WO1999012243A1 - Method and device for offsetting network voltage distortions - Google Patents

Method and device for offsetting network voltage distortions Download PDF

Info

Publication number
WO1999012243A1
WO1999012243A1 PCT/DE1998/002534 DE9802534W WO9912243A1 WO 1999012243 A1 WO1999012243 A1 WO 1999012243A1 DE 9802534 W DE9802534 W DE 9802534W WO 9912243 A1 WO9912243 A1 WO 9912243A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
space vector
intermediate circuit
determined
multiplier
Prior art date
Application number
PCT/DE1998/002534
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Weinhold
Rainer Zurowski
Martin Sonnenschein
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to CA002302498A priority Critical patent/CA2302498A1/en
Priority to BR9812619-9A priority patent/BR9812619A/en
Priority to EP98952523A priority patent/EP1010231A1/en
Priority to JP2000509139A priority patent/JP2001515339A/en
Publication of WO1999012243A1 publication Critical patent/WO1999012243A1/en
Priority to NO20001054A priority patent/NO20001054L/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/20Active power filtering [APF]

Definitions

  • Passive filters have been used to filter harmonics, which are tuned to the corresponding frequency to be filtered. Due to the strong improvement and approval of power semiconductor components, pulse converters are increasingly being developed and used as active filters. These either completely replace the passive filters or, in combination with passive filters, improve the characteristics of the passive filter system (hybrid filter).
  • the advantage of active filters compared to passive filters is that the filter effect of an active filter is infinitely adjustable and that active filters can protect themselves against overload. They then work along their design limit. In addition, any existing parallel or series resonances with the
  • the status of the active filter is presented in the article "NEW TRENDS IN ACTIVE FILTERS" by H. Akagi, printed in the conference volume “EPE '95", Seville, pp. 0.017 to 0.026.
  • This active filter can be connected in parallel to a load or in series in a connecting line between a network and a load. In the former case, the reactive current components in the load current are determined and by means of the active one Filters are suctioned off at the feed point of the load so that the network is relieved of the reactive currents.
  • network harmonics of the network are compensated in such a way that the load voltage is relieved of these network harmonics.
  • the active filter in its connection terminals must detect the harmonics to be filtered in the mains voltage and absorb a current in phase with the respective harmonics.
  • the size of the current can be adjusted by varying the value of the ohmic resistance.
  • the active filter then forms a short circuit for the selected harmonics, so that the selected harmonic voltages at the node of the filter become zero.
  • Fig. 1 shows an example of the circuit for an active filter that is to filter a 5th order harmonic in the mains voltage u N.
  • the structure of the control device 16 is shown schematically in FIG. 2.
  • This control device 16 has at least one mains voltage distortion controller 22, a control device 24 for preventing undesired filter currents i ⁇ , v + and a DC voltage controller 26, the outputs of which are linked to a summation point 28.
  • the structure of the controller 22 is shown in more detail in FIG. 3 or FIG. 4, the illustration in accordance with FIG. 4 additionally having a current limitation.
  • the structure of the control device 24 is shown in FIG. 5 and the structure of the DC regulator 26 in FIG. 6.
  • the conjugate complex unit space pointer ⁇ e * must have the angular velocity -v ⁇ .
  • the output signal of the I controller 32 is rotated by + 90 ° (multiplication by + j) and multiplied by a unit space vector e rotating in the opposite system direction by the angular velocity -5 ⁇ .
  • the output signal of the I-controller 32 must be rotated by -90 ° (multiplication by -j) and multiplied by a unit space pointer e rotating in the system direction by an angular velocity + v ⁇ .
  • the I controller 32 changes its output until the 5th order negative system in the mains voltage space vector ⁇ u N has disappeared.
  • the active filter 2 at node 20 always acts as the smallest possible ohmic resistance for the harmonic to be damped. If there is more than one harmonic to be actively filtered, a harmonic controller 22 is required for each harmonic to be filtered, each of which has a partial transmission ratio space vector ⁇ ü v + in the manner described here
  • Distortion currents ⁇ i ⁇ , v - + flow into the active filter 2.
  • the active filter 2 is thus only subjected to a desired filter current i ⁇ , v + .

Abstract

The invention refers to a method and device for offsetting network voltage (14) distortions (uN,v±), involving a pulsating current rectifier (4) and an active filter (2) comprising a coupling device for LC oscillatory circuits. According to the invention, at least one complex amplitude (uN,v±) and at least one distortion of the network voltage (uN,v±), from which a space vector for the partial transfer ratio (üv±) and a space vector for the partial transfer ratio (üh) are determined depending on the real value of the transfer circuit voltage (Vdc) in the pulsating current rectifier (4), while control signals (S1....., S6) intended for the pulsating current rectifier are generated on the basis of a space vector for the partial transfer ratio (ü), obtained from the space vectors for the partial transfer ratio (ü v±, üh). As a result, the active filter (2) operated, in on connecting point (20) on the network (14), as a complex low impedance resistor for higher harmonics to be mitigated (uN,v±), and the capacitive accumulator (6) in the pulsating current rectifier (4) is adjusted according to a set a nominal value for the transfer circuit voltage (Vdcsoll).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von in einem Netz auftretenden NetzspannungsverzerrungenMethod and device for compensating for mains voltage distortions occurring in a network
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation von in einem Netz auftretenden Netzspannungsverzerrungen mittels eines einen Pulsstromrichter mit kapazitivem Speicher und eine LC-Schwingkreis-Ankopp- lung aufweisenden aktiven Filters.The invention relates to a method and a device for compensating for mains voltage distortions occurring in a network by means of an active filter having a pulse converter with capacitive memory and an LC resonant circuit coupling.
Zur Filterung von Oberschwingungen wurden bisher passive Filter eingesetzt, die auf die entsprechende zu filternde Frequenz abgestimmt sind. Durch die starke Verbesserung und Ver- billigung von Leistungshalbleiterbauelementen werden verstärkt Pulsstromrichter als aktive Filter entwickelt und eingesetzt. Diese ersetzen entweder die passiven Filter vollständig oder verbessern in Kombination mit passiven Filtern die Charakteristik der passiven Filteranlage (Hybridfilter) . Der Vorteil von aktiven Filtern gegenüber den passiven liegt insbesondere darin, daß die Filterwirkung eines aktiven Filters stufenlos einstellbar ist und sich aktive Filter vor Überlastung schützen können. Sie arbeiten dann entlang ihrer Bemessungsgrenze. Außerdem können durch die Regelung eventu- eil vorhandene Parallel- oder Serien-resonanzen mit derPassive filters have been used to filter harmonics, which are tuned to the corresponding frequency to be filtered. Due to the strong improvement and approval of power semiconductor components, pulse converters are increasingly being developed and used as active filters. These either completely replace the passive filters or, in combination with passive filters, improve the characteristics of the passive filter system (hybrid filter). The advantage of active filters compared to passive filters is that the filter effect of an active filter is infinitely adjustable and that active filters can protect themselves against overload. They then work along their design limit. In addition, any existing parallel or series resonances with the
Netzimpedanz vermieden werden. Die Eigenschaften eines aktiven Filters können im Falle eines digitalen Regelsystems recht einfach durch Umparametrierung der Regelparameter geändert werden.Mains impedance can be avoided. In the case of a digital control system, the properties of an active filter can be changed quite simply by re-parameterizing the control parameters.
In dem Aufsatz "NEW TRENDS IN ACTIVE FILTERS" von H. Akagi, abgedruckt im Konferenzband "EPE '95", Sevilla, S. 0.017 bis 0.026, wird der Stand des aktiven Filters vorgestellt. Dieser aktive Filter kann parallel zu einer Last- oder seriell in eine Verbindungsleitung zwischen einem Netz und einer Last angeschlossen werden. Im erstgenannten Fall werden die Blindstromanteile im Laststrom ermittelt und mittels des aktiven Filters am Einspeisepunkt der Last abgesaugt, so daß das Netz von den Blindströmen entlastet ist. Bei der seriellen Ankopp- lung des aktiven Filters werden Netzoberschwingungen des Netzes derart kompensiert, daß die Lastspannung von diesen Net- zoberschwingungen entlastet ist. Weiterhin werden Kombinationen jeweils mit einem aktiven Filter und einem passiven Filter und einer Kombination zweier aktiver Filter mit paralleler und serieller Ankopplung vorgestellt. Diesem Aufsatz ist außerdem zu entnehmen, daß das aktive Filter mit paralleler Ankopplung statt der Verarbeitung des Laststromes die Netzspannung verarbeitet, wenn dieser aktive Filter mit paralleler Ankopplung in einem Verteilnetz angeschlossen wird.The status of the active filter is presented in the article "NEW TRENDS IN ACTIVE FILTERS" by H. Akagi, printed in the conference volume "EPE '95", Seville, pp. 0.017 to 0.026. This active filter can be connected in parallel to a load or in series in a connecting line between a network and a load. In the former case, the reactive current components in the load current are determined and by means of the active one Filters are suctioned off at the feed point of the load so that the network is relieved of the reactive currents. When the active filter is connected in series, network harmonics of the network are compensated in such a way that the load voltage is relieved of these network harmonics. Combinations with an active filter and a passive filter and a combination of two active filters with parallel and serial coupling are also presented. This article also shows that the active filter with parallel coupling processes the mains voltage instead of processing the load current when this active filter with parallel coupling is connected in a distribution network.
