, c. By reducing the modulation factor from
Figure 00000082
before
Figure 00000083
during the time from
Figure 00000084
before
Figure 00000085
the voltage at the input of the active rectifier 35 also changes rapidly, with practically no delay. It was previously noted that the control system 5 must generate such control signals
Figure 00000074
for an active rectifier, so that it, in turn, forms a voltage at its input similar to the mains voltage, which will limit the inrush of the rectifier phase currents.

Отметим, что после провала напряжения пространственный вектор сетевого напряжения

Figure 00000014
в ортогональной системе координат
Figure 00000086
описывает кривую в виде овала за период сетевого напряжения. Это обусловлено наличием составляющей обратной последовательности напряжения в составе сетевого напряжения. Наличие обратной последовательности приводит к тому, что зависимость коэффициента модуляции
Figure 00000087
(фиг. 7,в) кроме постоянной составляющей содержит переменную составляющую. Частота колебания
Figure 00000087
равна удвоенной частоте сетевого напряжения, а ее амплитудное значение составляет
Figure 00000088
от уровня постоянной составляющей коэффициента модуляции
Figure 00000089
. Note that after a voltage drop, the space vector of the mains voltage
Figure 00000014
in the orthogonal coordinate system
Figure 00000086
describes a curve in the form of an oval for the period of the mains voltage. This is due to the presence of a negative voltage sequence component in the mains voltage. The presence of the negative sequence leads to the fact that the dependence of the modulation coefficient
Figure 00000087
(Fig. 7, c) in addition to the constant component contains an alternating component. Oscillation frequency
Figure 00000087
is equal to twice the frequency of the mains voltage, and its amplitude value is
Figure 00000088
on the level of the constant component of the modulation coefficient
Figure 00000089
...

Моделирование показало, что броски фазных токов в течение переходного режима не превышают

Figure 00000090
, что можно считать допустимым значением
Figure 00000091
, так как задающие значения
Figure 00000092
для системы управления 5 остались неизменными, а система управления осуществляет их поддержание. Modeling has shown that phase currents inrush during the transient mode do not exceed
Figure 00000090
, which can be considered a valid value
Figure 00000091
, since the setting values
Figure 00000092
for control system 5 remained unchanged, and the control system maintains them.

Для сравнения заявляемой системы управления (фиг. 1) и системы управления, которая была применена в прототипе, было выполнено её моделирование (прототипа) в программной среде Matlab Simulink. Напомним, в прототипе в канале регулирования по напряжению используется блок выделения напряжения прямой и обратной последовательности. Ранее было отмечено, что указанный блок вносит временную задержку до 0,01 с или в лучшем случае до 0,005 с в формировании сигнала управления. При этом в момент появления несимметрии наблюдается бросок одного из фазных токов трехфазного трехуровневого активного выпрямителя, который может превысить номинальный ток в 2 раза и более, что приводит к срабатыванию токовой защиты известного устройства (прототипа) и его отключению. Несимметрия фазных токов для прототипа, а также увеличение размаха колебания напряжения на конденсаторах звена постоянного тока выше предельно-допустимого значения, приводит к срабатыванию защиты известного устройства по выпрямленному напряжению и его отключению. На фиг. 8 приведены осциллограммы фазных токов активного выпрямителя для прототипа, подтверждающие вышесказанное. To compare the claimed control system (Fig. 1) and the control system that was used in the prototype, it was simulated (prototype) in the Matlab Simulink software environment. Recall that in the prototype in the voltage regulation channel, a direct and negative sequence voltage isolation unit is used. It was previously noted that this block introduces a time delay of up to 0.01 s, or at best up to 0.005 s, in the generation of the control signal. At the same time, at the moment of the appearance of asymmetry, a surge of one of the phase currents of a three-phase three-level active rectifier is observed, which can exceed the rated current by 2 times or more, which leads to the operation of the current protection of the known device (prototype) and its shutdown. The asymmetry of the phase currents for the prototype, as well as an increase in the amplitude of the voltage fluctuation on the DC link capacitors above the maximum permissible value, leads to the operation of the protection of the known device for the rectified voltage and its shutdown. FIG. 8 shows oscillograms of the phase currents of the active rectifier for the prototype, confirming the above.