In dem Aufsatz "HYBRID-ACTIVE FILTERING OF HARMONIC CURRENTS IN POWER SYSTEMS", abgedruckt in "IEEE/PES Winter Meeting", 1995, S. 1 bis 7, wird die Topologie und die Steuerung eines Hybridfilters, bestehend aus einem passiven und aktiven Filter, vorgestellt. Der aktive Filter weist einen Pulsstromrichter mit kapazitivem Speicher auf, der mittels eines Gleichrichters und eines Transformators an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen ist. Der Pulsstromrichter ist mittels eines Ankoppeltransformators elektrisch in Reihe mit dem passiven Filter geschaltet. Das passive Filter weist mehrere LC- Schwingkreise auf, die jeweils auf eine Oberschwingung abge- stimmt sind und dessen Impedanz kapazitiv ist. Mittels des Gleichrichters wird der kapazitive Speicher des Pulsεtrom- richters auf seinen Sollwert gesteuert. Als Eingangssignale der Regel- und Steuereinrichtung des aktiven Filters werden der Laststrom, die Netzspannung und die Filterspannung ver- wendet. Aus diesen Eingangssignalen werden verschiedene Stromanteile eines Filterstrom-Sollwertes ermittelt, die zum Filterstrom-Sollwert überlagert werden. Die Steuersignale für den Pulsstromrichter des aktiven Filters werden mittels einer Stromregeleinrichtung generiert, an deren Eingängen der er- mittelte Filterstrom-Sollwert und ein gemessener Filterstrom- Istwert anstehen . Aus der Veröffentlichung "Shunt-Connected Power Conditioner for Improvement of Power Quality in Distribution Networks", abgedruckt in " International Conference on Harmonics and Quality of Power", Las Vegas, Nevada, Oct. 16 - 18, 1996, ist ein Steuerverfahren für eine Kompensationseinrichtung mit paralleler Ankopplung bekannt. Diesem Konferenzbericht ist zu entnehmen, daß der Kompensatorspannungs-Raumzeiger aus der am kapazitiven Speicher abfallenden Spannung und einem Übertragungsverhältnis-Raumzeiger berechnet wird. Außerdem ist die- sem Bericht zu entnehmen, daß der Übertragungsverhältnis- Raumzeiger aus mehreren Teilverhältnis-Raumzeigern zusammengesetzt werden kann. Ferner ist angegeben, wie die Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger bestimmt werden.In the article "HYBRID-ACTIVE FILTERING OF HARMONIC CURRENTS IN POWER SYSTEMS", printed in "IEEE / PES Winter Meeting", 1995, pp. 1 to 7, the topology and control of a hybrid filter, consisting of a passive and active filter , presented. The active filter has a pulse converter with capacitive memory, which is connected to an AC voltage network by means of a rectifier and a transformer. The pulse converter is electrically connected in series with the passive filter by means of a coupling transformer. The passive filter has several LC resonant circuits, each of which is tuned to a harmonic and whose impedance is capacitive. The capacitive memory of the pulse converter is controlled to its setpoint by means of the rectifier. The load current, the mains voltage and the filter voltage are used as input signals of the regulating and control device of the active filter. Various current components of a filter current setpoint are determined from these input signals and are superimposed on the filter current setpoint. The control signals for the pulse converter of the active filter are generated by means of a current control device, at the inputs of which the determined filter current setpoint and a measured filter current actual value are present. From the publication "Shunt-Connected Power Conditioner for Improvement of Power Quality in Distribution Networks", printed in "International Conference on Harmonics and Quality of Power", Las Vegas, Nevada, Oct. 16-18, 1996, a control method for a compensation device with parallel coupling is known. It can be seen from this conference report that the compensator voltage space vector is calculated from the voltage drop across the capacitive memory and a transmission ratio space vector. This report also shows that the transfer ratio space pointer can be composed of several partial ratio space pointers. It also specifies how the partial transfer ratio space pointers are determined.
Diese Kompensationseinrichtung weist einen Pulsstromrichter mit wenigstens einem kapazitiven Speicher, einen Anpaßfilter und eine Regel- und Steuereinrichtung auf. Diese Kompensationseinrichtung ist elektrisch parallel zu einem nicht idealen Verbraucher geschaltet, der aus einem Netz versorgt wird. Der Regel- und Steuereinrichtung sind ein Netzspannungs-Raumzei- ger, ein Netzstrom-Raumzeiger und ein Zwischenkreis-Spannungs-Istwert, der an den beiden kapazitiven Speichern des Pulsstromrichters abfällt, zugeführt. Diese Raumzeiger werden mittels einer Raumzeiger-Transformationseinrichtung aus ge- messenen LeiterSpannungen und Netzströmen generiert. Die Regel- und Steuereinrichtung weist eine Regeleinrichtung zur Bestimmung eines Übertragungsverhältnis-Raumzeigers und einem Pulsweitenmodulator auf. Der Übertragungsverhältnis-Raumzeiger ist die Stellgröße des Pulsstromrichters, die mittels des Pulsweitenmodulators in Steuersignale für diesen Pulsstromrichter umgewandelt wird.This compensation device has a pulse converter with at least one capacitive memory, an adaptation filter and a regulating and control device. This compensation device is electrically connected in parallel to a non-ideal consumer that is supplied from a network. A mains voltage space pointer, a mains current space pointer and an intermediate circuit voltage actual value, which drops out at the two capacitive memories of the pulse converter, are fed to the regulating and control device. These room pointers are generated by means of a room pointer transformation device from measured conductor voltages and mains currents. The regulating and control device has a regulating device for determining a transmission ratio space vector and a pulse width modulator. The transmission ratio space vector is the manipulated variable of the pulse converter, which is converted into control signals for this pulse converter by means of the pulse width modulator.
Damit die gewünschte Filterwirkung des aktiven Filters sich einstellt, muß dieses aktive Filter am Verknüpfungspunkt für die zu bedämpfenden Oberschwingungen wie ein komplexer Widerstand mit geringer Impedanz wirken. Damit dient das Filter als Senke für die in der Nachbarschaft angeschlossenen Ober- Schwingungserzeuger. Vorteilhaft wäre es, wenn das Filter sich wie ein Ohmscher Widerstand verhält und damit Oberschwingungen bedämpft. Dadurch ließen sich Resonanzeffekte zwischen dem Filter und dem Netz vermeiden.In order for the desired filter effect of the active filter to occur, this active filter must act like a complex resistor with low impedance at the connection point for the harmonics to be damped. The filter thus serves as a sink for the upper floors connected in the neighborhood. Vibrator. It would be advantageous if the filter behaves like an ohmic resistor and thus dampens harmonics. This would avoid resonance effects between the filter and the network.
Um dies zu erreichen, muß das aktive Filter in seinen Anschlußklemmen die zu filternden Oberschwingungen in der Netzspannung erfassen und in Phase zu den jeweiligen Oberschwingungen einen Strom aufnehmen. Die Größe des Stromes kann da- bei durch Variation des Wertes des Ohmschen Widerstandes eingestellt werden. Im Idealfall bildet dann das aktive Filter für die ausgewählten Oberschwingungen einen Kurzschluß, so daß die ausgewählten OberschwingungsSpannungen am Verknüpfungspunkt des Filters zu Null werden.In order to achieve this, the active filter in its connection terminals must detect the harmonics to be filtered in the mains voltage and absorb a current in phase with the respective harmonics. The size of the current can be adjusted by varying the value of the ohmic resistance. In the ideal case, the active filter then forms a short circuit for the selected harmonics, so that the selected harmonic voltages at the node of the filter become zero.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für einen aktiven Filter derart anzugeben, daß eine Spannungsdifferenz zwischen Netz- und Pulsstromrichterspannung stationär einen gewünschten Filterstrom durch eine LC-Schwingkreis-Ankopplung treibt .The invention is based on the object of specifying a method and a device for carrying out the method for an active filter in such a way that a voltage difference between the mains and pulse converter voltage stationary drives a desired filter current through an LC resonant circuit coupling.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 3.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and claim 3.
Mittels diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ge- samtübertragungsverhältnis-Raumzeiger derart bestimmt, daß die Spannungsdifferenz zwischen Netzspannung und Pulsstromrichterspannung stationär einen gewünschten Filterstrom durch eine LC-Schwingkreis-Ankopplung treibt. Dabei setzt sich der Gesamtübertragungsverhältnis-Raumzeiger aus mehreren Teilübertragungsverhältnis-Raumzeigern zusammen .Using this method according to the invention, a total transmission ratio space vector is determined in such a way that the voltage difference between the mains voltage and the pulse converter voltage steadily drives a desired filter current through an LC resonant circuit coupling. The total transfer ratio space pointer is composed of several partial transfer ratio space pointers.
Mittels einem ersten Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger, der in Abhängigkeit einer ermittelten komplexen Amplitude einer im Netz vorhandenen Netzspannungsverzerrung bestimmt wird, wird in Abhängigkeit des Zwischenkreis-Spannungs-Ist- wertes eine Pulsstromrichter-Spannung generiert, die ein Filterstrom antreibt, der durch dessen Spannungsabfall an den Netzimpedanzen eine Netzspannungsverzerrung in der Netzspannung verschwinden läßt. Damit wirkt das aktive Filter für eine Netzspannungsverzerrung am Verknüpfungspunkt wie ein Kurzschluß.A first partial transmission ratio space vector, which is determined as a function of a determined complex amplitude of a mains voltage distortion present in the network, is used as a function of the intermediate circuit voltage actual worth generating a pulse converter voltage that drives a filter current, which causes a line voltage distortion in the line voltage to disappear due to its voltage drop at the line impedances. The active filter thus acts as a short circuit for a line voltage distortion at the connection point.
Mittels des anderen Teilübertragungsverhältnis-Raumzeigers wird in der PulsStromrichterSpannung ein Verzerrungsanteil erzeugt, der gleich dem Netzspannungsverzerrungsanteil ist, der aus der Differenz zwischen Netzspannung und Netzspan- nungs-Grundschwingung ermittelt wird. Dadurch fließen keine unerwünschten Verzerrungsströme in das aktive Filter, so daß die gesamte Bauleistung des Pulsstromrichters zur Filterung von vorbestimmten Netzspannungsverzerrungen zur Verfügung steht.By means of the other partial transmission ratio space vector, a distortion component is generated in the pulse converter voltage which is equal to the mains voltage distortion component which is determined from the difference between the mains voltage and the mains voltage fundamental oscillation. As a result, no unwanted distortion currents flow into the active filter, so that the entire construction power of the pulse converter is available for filtering predetermined mains voltage distortions.