Сравнивая осциллограммы бросков тока выпрямителя заявляемой системы

Figure 00000093
(фиг. 7,а) и известной системы (прототип)
Figure 00000094
(фиг. 8,а) можно сделать вывод, что в переходном режиме от 0,2 с до 0,23 с броски тока в заявляемой системе управления существенно меньше и не превышают допустимые значения
Figure 00000091
, здесь
Figure 00000095
.Comparing the oscillograms of the inrush current of the rectifier of the claimed system
Figure 00000093
(Fig. 7, a) and the known system (prototype)
Figure 00000094
(Fig. 8, a) it can be concluded that in the transient mode from 0.2 s to 0.23 s, the inrush current in the claimed control system is significantly less and does not exceed the permissible values
Figure 00000091
, here
Figure 00000095
...

Моделирование показало (фиг. 7,б), что для рассматриваемого режима работы устройства наблюдается отклонение напряжения

Figure 00000017
(снижение
Figure 00000096
) на конденсаторах звена постоянного тока 38 от заданного значения
Figure 00000097
Однако указанное отклонение не превышает 5% от
Figure 00000018
, что соответствует допустимому значению. В течение времени переходного процесса от
Figure 00000098
до
Figure 00000099
с можно считать, что происходит восстановление напряжения
Figure 00000017
до заданного значения
Figure 00000018
. Simulation showed (Fig. 7, b) that for the considered operating mode of the device, a voltage deviation is observed
Figure 00000017
(decrease
Figure 00000096
) on the capacitors of the DC link 38 from the set value
Figure 00000097
However, the indicated deviation does not exceed 5% of
Figure 00000018
, which corresponds to the valid value. During the transient time from
Figure 00000098
before
Figure 00000099
c we can assume that there is a voltage recovery
Figure 00000017
to the set value
Figure 00000018
...

Таким образом, благодаря заявляемой системе управления (фиг. 1) основные параметры активного выпрямителя 5 – входные токи

Figure 00000020
(фиг. 3, фиг. 7) и напряжение звена постоянного тока
Figure 00000017
(фиг. 2, фиг. 7) в течение времени переходного процесса не превышают предельно-допустимых значений.Thus, thanks to the claimed control system (Fig. 1), the main parameters of the active rectifier 5 are input currents
Figure 00000020
(Fig. 3, Fig. 7) and DC link voltage
Figure 00000017
(Fig. 2, Fig. 7) during the time of the transient process do not exceed the maximum permissible values.

Третий режим – работа устройства в установившемся режиме при несимметричном напряжении источника питания 3. The third mode is the operation of the device in a steady state with an unbalanced voltage of the power supply 3.

Рассматриваемый режим работы устройства непродолжительный, так как провал напряжения кратковременный длительностью не более 0,5 с. Однако этот режим работы устройства также представляет интерес.The considered operating mode of the device is short-lived, since the voltage dip is short-term with a duration of no more than 0.5 s. However, this mode of operation of the device is also of interest.

На фиг. 7 этому режиму работы активного выпрямителя соответствует интервал времени от 0,23 с до 0,25 с.FIG. 7 this mode of operation of the active rectifier corresponds to a time interval from 0.23 s to 0.25 s.

Ранее описанные каналы регулирования по отклонению и по сетевому напряжению продолжают свою работу, как и во время переходного процесса, а сигнал управления

Figure 00000074
формирует на входе активного выпрямителя 35 напряжение требуемой формы, которое ограничивает броски его фазных токов.The previously described control channels for deviation and for mains voltage continue to work, as during the transient process, and the control signal
Figure 00000074
generates at the input of the active rectifier 35 a voltage of the required form, which limits the inrush of its phase currents.

Для рассматриваемого режима работы, как и в предыдущем переходном режиме, зависимость коэффициента модуляции

Figure 00000087
(фиг. 7,в), а также зависимость
Figure 00000100
содержат переменные составляющие, которые обусловлены обратной последовательностью напряжения в составе сетевого напряжения. Амплитудное значение переменной составляющей
Figure 00000100
составляет
Figure 00000101
от уровня заданного значения
Figure 00000018
, что подтверждает высокие показатели качества регулирования и надежность заявляемой системы управления.For the considered mode of operation, as in the previous transient mode, the dependence of the modulation coefficient
Figure 00000087
(Fig. 7, c), as well as the dependence
Figure 00000100
contain variable components that are due to the reverse voltage sequence in the mains voltage. The amplitude value of the variable component
Figure 00000100
is
Figure 00000101
from the setpoint level
Figure 00000018
, which confirms the high quality of regulation and the reliability of the claimed control system.

Моделирование показало, что при неизменной нагрузке 4 (фиг. 1) высоковольтного преобразователя частоты 1 и сохранении задающих сигналов активного выпрямителя (фиг. 3) на прежнем уровне амплитудные значения его фазных токов (фиг. 7,а) увеличены и равны

Figure 00000102
,
Figure 00000103
и
Figure 00000104
. Simulation showed that with a constant load 4 (Fig. 1) of a high-voltage frequency converter 1 and keeping the control signals of the active rectifier (Fig. 3) at the same level, the amplitude values of its phase currents (Fig. 7, a) are increased and equal
Figure 00000102
,
Figure 00000103
and
Figure 00000104
...

При номинальном значении тока активного выпрямителя

Figure 00000105
несимметрия его фазных токов не превышает 2,5%, что также подтверждает высокие показатели качества регулирования и надежность заявляемой системы управления.At rated current of the active rectifier
Figure 00000105
the asymmetry of its phase currents does not exceed 2.5%, which also confirms the high performance of regulation and the reliability of the claimed control system.

Сравнивая осциллограммы тока выпрямителя заявляемой системы (фиг. 7,а) и известной системы (прототип) (фиг. 8,б) можно сделать вывод, что в переходном и установившемся режиме несимметрия фазных токов прототипа достигает 40% и более, что подтверждает низкие показатели качества регулирования и низкую надежность системы управления прототипа.Comparing the oscillograms of the rectifier current of the inventive system (Fig. 7, a) and the known system (prototype) (Fig. 8, b), we can conclude that in the transient and steady-state mode, the phase current asymmetry of the prototype reaches 40% or more, which confirms the low rates quality regulation and low reliability of the prototype control system.

Таким образом, заявляемое устройство управления повышает надежность работы трехфазных трехуровневых активных выпрямителей напряжения высоковольтного преобразователя частоты при кратковременном несимметричном провале напряжения трехфазного источника питания. Благодаря усовершенствованной системе управления активными выпрямителями напряжения ограничивается увеличение фазных токов выпрямителей при кратковременном несимметричном провале напряжения трехфазного источника питания, а также ограничивается размах колебания напряжения на конденсаторах звена постоянного тока активных выпрямителей в пределах допустимых значений. Кроме того, благодаря введению фильтров нижних частот в систему управления повышается коэффициент полезного действия активных выпрямителей и надежность работы высоковольтного преобразователя частоты в целом.Thus, the inventive control device increases the reliability of the operation of three-phase three-level active voltage rectifiers of a high-voltage frequency converter with a short-term asymmetrical voltage dip of a three-phase power supply. Thanks to the improved control system of active voltage rectifiers, the increase in the phase currents of the rectifiers during a short-term asymmetrical voltage drop of a three-phase power supply is limited, and the swing of the voltage fluctuations on the DC link capacitors of active rectifiers is limited within the permissible values. In addition, due to the introduction of low-pass filters into the control system, the efficiency of active rectifiers and the reliability of the operation of the high-voltage frequency converter as a whole are increased.