Um weitere Stromrichterbauleistung zu sparen, muß die LC- Schwingkreis-Ankopplung die Netzspannungs-Grundschwingung vom Pulsstromrichter fernhalten und gleichzeitig eine nieder- ohmige Ankopplung des Pulsstromrichters für eine zu filternde Netzspannungsverzerrung bieten. Diese Eigenschaften erfüllt eine LC-Schwingkreis-Ankopplung, deren Resonanzfrequenz beispielsweise nicht gleich der Frequenz der 5. Oberschwingung ist, sondern beispielsweise gleich der Frequenz der 4. Oberschwingung. Auf diese Weise wird der Pulsstromrichter nicht nennenswert mit der Netzspannungs-Grundschwingung belastet, so daß nahezu seine volle Bauleistung zur Oberschwingungsfilterung zur Verfügung steht. Durch diese Abstimmung der LC- Schwingkreis-Ankopplung ist die gesamte Impedanz zwischen Pulsstromrichter und Netz für eine zu filternde Netzspannungsverzerrung induktiv, so daß das Verfahren immer stabil ist.To save further converter construction work, the LC resonant circuit coupling must keep the mains voltage fundamental oscillation away from the pulse converter and at the same time offer a low-ohmic coupling of the pulse converter for a mains voltage distortion to be filtered. These properties are met by an LC resonant circuit coupling, the resonance frequency of which is, for example, not the same as the frequency of the fifth harmonic but, for example, the same as the frequency of the fourth harmonic. In this way, the pulse converter is not significantly loaded with the mains voltage fundamental oscillation, so that almost its full construction is available for harmonic filtering. As a result of this coordination of the LC resonant circuit coupling, the entire impedance between the pulse converter and the network is inductive for a network voltage distortion to be filtered, so that the method is always stable.
Bei einem vorteilhaften Verfahren wird ein weiterer Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger ermittelt, der bei einer zu kleinen Zwischenkreis-Spannung des Pulsstromrichters gleich- phasig und bei einer zu großen Zwischenkreis-Spannung gegen- phasig zur Filterstrom-Grundschwingung ist. Dies hat eine Pulsstromrichter-Grundschwingungs-Spannung zur Folge, wodurch dem kapazitiven Speicher des Pulsstromrichters Energie zugeführt oder entzogen wird. Somit wird die Zwischenkreisspan- nung auf einen vorbestimmten Sollwert geregelt, so daß auf eine zusätzliche Energieversorgungseinrichtung für den kapazitiven Speicher des Pulsstromrichters verzichtet werden kann.In an advantageous method, a further partial transmission ratio space vector is determined which, if the intermediate circuit voltage of the pulse converter is too low, phase and if the DC link voltage is too high it is in phase opposition to the filter current fundamental. This results in a pulse converter fundamental oscillation voltage, as a result of which energy is supplied or withdrawn from the capacitive memory of the pulse converter. The intermediate circuit voltage is thus regulated to a predetermined target value, so that an additional energy supply device for the capacitive memory of the pulse converter can be dispensed with.
Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von in einem Netz auftretenden Netzspannungsverzerrungen mittels eines aktiven Filters wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der Vor- richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht ist:To further explain the method according to the invention for compensating for mains voltage distortions occurring in a network by means of an active filter, reference is made to the drawing, in which an exemplary embodiment of the device for carrying out the method according to the invention is schematically illustrated:
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen aktiven Filters, das einen Pulsstromrichter mit ei- ner LC-Schwingkreis-Ankopplung aufweist, die1 shows a block diagram of an active filter according to the invention, which has a pulse converter with an LC resonant circuit coupling, which
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Regeleinrichtung zur Generierung eines Gesamtübertragungsverhältnis-Raumzei- gers , wobei inFIG. 2 shows the structure of a control device for generating an overall transmission ratio space vector, wherein in
Fig. 3 das Blockschaltbild eines Netzspannungsverzerrungs- Reglers der Regeleinrichtung nach Fig. 2 dargestellt ist, dieFig. 3 shows the block diagram of a mains voltage distortion controller of the control device according to Fig. 2, the
Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild des Netzspannungsverzer- rungs-Reglers nach Fig. 3 mit einer Strombegrenzung, die Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Verhinderung unerwünschter Filterströme der Regeleinrichtung nach Fig. 2, wobei die Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Gleichspannungsreglers der Regeleinrichtung des Pulsstromrichters dar- stellt. Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines aktiven Filters 2, das einen Pulsstromrichter 4 mit wenigstens einem kapazitiven Speicher 6, einen Anpaßfilter 8 und eine Regel- und Steuereinrichtung 10 aufweist. Dieser Pulsstromrichter 4 ist mit- tels einer LC-Schwingkreis-Ankopplung 12 elektrisch parallel in einem größeren Netz 14, beispielsweise in einem Ringnetz, geschaltet. Von diesem Netz 14 sind nur zwei Netzbereiche 14ι, 142 dargestellt, in denen mehrere nicht näher dargestellte Oberschwingungserzeuger wirken. Der Regel- und Steu- ereinrichtung 10 sind ein Netzspannungs-Raumzeiger uN, einFIG. 4 shows the block diagram of the mains voltage distortion regulator according to FIG. 3 with a current limitation, FIG. 5 shows the block diagram of a control device for preventing undesired filter currents of the control device according to FIG. 2, FIG. 6 showing a block diagram of a DC voltage regulator of FIG Control device of the pulse converter represents. 1 shows a block diagram of an active filter 2, which has a pulse converter 4 with at least one capacitive memory 6, an adaptation filter 8 and a regulating and control device 10. This pulse converter 4 is electrically connected in parallel in a larger network 14, for example in a ring network, by means of an LC resonant circuit coupling 12. Of this network 14, only two network areas 14ι, 14 2 are shown, in which several harmonic generators, not shown, act. The regulating and control device 10 are a mains voltage space vector u N , a
-.-.
Filterstrom-Raumzeiger iκ und ein Zwischenkreis-Spannungs-Filter current space vector i κ and an intermediate circuit voltage
Istwert Vdc der an den beiden kapazitiven Speichern 6 des Pulsstromrichters 4 abfällt, zugeführt. Diese Raumzeiger uN und →iκ werden mittels einer Raumzeiger-Transformationsein- richtung, die nicht näher dargestellt ist, aus gemessenenActual value V dc which drops at the two capacitive memories 6 of the pulse converter 4 is supplied. These space vectors u N and → i κ are measured from a space vector transformation device, which is not shown in detail
Leiterspannungen und Filterströmen generiert. Das Anpaßfilter 8 ist hier ersatzweise durch eine Induktivität Lκ dargestellt, wogegen in dem eingangs genannten Konferrenzbericht von Las Vegas dieses Anpaßfilter 8 im Detail dargestellt ist. Die Regel- und Steuereinrichtung 10 weist eine Regeleinrichtung 16 zur Bestimmung eines Gesamtübertragungsverhältnis- Raumzeigers ü und einen Pulsweitenmodulator 18 auf, der durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist. Der Ge- samtübertragungsverhältnis- Raumzeigers ü → ist die Stellgröße des Pulsstromrichters 4, der mittels des Pulsweitenmodulators 18 in Steuersignale Si, ... , S6 für diesen Pulsstromrichter 4 umgewandelt wird.Conductor voltages and filter currents generated. The adaptation filter 8 is shown here as a substitute by an inductance L κ , whereas this adaptation filter 8 is shown in detail in the conference report from Las Vegas mentioned at the beginning. The regulating and control device 10 has a regulating device 16 for determining an overall transmission ratio space vector u and a pulse width modulator 18, which is represented by a broken line. The total transmission ratio space vector ü → is the manipulated variable of the pulse converter 4, which is converted by means of the pulse width modulator 18 into control signals Si, ..., S 6 for this pulse converter 4.
Die LC-Schwingkreis-Ankopplung 12 besteht aus einer Reihen- Schaltung einer Drossel L und eines Kondensators C. Um dieThe LC resonant circuit coupling 12 consists of a series connection of an inductor L and a capacitor C. In order to
Bauleistung des Pulsstromrichters 4 zu reduzieren, muß dieseTo reduce the performance of the pulse converter 4, this must
LC- Schwingkreis-Ankopplung 12 die Eigenschaft haben, daß sie für die Netzspannungs-Grundschwingung u Nι+ hochohmig und für die zu filternden OberSchwingungen uN/V+ niederohmig wirken.LC resonance circuit coupling 12 have the property that they have a high resistance for the mains voltage fundamental oscillation u N ι + and a low impedance for the harmonics to be filtered u N / V + .