Claims (1)

Устройство управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения, содержащее высоковольтный преобразователь частоты, вход которого через трехфазный датчик тока подключен к трехфазному источнику питания, выход указанного преобразователя частоты, который содержит два активных выпрямителя напряжения, общее звено постоянного тока и два инвертора напряжения подключены к двигателю переменного тока, измерительные выходы датчика тока подключены к первому входу системы управления активными выпрямителями, ко второму входу системы управления подключены информационные выходы датчика трехфазного напряжения, входы которого подключены к точке соединения выхода трехфазного датчика тока и входа высоковольтного преобразователя частоты, к третьему входу системы управления подключен выход датчика напряжения звена постоянного тока, входы которого подключены к информационному выходу высоковольтного преобразователя частоты, к четвертому входу системы управления подключен задатчик напряжения на конденсаторах звена постоянного тока преобразователя частоты, к пятому входу системы управления подключен задатчик реактивной составляющей сетевого тока, управляющий выход системы управления по шине управления через блок широтно-импульсных модуляторов подключен к управляющему входу высоковольтного преобразователя частоты, при этом система управления активными выпрямителями напряжения содержит первый блок преобразования координат, блок фазовой автоподстройки частоты, блок пропорционально-интегральных регуляторов тока, блок пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения, первый блок вычитания, второй блок преобразования координат, первый и второй сумматоры, третий блок преобразования координат, первый, второй и третий входы первого блока преобразования координат подключены к первому входу системы управления, четвертый вход указанного блока подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы первого блока преобразования координат подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, к третьему входу блока регуляторов тока подключен второй выход блока фазовой автоподстройки частоты, первый, второй и третий входы которого подключены ко второму входу системы управления, четвертый вход блока пропорционально-интегральных регуляторов тока подключен к пятому входу системы управления, пятый вход блока регуляторов тока подключен к выходу блока пропорционально-интегрального регулятора выпрямленного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, первый и второй входы которого подключены соответственно к четвертому и третьему входам системы управления, первый и второй выходы блока пропорционально-интегральных регуляторов тока подключены соответственно к первому и второму входам второго блока преобразования координат, третий вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы второго блока преобразования координат подключены соответственно к первому входу первого и к первому входу второго сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока преобразования координат, третий вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, выходы третьего блока преобразования координат по шине управления подключены к управляющему выходы системы управления, отличающееся тем, что устройство управления, дополнительно снабжено четвертым блоком преобразования координат, первым и вторым фильтрами нижних частот, пятым блоком преобразования координат, блоком инвертирования, кроме того блок пропорционально-интегральных регуляторов тока включает в себя первый и второй блоки пропорционально-интегральных регуляторов тока, второй, третий и четвертый блоки вычитания, третий блок суммирования, первый и второй блоки компенсации перекрестных связей, первый, второй и третий входы четвертого блока преобразования координат подключены ко второму входу системы управления, четвертый вход четвертого блока подключен к выходу блока инвертирования, вход которого подключен к первому выходу блока фазовой автоподстройки частоты, первый и второй выходы четвертого блока преобразования координат соответственно через первый и второй фильтры нижних частот подключены к первому и второму входам пятого блока преобразования координат, третий вход пятого блока подключен к выходу блока инвертирования, первый и второй выхода пятого блока преобразования координат подключены соответственно ко второму входу первого и ко второму входу второго сумматоров, первый и второй входы второго блока вычитания подключены соответственно к пятому и к первому входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход второго блока вычитания подключен к входу первого блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход которого подключен к первому входу третьего блока суммирования, первый и второй входы третьего блока вычитания подключены соответственно к четвертому и ко второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход третьего блока вычитания подключен к входу второго блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход которого подключен к первому входу четвертого блока вычитания, первый вход первого и первый вход второго блоков компенсации перекрестных связей подключены соответственно к первому и второму входам блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, вторые входы блоков компенсации подключены к третьему входу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход первого блока компенсации перекрестных связей подключен ко второму входу четвертого блока вычитания, выход которого подключен ко второму выходу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока, выход второго блока компенсации перекрестных связей подключен ко второму входу третьего блока суммирования, выход которого подключен к первому выходу блока пропорционально-интегральных регуляторов тока.A control device for three-phase three-level active voltage rectifiers containing a high-voltage frequency converter, the input of which is connected to a three-phase power supply through a three-phase current sensor, the output of the specified frequency converter, which contains two active voltage rectifiers, a common DC link and two voltage inverters are connected to an AC motor , the measuring outputs of the current sensor are connected to the first input of the control system of active rectifiers, the information