-> Soll zusätzlich die Grundschwingungsverschiebungsblindlei- stungsaufnähme dieser AnkoppelSchaltung 12 so gering wie möglich sein, so ist der LC-Schwingkreis auf die zu filternden Oberschwingungen abzustimmen. Die Fig. 1 zeigt beispielhaft die Schaltung für ein aktives Filter, das eine Oberschwingung 5. Ordnung in der Netzspannung uN filtern soll. Im Falle-> Should the fundamental vibration displacement blind power consumption of this coupling circuit 12 should be as low as possible, the LC resonant circuit must be matched to the harmonics to be filtered. Fig. 1 shows an example of the circuit for an active filter that is to filter a 5th order harmonic in the mains voltage u N. In the event of
— mehrerer zu filternder Oberschwingungen kann es vorteilhaft sein, mehrere geeignet abgestimmte LC-Schwingkreise parallel zu schalten. Diese LC-Schwingkreis-Ankopplung 12 ist in seiner Resonanzfrequenz so gewählt, daß die gesamte Impedanz zwischen Pulsstromrichter 4 und dem Verknüpfungspunkt 20 im Netz 14 für die zu filternde 5. Oberschwingung induktiv ist. Um eine weitere Bauleistungsreduktion des Pulsstromrichters 4 zu erreichen, muß die Ankopplung 12 die Netzspannungs-Grundrichtung uN+ vom Pulsstromrichter 4 fernhalten und gleich- zeitig eine niederohmige Ankopplung des Pulsstromrichters 4 für die zu filternden Oberschwingungen uN/V+ bieten. Auf diese Weise wird der Pulsstromrichter 4 nur gering mit der- Several harmonics to be filtered, it can be advantageous to connect several suitably tuned LC resonant circuits in parallel. The resonance frequency of this LC resonant circuit coupling 12 is selected such that the total impedance between the pulse converter 4 and the node 20 in the network 14 is inductive for the 5th harmonic to be filtered. In order to achieve a further reduction in the power output of the pulse converter 4, the coupling 12 must keep the basic line voltage direction u N , ι + away from the pulse converter 4 and at the same time offer a low-impedance coupling of the pulse converter 4 for the harmonics u N / V + to be filtered. In this way, the pulse converter 4 is only slightly with the
Netzspannungs-Grundschwingung →uN,ι+ belastet, und die volleMains voltage fundamental wave → u N , ι + loaded, and the full
Pulsstromrichterbauleistung steht zur Oberschwingungsfilte- rung zur Verfügung. Als Pulsstromrichter 4 wird in der Praxis aufgrund der hohen verfügbaren Schaltfrequenzen ein IGBT- Zweipunkt-Stromrichter mit einem Gleichspannungskreis gewählt. Aufgabe von Meßwerterfassung, Regeleinrichtung 16 undPulse converter construction is available for harmonic filtering. In practice, an IGBT two-point converter with a DC voltage circuit is selected as the pulse converter 4 due to the high switching frequencies available. Task of measured value acquisition, control device 16 and
Pulsweitenmodulator 18 ist es, den für die Filterung notwen- digen Gesamtübertragungsverhältnis-Raumzeiger ü zwischen demIt is pulse width modulator 18 that the total transmission ratio space vector u required for the filtering between the
->->
Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc und dem Pulsstromrichter- Ausgangsspannung-Raumzeiger u κ zu erzeugen.DC link voltage actual value V dc and the pulse converter output voltage space vector u κ to generate.
Soll das aktive Filter 2 als Senke für Oberschwingungen in den Netzbereichen 14ι und 142 mit mehreren angeschlossenen, aber nicht näher dargestellten Oberschwingungserzeugern uN,v+ If the active filter 2 as a sink for harmonics in the network areas 14ι and 14 2 with several connected but not shown harmonic generators u N , v +
wirken, so ist die einzige sinnvolle Regelstrategie diejenige, daß das Filter 2 nicht einen speziellen Laststrom fil- tert, sondern an dem Verknüpfungspunkt 20 für die Oberschwingungen →uN/v± wie ein niederohmiger Widerstand wirkt.act, the only sensible control strategy is that the filter 2 does not filter a special load current. tert, but acts at node 20 for the harmonics → u N / v ± as a low-resistance resistor.
Der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß auf beiden Seiten des Ver- knüpfungspunktes 20 Netzbereiche 14ι und 142 des Netzes 14 zu sehen sind, die jeweils durch Netzanschlußimpedanzen RNι, Lm und RN , LN2 repräsentiert sind und die Anteile einer Verzerrungsspannung 5. Ordnung →uNι,5- und →uN2/5- aufweisen. Das Netz1 shows that on both sides of the connection point 20 network areas 14ι and 14 2 of the network 14 can be seen, which are each represented by network connection impedances R N ι, L m and R N , L N2 and the shares a 5th order distortion voltage → u N ι, 5 - and → u N2 / 5 -. The network
14 enthält beliebige Oberschwingungserzeuger, die ebenfalls über Netzimpedanzen angeschlossen sind und die Verzerrungsspannungen →uNι,5- und →uN /5- beeinflussen. Am Verknüpfungspunkt14 contains any harmonic generators, which are also connected via line impedances and influence the distortion voltages → u N ι, 5 - and → u N / 5 -. At the junction
20 ergibt sich eine Filterspannung →uK/5_. Da das aktive Fil- ter 2 beispielsweise für die Filterung der 5. Oberschwingung regelt wird, ist dieses aktive Filter 2 für diese 5. Ober- Schwingung niederinduktiv und für alle anderen Frequenzen hochohmig. Durch das aktive Filter 2 fließt der Filterstrom iK/5_, der in Phase zur Filterspannung uκ,5- fließt und sich20 results in a filter voltage → u K / 5 _. Since the active filter 2 is regulated, for example, for filtering the 5th harmonic, this active filter 2 is low-inductive for this 5th harmonic and high-impedance for all other frequencies. The filter current i K / 5 _, which flows in phase with the filter voltage u κ , 5 - and flows through the active filter 2
→ → entsprechend der angeschlossenen Netzimpedanzen RNι, LNi und N2, LN aus den im Netzstrom enthaltenen Oberschwingungsströ- men im,5- und iN,5- zusammensetzt. Das aktive Filter 2, das einem Ohmschen Widerstand gleicht, nimmt damit einen Teil der im angeschlossenen Netz 14 auftretenden Oberschwingungsströme →iNι,'5_ und →i 2,5- auf, und zwar umso mehr, je niederohmiger dieses aktive Filter 2 ist. Ist der Ohmsche Widerstand dieses aktiven Filters 2 gleich Null, so sinkt die Oberschwingungs-→ → composed of the harmonic currents im, 5 - and i N , 5 - contained in the mains current in accordance with the connected network impedances R N ι, L Ni and N2 , L N. The active filter 2, which resembles an ohmic resistance, thus absorbs part of the harmonic currents → i N ι, ' 5 _ and → i 2 , 5 - occurring in the connected network 14, and the more so, the lower the resistance of this active filter 2 is. If the ohmic resistance of this active filter 2 is equal to zero, the harmonic
Spannung →uN,5- am Verknüpfungspunkt 20 auf Null Volt ab und das aktive Filter 2 nimmt den maximal möglichen Strom auf. Dieses aktive Filter 2 bildet somit einen Kurzschluß beispielsweise für die 5. Oberschwingung am Verknüpfungspunkt 20. In der Fig. 2 ist der Aufbau der Regeleinrichtung 16 schematisch dargestellt. Diese Regeleinrichtung 16 weist wenigstens einen Netzspannungsverzerrungs-Regler 22, eine Steuereinrich- tung 24 zur Verhinderung von unerwünschten Filterströmen iκ,v+ und einen Gleichspannungs-Regler 26 auf, deren Ausgänge mit einer Summationsstelle 28 verknüpft sind. Der Aufbau des Reglers 22 ist in der Fig. 3 bzw. der Fig. 4 näher dargestellt, wobei die Darstellung gemäß Fig. 4 zusätzlich eine Strombe- grenzung aufweist. Der Aufbau der Steuereinrichtung 24 ist in der Fig. 5 und der Aufbau des Gleichstrom-Reglers 26 in der Fig. 6 näher dargestellt. Dem Netzspannungsverzerrungs-Regler 22, der auch als Oberschwingungs-Regler bezeichnet wird, ist ein ermittelter Netzspannungs-Raumzeiger →uN zugeführt. Ist dieser Oberschwingungs-Regler 22 gemäß Fig. 4 ausgestaltet, so ist außerdem ein ermittelter Filterstrom-Raumzeiger →iκ und ein maximaler Stromrichter-Effektivstromwert Imax zugeführt, wobei diese beiden Signale →iκ und Imax mittels einer unterbrochenen Linie hier dargestellt sind. Am Ausgang dieses Oberschwingungs-Reglers 22 steht ein Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →üv+ an. Der Index V mit V= 5, 7, 11, ... steht für die Ordnungszahl einer OberSchwingung, wobei der Index + bzw. - das Mit- bzw. das Gegensystem kennzeichnen. Für das dargestellte Beispiel gemäß Fig. 1 ist v = 5, wobei diese 5. Oberschwingung im Gegensystem auftritt, so daß als zweiterVoltage → u N , 5 - at node 20 to zero volts and the active filter 2 draws the maximum possible current. This active filter 2 thus forms a short circuit, for example for the 5th harmonic at node 20. The structure of the control device 16 is shown schematically in FIG. 2. This control device 16 has at least one mains voltage distortion controller 22, a control device 24 for preventing undesired filter currents i κ , v + and a DC voltage controller 26, the outputs of which are linked to a summation point 28. The structure of the controller 22 is shown in more detail in FIG. 3 or FIG. 4, the illustration in accordance with FIG. 4 additionally having a current limitation. The structure of the control device 24 is shown in FIG. 5 and the structure of the DC regulator 26 in FIG. 6. A determined mains voltage space vector → u N is fed to the mains voltage distortion regulator 22, which is also referred to as a harmonic regulator. If this harmonic controller 22 is configured according to FIG. 4, a determined filter current space vector → i κ and a maximum converter effective current value I max are also supplied, these two signals → i κ and I max being shown here by means of a broken line . At the output of this harmonic controller 22 there is a partial transmission ratio space vector → ü v - + . The index V with V = 5, 7, 11, ... stands for the ordinal number of a harmonic, the index + or - identifying the co-system or the counter system. For the example shown in FIG. 1, v = 5, this 5th harmonic occurring in the negative system, so that as the second
Index - erscheint. Der Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger ü v+ lautet dann -ü.5_. Der Steuereinrichtung 24 sind ein er-Index - appears. The partial transfer ratio space pointer ü v + is then -ü. 5 _. The control device 24 is a
ittelter Netzspannungs-Raumzeiger →uN und ein Zwischenkreis-middle line voltage space pointer → u N and an intermediate circuit
Spannungs-Istwert Vdc zugeführt. Am Ausgang steht ebenfalls ein Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger üh an. Dem Gleich- spannungs-Regler 26 sind der ermittelte Filterstrom-Raumzeiger iK/ der ermittelte Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc Actual voltage value V dc supplied. A partial transfer ratio space pointer is also present at the output. The same Voltage controllers 26 are the determined filter current space vector i K / the determined intermediate circuit voltage actual value V dc
—» und ein vorbestimmter Zwischenkreis-Spannungs-Sollwert Vcsoii zugeführt. Am Ausgang steht ebenfalls ein Teilübertragungs- verhältnis-Raumzeiger üdc an. Mittels der Summationssteile 28- »and a predetermined intermediate circuit voltage setpoint V cso ii supplied. At the output there is also a partial transfer ratio space vector dc . By means of the summation parts 28
werden diese Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →üv+, →üh und üdc zu einem Gesamtübertragungsverhältnis-Raumzeiger üthese partial transfer ratio space pointers → ü v - + , → ü h and ü dc become a total transfer ratio space pointer ü
-> → addiert, aus dem anschließend mit Hilfe des Pulsweitenmodulators 18 Steuersignale Si, ... , Sβ für den Pulsstromrichter 4 generiert werden.-> → added, from which 18 control signals Si, ..., Sβ for the pulse converter 4 are subsequently generated with the aid of the pulse width modulator.
In Fig. 3 ist der Aufbau des Oberschwingungs-Reglers 22 näher dargestellt. Dieser Oberschwingungs-Regler 22 weist eingangsseitig eine Identifizierungs-Einrichtung 30 zur Ermittlung einer komplexen Amplitude u N/V± einer im Netz 14 vorhandenenIn Fig. 3 the structure of the harmonic controller 22 is shown in more detail. On the input side, this harmonic controller 22 has an identification device 30 for determining a complex amplitude u N / V ± of one present in the network 14
Netzspannungsverzerrung →uN/v+ mit nachgeschaltetem I-ReglerMains voltage distortion → u N / v + with downstream I controller
32 und ausgangsseitig elektrisch in Reihe geschaltete Multiplizierer 34 und 36 auf. Die Identifizierungs-Einrichtung 30 weist einen komplexen Multiplizierer 38 mit nachgeschaltetem Mittelwert-Bildner 40 auf, wobei ein Eingang dieses komplexen32 and multipliers 34 and 36 electrically connected in series on the output side. The identification device 30 has a complex multiplier 38 with a downstream mean value generator 40, an input of this complex
Multiplizierers 38 mit einem Ausgang eines Einheits-Raumzeiger-Bildners 42 verknüpft ist. Am zweiten Eingang dieses Multiplizierers 38 steht der Netzspannungs-Raumzeiger →uN an.Multiplier 38 is linked to an output of a unit space vector 42. The mains voltage space vector → u N is present at the second input of this multiplier 38.
Aus dem am Ausgang des Multiplizierers 38 anstehenden Produkt wird mittels des Mittelwert-Bildners 40 bezüglich einer Netzperiode T eine komplexe Amplitude u N, einer V-ter Netzverzerrungsspannung uN/v± gebildet. Am Ausgang des Einheits-A complex amplitude u N , v ± of a Vth network distortion voltage u N / v ± is formed from the product present at the output of the multiplier 38 by means of the averager 40 with respect to a network period T. At the exit of the unit
Raumzeiger-Bildners 42 steht ein konjugiert komplexer Einheits-Raumzeiger e* an, der im Mitsystem mit einer Winkelge-The space vector 42 is a conjugate complex unit space vector e *, which in the co-system with an angular
—» schwindigkeit +vω und im Gegensystem mit einer Winkelge- schwindigkeit -vω umläuft, wobei ω die Drehfrequenz des Netzspannungs-Grundschwingungs-Raumzeigers uN#ι+ ist. Durch die Mittelwertbildung über die Netzperiode T wird aus dem Produkt von Netzspannungs-Raumzeiger uN und konjugiert kom-- »speed + vω and in the opposite system with an angular speed revolves -vω, where ω is the rotational frequency of the mains voltage fundamental oscillation space vector u N # ι + . By averaging over the network period T, the product of the network voltage space vector u N and conjugate
plexen Einheits-Raumzeiger e* die komplexe Amplitude un u Nι Vi plexing unit space vector e * the complex amplitude un u Nι Vi
der entsprechenden Netzspannungsverzerrung uN/v± gebildet.of the corresponding mains voltage distortion u N / v ± .
Das Ausgangssignal des I-Reglers 32 wird mittels des Multiplizierers 34 mit einer imaginären Einheit +j multipliziert. Das am Ausgang dieses Multiplizierers 34 anstehende Produkt wird mittels des nachgeschalteten Multiplizierers 36 mit einem Einheits-Raumzeiger →e multipliziert, das am Ausgang ei- nes weiteren Einheits-Raumzeiger-Bildners 44 ansteht. Das Produkt dieser Multiplikation ist ein Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →üv+. Der I-Regler 32 verändert den BetragThe output signal of the I controller 32 is multiplied by an imaginary unit + j by means of the multiplier 34. The product present at the output of this multiplier 34 is multiplied by means of the downstream multiplier 36 by a unit space vector → e which is present at the output of a further unit space vector 44. The product of this multiplication is a partial transfer ratio space pointer → ü v + . The I controller 32 changes the amount
und den Winkel des Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger ü and the angle of the partial transfer ratio space vector ü v ±
dann solange, bis die entsprechende NetzverzerrungsSpannungthen until the corresponding mains distortion voltage
U , V+ v-ter Ordnungszahl im Netzspannungs-Raumzeiger u N ele-U , V + vth ordinal number in the mains voltage space vector u N ele-
→ → miniert ist .→ → is mined.
Die Aufgabe dieses Oberschwingungs-Reglers 22 ist zunächst, die Amplitude einer Netzverzerrung u N/v± aus der Netzspannung uN zu identifizieren und daraus einen entsprechenden Teil-The task of this harmonic controller 22 is first of all to identify the amplitude of a network distortion u N / v ± from the network voltage u N and to use this to determine a corresponding partial
—> übertragungsverhältnis-Raumzeiger →ü v+ zu generieren, der ei--> to generate the transfer ratio space pointer → ü v + , the
nen Filterstrom i κ,v+ bewirkt, der durch dessen Spannungsab- fall an den Netzimpedanzen RNι, LNi und RN2, LN2 die Netzspannungsverzerrung →uN, in der Netzspannung →uN verschwindenfilter current i κ , v + , which due to its voltage drop across the line impedances R N ι, L Ni and R N2 , L N2 causes the line voltage distortion → u N , v ± to disappear in the line voltage → u N
läßt. Damit wirkt das aktive Filter 2 für diese Verzerrungs- Spannung →uN/v+am Verknüpfungspunkt 20 wie ein Kurzschluß. Zurleaves. The active filter 2 thus acts for this distortion Voltage → u N / v + at node 20 like a short circuit. to
Identifizierung einer komplexen Amplitude u N, einer im NetzIdentification of a complex amplitude u N , v ± one in the network
14 vorhandenen Verzerrungsspannung →uN/v+ wird mittels einer14 existing distortion voltage → u N / v + is determined using a
diskreten komplexen Fouriertransformation, die in der Identi- fizierungs-Einrichtung 30 verwirklicht wird, verwendet. Zu diesem Zweck wird in Anbetracht der Darstellung gemäß Fig. 1 der Netzspannungs-Raumzeiger →uN mit einem konjugiert komple-discrete complex Fourier transform, which is implemented in the identification device 30, is used. For this purpose, considering the representation according to FIG. 1, the mains voltage space pointer → u N is combined with a conjugate
xen Einheits-Raumzeiger →e* multipliziert, dessen Winkelge- schwindigkeit 5ω ist, und dann einem gleitenden Mittelwert- fenster zugeführt. Im Falle einer Mitsystem-Oberschwingung muß der konjugiert komplexen Einheits-Raumzeiger →e* die Win- kelgeschwindigkeit -vω haben. Das Ausgangssignal des I-Reg- lers 32 wird um +90° (Multiplikation mit +j ) gedreht und mit einem in Gegensystemrichtung drehenden Einheits-Raumzeiger e mit der Winkelgeschwindigkeit -5ω multipliziert. Im Falle einer Mitsystem-Oberschwingung muß das Ausgangssignal des I- Reglers 32 um -90° gedreht werden (Multiplikation mit -j ) und mit einem in Mitsystemrichtung drehenden Einheits-Raumzeiger e mit einer Winkelgeschwindigkeit +vω multipliziert werden. Der I-Regler 32 ändert seinen Ausgang solange, bis das Gegensystem 5. Ordnung im Netzspannungs-Raumzeiger →uN verschwun- den ist.xen multiplied the unit space vector → e *, the angular velocity of which is 5ω, and then fed to a moving average window. In the case of a co-system harmonic, the conjugate complex unit space pointer → e * must have the angular velocity -vω. The output signal of the I controller 32 is rotated by + 90 ° (multiplication by + j) and multiplied by a unit space vector e rotating in the opposite system direction by the angular velocity -5ω. In the case of a system harmonic, the output signal of the I-controller 32 must be rotated by -90 ° (multiplication by -j) and multiplied by a unit space pointer e rotating in the system direction by an angular velocity + vω. The I controller 32 changes its output until the 5th order negative system in the mains voltage space vector → u N has disappeared.
Die Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Oberschwingungs-Reglers 22, der mit einer Strombegrenzungs-Einrichtung 46 versehen ist.FIG. 4 shows the structure of a harmonic regulator 22 which is provided with a current limiting device 46.