outputs of the three-phase voltage sensor are connected to the second input of the control system, the inputs of which are connected to the junction point of the output of the three-phase current sensor and the input of the high-voltage frequency converter, the sensor output is connected to the third input of the control system DC link voltage, the inputs of which are connected to the information output of the high-voltage frequency converter, a voltage generator is connected to the fourth input of the control system I am on the capacitors of the DC link of the frequency converter, the reactive component of the mains current is connected to the fifth input of the control system, the control output of the control system via the control bus through the block of pulse-width modulators is connected to the control input of the high-voltage frequency converter, while the control system of active voltage rectifiers contains first coordinate transformation block, phase-locked loop, block of proportional-integral current regulators, block of proportional-integral rectified voltage regulator, first subtraction block, second coordinate transformation block, first and second adders, third coordinate transformation block, first, second and third inputs of the first coordinate transformation block are connected to the first input of the control system, the fourth input of the specified block is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and second outputs of the first coordinate transformation block connected respectively to the first and second inputs of the block of proportional-integral current regulators, to the third input of the block of current regulators is connected to the second output of the phase-locked loop, the first, second and third inputs of which are connected to the second input of the control system, the fourth input of the block of proportional-integral current regulators connected to the fifth input of the control system, the fifth input of the current regulator unit is connected to the output of the proportional-integral regulator of the rectified voltage, the input of which is connected to the output of the first subtraction unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the fourth and third inputs of the control system, the first and second the outputs of the block of proportional-integral current controllers are connected, respectively, to the first and second inputs of the second coordinate transformation block, the third input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and second outputs of the second conversion block coordinates are connected respectively to the first input of the first and to the first input of the second adders, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the third coordinate transformation unit, the third input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the outputs of the third coordinate transformation unit via the control bus are connected to the control system outputs of the control system, characterized in that the control device is additionally equipped with a fourth coordinate transformation unit, first and second low-pass filters, a fifth coordinate transformation unit, an inverting unit, in addition, the unit of proportional-integral current regulators includes the first and second units proportional-integral current regulators, the second, third and fourth subtraction blocks, the third summation block, the first and second cross-link compensation blocks, the first, second and third inputs of the fourth coordinate transformation block are connected to the second input du control system, the fourth input of the fourth block is connected to the output of the inverting unit, the input of which is connected to the first output of the phase-locked loop, the first and second outputs of the fourth coordinate transformation unit, respectively, through the first and second low-pass filters are connected to the first and second inputs of the fifth conversion unit coordinates, the third input of the fifth block is connected to the output of the inverting unit, the first and second outputs of the fifth coordinate transformation block are connected respectively to the second input of the first and to the second input of the second adders, the first and second inputs of the second subtractor are connected to the fifth and to the first inputs of the block in proportion - integral current regulators, the output of the second subtraction block is connected to the input of the first block of proportional-integral current controllers, the output of which is connected to the first input of the third summation block, the first and second inputs of the third subtraction block are connected to the fourth and second inputs of the block of proportional-integral current regulators, the output of the third block of subtraction is connected to the input of the second block of proportional-integral current regulators, the output of which is connected to the first input of the fourth block of subtraction, the first input of the first and first input of the second blocks of compensation of cross-links are connected respectively to the first and second inputs of the block of proportional-integral current regulators, the second inputs of the compensation blocks are connected to the third input of the block of proportional-integral current controllers, the output of the first block of cross-link compensation is connected to the second input of the fourth block of subtraction, the output of which is connected to the second output of the block of proportional integral current regulators, the output of the second block of cross-link compensation is connected to the second input of the third summation block, the output of which is connected to the first output of the block of proportional-integral current regulators.
RU2020120344A 2020-06-19 2020-06-19 Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers RU2734554C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120344A RU2734554C1 (en) 2020-06-19 2020-06-19 Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120344A RU2734554C1 (en) 2020-06-19 2020-06-19 Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734554C1 true RU2734554C1 (en) 2020-10-20