Diese Strombegrenzungs-Einrichtung 46 weist einen Stromregelkreis 48, einen Multiplizierer 50 und eine Einrichtung 52 zurThis current limiting device 46 has a current control circuit 48, a multiplier 50 and a device 52
Bildung eines Filterstrom-Spitzenistwertes iκ auf. Der Stromregelkreis 48 besteht aus einem Vergleicher 54 und einem PI- Regler 56, der ausgangsseitig einseitig begrenzt und mit ei- nem Eingang des Multiplizierers 50 verbunden ist. Der nicht- invertierende Eingang dieses Vergleichers 54 ist mit dem Ausgang der Einrichtung 52 verknüpft, an deren Eingang ein ermittelter Filterstrom-Raumzeiger iκ ansteht. Am invertieren- den Eingang des Vergleichers 54 steht ein Filterstrom-Spit- zensollwert iκsoiι an, der in Abhängigkeit eines Stromrichter- Effektivstromwertes Imax angegeben ist. Die Einrichtung zurFormation of a filter current peak actual value i κ . The current control circuit 48 consists of a comparator 54 and a PI controller 56 which limits on the output side and with a nem input of the multiplier 50 is connected. The non-inverting input of this comparator 54 is linked to the output of the device 52, at the input of which a determined filter current space vector i κ is present. At the inverting input of the comparator 54 there is a filter current peak setpoint iκsoiι which is specified as a function of a converter effective current value I max . The facility for
Bildung des Filterstrom-Spitzenistwertes iκ weist einen Betrags-Bildner 58 und einen Mittelwert-Bildner 60 auf, der dem Betrags-Bildner 58 nachgeschaltet ist. Am Ausgang des Vergleichers 54 steht eine Abweichung des Filterstrom-Spitzenistwertes iκ von seinem Sollwert iKsoiι an, aus dem mittels des PI-Reglers 56 eine Stellgröße VP generiert wird. Diese Stellgröße VP wird mit der Ausgangsgröße des I-Reglers 32 multipliziert und einem invertierenden Eingang eines weiteren Vergleichers 62 zugeführt, an dessen nichtinvertierenden Eingang der Ausgang des Mittelwertbildners 40 der Identifizie- rungs-Einrichtung 30 und an dessen Ausgang der Eingang des I- Reglers 32 angeschlossen sind.Formation of the filter current peak actual value i κ has an absolute value generator 58 and an average value generator 60, which is connected downstream of the absolute value generator 58. At the output of the comparator 54 there is a deviation of the actual filter current peak value i κ from its target value i K soiι, from which a manipulated variable VP is generated by means of the PI controller 56. This manipulated variable VP is multiplied by the output variable of the I controller 32 and fed to an inverting input of a further comparator 62, at the non-inverting input of which the output of the mean value generator 40 of the identification device 30 and at the output of which the input of the I controller 32 are connected.
Durch diese dargestellte Ankopplung der Strombegrenzungseinrichtung 46 wird aus dem I-Regler 32 des Oberschwingungs-Reglers 22 ein PI-Regler. Durch die Stellgröße VP wird im Über- stromfall die Gegenkopplung des Oberschwingungs-Reglers 22 solange erhöht, bis der Pulsstromrichter 4 an seiner Stromgrenze arbeitet. Damit arbeitet das aktive Filter 2 in dieser Betriebsart immer wie der minimal mögliche Ohmsche Widerstand. Um zu verhindern, daß die Stellgröße VP negativ wird, d. h. aus der Gegenkopplung wird dann eine Mitkopplung, ist eine Begrenzung des PI-Reglers 56 nach unten hin auf Null notwendig . Reicht der zulässige Pulsstromrichterstrom iκ nicht aus, umThrough this coupling of the current limiting device 46 shown, the I controller 32 of the harmonic controller 22 becomes a PI controller. In the event of an overcurrent, the manipulated variable VP increases the negative feedback of the harmonic controller 22 until the pulse converter 4 operates at its current limit. In this operating mode, the active filter 2 thus always works like the minimum possible ohmic resistance. In order to prevent the manipulated variable VP from becoming negative, that is to say the negative feedback then becomes positive feedback, the PI controller 56 must be limited downwards to zero. If the permissible pulse converter current i κ is not sufficient to
-. eine V-te Oberschwingung →uN,v+ im Netzspannungs-Raumzeiger-. a Vth harmonic → u N , v + in the mains voltage space vector
u N zu eleminieren, so sorgt die Strombegrenzungs-EinrichtungTo eliminate u N , the current limiting device ensures
46 dafür, daß der Filterstrom →i κ,v+ in Phase zur Netz-46 that the filter current → i κ , v + in phase to the mains
spannungsverzerrung →uN;V±ist und der Pulsstromrichter 4 im- mer an der Stromgrenze arbeitet. Damit wirkt das aktive Filter 2 am Verknüpfungspunkt 20 für die zu bedämpfende Oberschwingung stets wie der kleinst mögliche Ohmsche Widerstand. Bei mehr als einer aktiv zu filternden Oberschwingung werden für jede zu filternde Oberschwingung ein Oberschwingungs-Regler 22 benötigt, die jeweils einen Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →ü v+ in der hier beschriebenen Art und Weisevoltage distortion → u N; V ± and the pulse converter 4 always works at the current limit. Thus, the active filter 2 at node 20 always acts as the smallest possible ohmic resistance for the harmonic to be damped. If there is more than one harmonic to be actively filtered, a harmonic controller 22 is required for each harmonic to be filtered, each of which has a partial transmission ratio space vector → ü v + in the manner described here
berechnen .to calculate .
Die Fig. 5 zeigt den Aufbau der Steuereinrichtung 24, die eine Einrichtung 64 zur Bildung eines Netzspannungs-Grund- schwingungs-Mitsystem-Raumzeigers →uN/ι+, einen SubtrahiererFIG. 5 shows the structure of the control device 24, which has a device 64 for forming a mains voltage fundamental oscillation co-system space vector → u N / ι + , a subtractor
66 und einen Multiplizierer 68, der dem Subtrahierer 66 nachgeschaltet ist, auf. Am Eingang der Einrichtung 64 steht der ermittelte Netzspannungs-Raumzeiger →uN, der ebenfalls am er- sten Eingang des Subtrahierers 66 ansteht. Der zweite Eingang des Multiplizierers 68 ist mit einem Ausgang eines Reziprok- Bildners 70 verknüpft, an dessen Eingang ein ermittelter Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc ansteht. Am Ausgang dieses Multiplizierers 68 steht der Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger üh an. -»66 and a multiplier 68, which is connected downstream of the subtractor 66. At the input of the device 64 is the determined mains voltage space vector → u N , which is also present at the first input of the subtractor 66. The second input of the multiplier 68 is linked to an output of a reciprocal generator 70, at whose input a determined intermediate circuit voltage actual value V dc is present. At the output of this multiplier 68 of the partial transmission ratio space vector is u to h. - »
Die Einrichtung 64 zur Ermittlung eines Netzspannungs-Grund- schwingungs-Mitsystem-Raumzeigers uι+ weist eingangs- und ausgangsseitig jeweils einen komplexen Multiplizierer 72 und 74 auf, die mittels eines Mittelwert-Bildners 76 miteinander verknüpft sind. Außerdem sind zwei Einheits-Raumzeiger-Bild- ner 78 und 80 vorhanden, die jeweils einen Raumzeiger →e* und e generieren, die gegenläufig mit derselben Frequenz Cö ro- tieren. Am Ausgang dieser Einrichtung 64 steht dann ein Netz- spannungs-Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeiger u N/ ι+ an, derThe device 64 for determining a mains voltage basic vibration co-system space vector u ι + has input and on the output side each have a complex multiplier 72 and 74, which are linked to one another by means of an averager 76. In addition, there are two unit space vector generators 78 and 80, each of which generates a space vector → e * and e, which rotate in opposite directions at the same frequency. At the output of this device 64 there is then a line voltage basic oscillation co-system space vector u N / ι + which
→ mittels des Subtrahierers 66 vom Netzspannungs-Raumzeiger →uN subtrahiert wird. Als Ergebnis erhält man alle in der Netz- Spannung →uN vorhandenen VerzerrungsSpannung →uN,. Nach Mul- tiplikation mit dem Reziprokwert des Zwischenkreis-Spannungs- Istwertes Vdc ergibt sich der Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger ü-→h- Dieser Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →ü bewirkt den gleichen Verzerrungsanteil uK/V+ in der Pulsstrom- richter-Ausgangsspannung →uK/ so daß keine unerwünschten Ver-→ is subtracted from the mains voltage space vector → u N by means of the subtractor 66. The result is all distortion voltage → u N , v ± present in the mains voltage → u N. After multiplication by the reciprocal of the DC link voltage actual value V d c, the partial transfer ratio space pointer ü- → h results - this partial transfer ratio space pointer → ü causes the same distortion component u K / V + in the pulse converter output voltage → u K / so that no unwanted
zerrungsströme →iκ,v+ in das aktive Filter 2 fließen. Somit wird das aktive Filter 2 nur mit einem gewünschten Filterstrom iκ,v+ beaufschlagt.Distortion currents → i κ , v - + flow into the active filter 2. The active filter 2 is thus only subjected to a desired filter current i κ , v + .
. , -
In der Fig. 6 ist der Aufbau des Gleichspannungs-Reglers 26 näher dargestellt. Dieser Gleichspannungs-Regler 26 weist eingangsseitig eine Einrichtung 82 zur Ermittlung eines Fil- terstrom-Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeigers →iκ,ι+ und ausgangsseitig zwei elektrisch in Reihe geschaltete Multipli- zierer 84 und 86 auf. Außerdem weist dieser Gleichspannungs- Regler 26 einen Zwischenkreis-Spannungs-Regelkreis 88 und einen Reziprok-Bildner 90 auf. Der Ausgang des Zwischenkreis- Spannungs-Regelkreises 88 ist mit einem zweiten Eingang des Multiplizierers 84 verknüpft, wogegen der Ausgang des Rezi- prok-Bildners 90 mit einem zweiten Eingang des Multiplizie- rers 86 verknüpft ist. Am Ausgang des Multiplizierers 86 steht ein Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →üd an.6 shows the structure of the DC voltage regulator 26 in greater detail. This DC voltage controller 26 has on the input side a device 82 for determining a filter current fundamental oscillation co-system space vector → iκ, ι + and on the output side two multipliers 84 and 86 connected in series. In addition, this DC voltage regulator 26 has an intermediate circuit voltage control circuit 88 and a reciprocal generator 90. The output of the intermediate circuit voltage control circuit 88 is linked to a second input of the multiplier 84, whereas the output of the reciprocator 90 is connected to a second input of the multiplier 84. rers 86 is linked. At the output of the multiplier 86 there is a partial transmission ratio space pointer → ü d .
Der Zwischenkreis-Spannungs-Regelkreis 88 besteht aus einem Vergleicher 92 und einem PI-Regler 94. Der invertierende Eingang des Vergleichers 92 ist mit einem Ausgang eines Verzögerungsglied 96 erster Ordnung verbunden, an dessen Eingang und am Eingang des Reziprok-Bildners 90 der ermittelte Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc ansteht. Am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 92 steht ein vorbestimmter Zwischenkreis-Spannungs-Sollwert Vdcsoii an.The intermediate circuit voltage control circuit 88 consists of a comparator 92 and a PI controller 94. The inverting input of the comparator 92 is connected to an output of a delay element 96 of the first order, at the input and at the input of the reciprocal generator 90 the intermediate circuit determined -Voltage actual value V dc is present. A predetermined intermediate circuit voltage setpoint Vdc so ii is present at the non-inverting input of the comparator 92.
Die Einrichtung 82 zur Ermittlung eines Filterstrom-Grund- schwingungs-Mitsystem-Raumzeigers i κ,ι+ ist identisch zurThe device 82 for determining a filter current fundamental oscillation co-system space vector i κ , ι + is identical to
→ Einrichtung 64 zur Ermittlung eines Netzspannungs-Grund- schwingungs-Mitsystem-Raumzeigers →uN,ι+ aufgebaut, so daß an dieser Stelle nicht mehr näher darauf eingegangen werden muß. Diese Einrichtung 82 ermittelt die Grundschwingung des Filterstromes →i K die hauptsächlich durch die Netzspannungs-→ Device 64 for determining a mains voltage basic vibration co-system space pointer → u N , ι + set up so that it is no longer necessary to go into this at this point. This device 82 determines the fundamental oscillation of the filter current → i K, which is mainly caused by the mains voltage
Grundschwingung uN+ und die Impedanz der LC-Schwingkreis- Ankopplung 12 für die Grundschwingung bestimmt wird.Fundamental vibration u N , ι + and the impedance of the LC resonant circuit coupling 12 is determined for the fundamental vibration.
Der Zwischenkreis-Spannungs-Regelkreis 88 vergleicht den geglätteten Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc mit seinem Sollwert Vcsoii und führt die Regelabweichung Δväc dem PI-Regler 94 zu. Um den Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc anzuheben, muß der Pulsstromrichter 4 netzseitig eine Grundschwingungsspannung →uκ+ in Phase zum durch die LC-Schwingkreis-The intermediate circuit voltage control circuit 88 compares the smoothed intermediate circuit voltage actual value V dc with its target value Vcsoii and feeds the control deviation Δv a c to the PI controller 94. In order to raise the DC link voltage actual value V dc , the pulse converter 4 on the network side must have a fundamental oscillation voltage → u κ , ι + in phase with the LC oscillation circuit
Ankopplung 12 fließenden Grundschwingungsström iκ+ erzeu-Coupling 12 flowing fundamental oscillation currents i κ , ι + generate
-. gen. Da die Netzspannung-Grundschwingung N+ viel größer sein wird als die Pulsstromrichter-Ausgangsspannungs-Grund- schwingung -u→κ,ι+ , kann der Grundschwingungsström -i→κ+ durch die LC-Schwingkreis-Ankopplung 12 zunächst als Strom einer-. gen. Since the mains voltage fundamental oscillation N , ι + much larger will be as the pulse converter output voltage fundamental oscillation -u → κ , ι +, the fundamental oscillation current -i → κ , ι + through the LC resonant circuit coupling 12 can initially be a current
Stromquelle betrachtet werden. Der Filterstrom-Grundschwin- gungs-Mitsystem-Raumzeiger i κ, ι+ wird analog zum Netzspan-Power source can be considered. The filter current basic vibration co-system space vector i κ , ι + is analogous to the mains voltage
→ nung-Grundschwingung-Mitsystem-Raumzeiger u N, ι+ über eine→ nung-basic vibration-co-system space vector u N , ι + over one
→ komplexe Fourieranalyse ermittelt und anschließend rücktransformiert. Nach der Rücktransformation wird durch die Multiplikation der Ausgangsgröße VdCy des Zwischenkreis-Spannungs- Regelkreises 88 mit dem Filterstrom-Grundschwingungs-Mitsy- stem-Raumzeiger →i κ+ der Pulsstromrichter-Ausgangsspannungs-→ complex Fourier analysis determined and then transformed back. After the inverse transformation, the multiplication of the output variable V dC y of the intermediate circuit voltage control loop 88 by the filter current fundamental oscillation system space pointer → i κ , ι + results in the pulse converter output voltage
Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeiger u κ, ι+ berechnet , derFundamental vibration co-system space vector u κ , ι + calculated that
→ mit dem Reziprokwert des Zwischenkreis-Spannungs-Istwertes→ with the reciprocal of the intermediate circuit voltage actual value
Vdc den Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger →üd ergibt.V dc gives the partial transfer ratio space pointer → ü d .
Weicht nun der Zwischenkreis-Spannungs-Istwert VdC von seinem Sollwert Vcsoii ab, so wird der Teilübertragungsverhältnis- Raumzeiger ü c erzeugt, der bei zu kleinem Zwischenkreis-If the intermediate circuit voltage actual value Vd C now deviates from its target value V cso ii, the partial transfer ratio space vector ü c is generated, which if the intermediate circuit
Spannungs-Istwert Vdc gleichphasig und bei zu großem Zwi- schenkreis-Spannungs-Istwert Vc gegenphasig zum Filterstrom-Actual voltage value V dc in phase and if the intermediate circuit voltage actual value V c is too large in phase opposition to the filter current
Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeiger iκ,ι+ ist. Dies hat ei- nen Pulsstromrichter-Ausgangsspannungs-Grundschwingungs-Mit- system-Raumzeiger uκ+ zur Folge, wodurch dem kapazitivenFundamental vibration co-system space vector i κ , ι + ist. This results in a pulse converter output voltage basic oscillation co-system space vector u κ , ι + , which makes the capacitive
-.-.
Speicher 6 Energie zugeführt oder entzogen wird und damit der Zwischenkreis-Spannungs-Istwert Vdc auf einen Zwischenkreis- Spannungs-Sollwert Vdcsoii geregelt wird.Storage 6 energy is supplied or withdrawn and thus the intermediate circuit voltage actual value V dc is regulated to an intermediate circuit voltage setpoint V dcs oii.