Family

ID=72940303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120344A RU2734554C1 (en) 2020-06-19 2020-06-19 Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734554C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072707A (en) * 1998-10-23 2000-06-06 Siemens Power Transmission & Distribution, Inc. High voltage modular inverter
RU2529180C1 (en) * 2013-04-11 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter
RU157682U1 (en) * 2015-03-25 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER WITH ACTIVE RECTIFIERS
RU159416U1 (en) * 2015-04-15 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER
RU161102U1 (en) * 2015-07-03 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" THREE PHASE ACTIVE VOLTAGE RECTIFIER
RU2699374C1 (en) * 2018-07-31 2019-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Device for control of high-voltage frequency converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072707A (en) * 1998-10-23 2000-06-06 Siemens Power Transmission & Distribution, Inc. High voltage modular inverter
RU2529180C1 (en) * 2013-04-11 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter
RU157682U1 (en) * 2015-03-25 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER WITH ACTIVE RECTIFIERS
RU159416U1 (en) * 2015-04-15 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER
RU161102U1 (en) * 2015-07-03 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" THREE PHASE ACTIVE VOLTAGE RECTIFIER
RU2699374C1 (en) * 2018-07-31 2019-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Device for control of high-voltage frequency converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Методы широтно-импульсной модуляции мощных активных выпрямителей при несимметрии напряжения. Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. Том 2, N4. С. 7 - 13. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2811641A1 (en) Controlling the operation of an converter having a plurality of semiconductor switches for converting high power electric signals from DC to AC or from AC to DC
Zhao et al. Robust control parameters design of PBC controller for LCL-filtered grid-tied inverter
JP5184153B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter and control method for single-phase voltage type AC / DC converter circuit
Kashif et al. Design and implementation of a three-level active power filter for harmonic and reactive power compensation
Ma et al. Modeling and direct power control method of Vienna rectifiers using the sliding mode control approach
Wang et al. Analysis and compensation of the system time delay in an MMC system
Fahmy et al. A four leg shunt active power filter predictive fuzzy logic controller for low-voltage unbalanced-load distribution networks
CN111030131B (en) MMC-STATCOM circulating current suppression device based on negative sequence virtual impedance
JP5580377B2 (en) Static reactive power compensator and voltage control method
RU2734554C1 (en) Device for control of three-phase three-level active voltage rectifiers
RU2741061C1 (en) Multi-level active filter control system
Hazem et al. Performance and control of a back to back MMC-HVDC for asynchronous ac networks interconnection
KR20160025070A (en) Apparatus for eliminating harmonics of hvdc system and method thereof
CN111525551B (en) Target control method and system for rectifier under unbalanced power grid voltage
RU195453U1 (en) MULTILEVEL DEVICE FOR COMPENSATION OF REACTIVE POWER AND SUPPRESSION OF HIGH HARMONIC CURRENT
JP5616411B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter
Biel et al. Control strategy for parallel-connected three-phase inverters
Vechalapu et al. Modular multilevel converter based medium voltage DC amplifier for ship board power system
Nishikawa et al. Uninterrupted Switching based on VSG Control between Grid-connected and Stand-alone Operation of Single-Phase Grid-Tied Inverter
Morales et al. Control design of a neutral point clamped converter based active power filter for the selective harmonic compensation
Bouzidi et al. Backstepping-Direct power control of three-level four-leg shunt active power filter
JP5616412B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter
Elnady Newly Developed First-order Sliding Mode of Power and Voltage Control for the Diode-clamped Multilevel Inverter
Ahmad et al. System Design and Control of VSC based HVDC System and its Performance Evaluation
WO2014050934A1 (en) Single-phase voltage type ac-dc converter