Mittels diesem erfindungsgemäßen Verfahren für einen Pulsstromrichter 4 eines aktiven Filters 2 mit einer LC- Schwingkreis-Ankopplung 12 wird erreicht, daß das aktive Fil- ter 2 am Verknüpfungspunkt 20 für die zu bedämpfenden Oberschwingungen wie ein komplexer Widerstand mit geringer Impedanz wirkt, wodurch dieses aktive Filter 2 als Senke für die in der Nachbarschaft angeschlossenen Oberschwingungserzeuger dient. Dabei verhält sich das aktive Filter 2 wie ein Ohmscher Widerstand, wodurch die Oberschwingungen bedämpft werden. Dadurch lassen sich Resonanzeffekte zwischen dem aktiven Filter 2 und dem Netz 14 vermeiden. Dieses erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf einen Pulsstromrichter 4 eines aktiven Filters 2 mit einer LC-Schwingkreisankopplung 12 beschränkt, sondern läßt sich auch auf andere Ankoppelvarianten einfach übertragen. By means of this method according to the invention for a pulse converter 4 of an active filter 2 with an LC resonant circuit coupling 12, it is achieved that the active filter ter 2 at node 20 for the harmonics to be damped acts as a complex resistor with low impedance, whereby this active filter 2 serves as a sink for the harmonic generators connected in the neighborhood. The active filter 2 behaves like an ohmic resistor, which dampens the harmonics. In this way, resonance effects between the active filter 2 and the network 14 can be avoided. This method according to the invention is not only limited to a pulse converter 4 of an active filter 2 with an LC resonant circuit coupling 12, but can also be easily transferred to other coupling variants.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Kompensation von in einem Netz (14) auftretenden Netzspannungsverzerrungen ( →uN,) mittels eines einen Pulsstromrichter (4) mit kapazitivem Speicher (6) und eine LC-Schwingkreis-Ankopplung (12) aufweisenden aktiven Filters (2) mit folgenden Verfahrensschritten:1. Method for compensating for mains voltage distortions (→ u N , v ± ) occurring in a network (14) by means of an active filter (2) having a pulse converter (4) with capacitive memory (6) and an LC resonant circuit coupling (12) ) with the following process steps:
a) Ermittlung wenigstens einer komplexen Amplitude (u N/V±) einer im Netz (14) vorhandenen Netzspannungsverzerrunga) determining at least one complex amplitude (u N / V ± ) of a mains voltage distortion present in the network (14)
( →uN,) , b) Erzeugung eines Teilübertragungsverhältnis-Raumzeigers(→ u N , v ± ), b) Generation of a partial transfer ratio space vector
v+) in Abhängigkeit dieser ermittelten komplexen Ampli- . tude (u N/v±) derart, daß diese zu Null wird, c) Ermittlung von im Netz (14) auftretenden Netzspannungsverzerrungen (→uN, .) in Abhängigkeit eines ermittelten Span- nungs-Raumzeigers ( →uN) und eines Netzspannungs-Grund- schwingungs-Mitsystem-Raumzeigers (uN/v±) ; d) Bestimmung eines Teilübertragungsverhältnis-Raumzeigers (üh) in Abhängigkeit dieser Netzspannungsverzerrungenv + ) depending on these determined complex ampli. - tude (u N / v ±) such that this becomes zero, in dependence c) determining from occurring in the network (14) mains voltage distortions (→ u N,) of a detected chip-voltage space vector (→ u N) and. a mains voltage fundamental oscillation space system space vector (u N / v ± ); d) Determination of a partial transmission ratio space vector (ü h ) as a function of this line voltage distortion
( UN,V+) und einer Zwischenkreis-Spannung (Vdc) des( U N , V + ) and an intermediate circuit voltage (V dc ) of
Pulsstromrichters (4) und e) Generierung von Steuersignalen (Si, ... , S6) für denPulse converter (4) and e) generation of control signals (Si, ..., S 6 ) for the
Pulsstromrichter (4) aus einem aus den Teilübertragungs- verhältnis-Raumzeigern ( →üv _ +/ →ü ) gebildeten Gesamtübertra- gungsverhältnis-Raumzeiger ( ü ) .Pulse converter (4) from a total transfer ratio space pointer (ü) formed from the partial transmission ratio space pointers (→ ü v _ + / → ü).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei2. The method of claim 1, wherein
f) ein Filterstrom-Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeigerf) a filter current fundamental oscillation co-system space vector
(→iκ,ι+) aus einem ermittelten Filterstrom-Raumzeiger ( →i κ) bestimmt wird, g) eine Zwischenkreis-Spannungs-Abweichung (ΔVc) eines ermittelten Zwischenkreis-Spannungs-Istwertes (Vdc) von ei- ne vorbestimmten Zwischenkreis-Spannungs-Sollwert (Vdcsoii) ermittelt wird, h) eine Zwischenkreis-Stellgröße (Vdcy) derart generiert wird, daß diese ermittelte Zwischenkreis-Spannungs-Abweichung (ΔVc) zu Null wird, i) durch Multiplikation des Filterstrom-Grundschwingungs-Mit- system-Raumzeigers (iκ+) mit der Zwischenkreis-Stell- große (Vdcy) ein Pulsstromrichter-Ausgangs-Grundschwin- gungs-Mitsystem-Raumzeiger (uκ,ι+) bestimmt wird, und(→ iκ, ι + ) is determined from a determined filter current space vector (→ i κ ), g) an intermediate circuit voltage deviation (ΔVc) of a determined intermediate circuit voltage actual value (V dc ) of a ne predetermined intermediate circuit voltage setpoint (Vdc so ii) is determined, h) an intermediate circuit manipulated variable (V dc y) is generated such that this determined intermediate circuit voltage deviation (ΔVc) becomes zero, i) by multiplying the Filter current basic oscillation co-system space vector (i κ , ι + ) with the DC link manipulated variable (Vd c y) a pulse converter output basic oscillation co-system space vector (u κ , ι +) is determined, and
—» j) wobei in Abhängigkeit dieses Pulsstromrichter-Ausgangs- spannungs-Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeigers ( →uκ+) und des Zwischenkreis-Spannungs-Sollwertes (Vdcsoii) ein- »j) where, depending on this pulse converter output voltage basic vibration basic system space vector (→ u κ , ι + ) and the intermediate circuit voltage setpoint (V d c s oii)
Teilübertragungsverhältnis-Raumzeiger (üdc) generiertPartial transfer ratio space pointer (ü dc ) generated
-» wird, der dem Gesamtübertragungsverhältnis-Raumzeiger (ü) überlagert wird.- », which is superimposed on the overall transfer ratio space pointer (ü).
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für ein aktives Filter (2), das einen Pulsstromrichter (4) mit einem kapazitiven Speicher (6) und einer Regel- und Steuereinrichtung (10) und eine LC- Schwingkreis-An- kopplung (12) aufweist, wobei diese Regel- und Steuereinrichtung (10) eine Regeleinrichtung (16) zur Bestimmung eines Gesamtübertragungsverhältnis-Raumzeiger ( ü ) mit einem nachgeschalteten Pulsweitenmodulator (18) aufweist, an dessen Ausgängen Steuersignale (Si, ..., S6) des Pulsstromrichters (4) anstehen, und wobei diese Regeleinrichtung (16) wenigstens einen Netzspannungsverzerrungs- Regler (22) und eine Steuereinrichtung (24) zur Verhinderung von unerwünschten Filterströmen aufweist, deren Ausgänge mit einer Summationsstelle (28) verknüpft sind und an deren Eingängen jeweils ein ermittelter Netzspannungs-Raumzeiger (uN) ansteht.3. Device for performing the method according to claim 1 for an active filter (2), which has a pulse converter (4) with a capacitive memory (6) and a regulating and control device (10) and an LC resonant circuit coupling ( 12), this regulating and control device (10) having a regulating device (16) for determining an overall transmission ratio space vector (ü) with a downstream pulse width modulator (18), at the outputs of which control signals (Si, ..., S 6 ) of the pulse converter (4), and wherein this control device (16) has at least one mains voltage distortion controller (22) and a control device (24) for preventing unwanted filter currents, the outputs of which are linked to a summation point (28) and at the inputs thereof a determined mains voltage space vector (u N ) is present.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , wobei die Regeleinrichtung (16) einen Gleichspannungs-Regler (26) aufweist, der aus- gangsseitig mit der Summationssteile (28) verknüpft ist und an deren Eingängen ein ermittelter Filterstrom-Raumzeiger ( →i κ) ein ermittelter Zwischenkreis-Spannungs-Ist- wert (Vdc) und ein vorbestimmter Zwischenkreis-Spannungs- Sollwert (Vdcsoii) anstehen.4. The device according to claim 3, wherein the control device (16) has a DC voltage regulator (26), which is linked on the output side to the summation parts (28) and at the inputs of which a determined filter current space vector (→ i κ ), a determined intermediate circuit voltage actual value (Vdc) and a predetermined intermediate circuit voltage setpoint (Vdcsoii) are present.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder Netzspannungsver- zerrungs-Regler (22) eingangsseitig eine Identifizierungs- Einrichtung (30) zur Ermittlung einer komplexen Amplitude (u N,) einer im Netz (14) vorhandenen Netzspannungsverzerrung (→uN|V+) mit nachgeschaltetem I-Regler (32) und ausgangsseitig zwei in Reihen geschaltete Multiplizierer5. Apparatus according to claim 3, wherein each line voltage distortion controller (22) has an identification device (30) on the input side for determining a complex amplitude (u N , V ± ) of a line voltage distortion (→ u N | V + ) with a downstream I controller (32) and two multipliers connected in series on the output side
(34, 36) aufweist, die dem I-Regler (32) nachgeschaltet sind, wobei an jedem zweiten Eingang des ersten Multipli- zierers (34) eine imaginäre Einheit (±j) und des zweiten Multiplizierers (36) ein Einheits-Raumzeiger (e) ansteht und wobei an den Eingängen der Identifizierungs-Einrichtung (30) der Netzspannungs-Raumzeiger ( →uN) und ein kon- jugiert komplexer Einheits-Raumzeiger (e*) anstehen, wo- bei die Einheits-Raumzeiger ( -e>*, →e) mit der Frequenz (ω) der Netzspannungsverzerrung ( →uN/v+) gegenläufig rotieren.(34, 36), which are connected downstream of the I controller (32), with an imaginary unit (± j) at every second input of the first multiplier (34) and a unit space pointer (36) at the second multiplier (36) e) is present and the mains voltage space pointer (→ u N ) and a conjugate complex unit space pointer (e *) are present at the inputs of the identification device (30), the unit space pointer (-e> *, → e) rotate in opposite directions with the frequency (ω) of the mains voltage distortion (→ u N / v + ).
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 , wobei die Steuereinrichtung6. The device according to claim 3, wherein the control device
(24) eine Einrichtung (64) zur Ermittlung eines Netzspan- nungs-Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeigers ( →uN+) auf- weist, der einen Vergleicher (66) mit nachgeschaltetem(24) has a device (64) for determining a mains voltage basic oscillation co-system space vector (→ u N , ι + ), which has a comparator (66) with a downstream
Multiplizierer (68) nachgeschaltet ist, wobei ein Netzspannungs-Raumzeiger ( →uN) am Eingang der Einrichtung (64) und am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers (66) ansteht und wobei der zweite Eingang des Multiplizierers (68) mit einem Ausgang eines Reziprok-Bildners (70) verknüpft ist, an dessen Eingang ein Zwischenkreis-Spannungs- Istwert (Vdc) ansteht. Multiplier (68) is connected downstream, a line voltage space vector (→ u N ) being present at the input of the device (64) and at the non-inverting input of the comparator (66), and the second input of the multiplier (68) having an output of a reciprocal Bildners (70) is linked, at whose input an intermediate circuit voltage actual value (Vd c ) is present.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Gleichspannungs- Regler (26) eingangsseitig eine Einrichtung (82) zur Ermittlung eines Filterstrom-Grundschwingungs-Mitsystem-7. The device according to claim 4, wherein the DC voltage controller (26) on the input side a device (82) for determining a filter current fundamental vibration Mitsystem-
Raumzeigers (iK;ι+), der ein Multiplizierer (84) nachge-Space pointer (i K; ι + ), which is followed by a multiplier (84)
—> schaltet ist, und einen Zwischenkreis-Spannungs-Regelkreis (88) und ausgangsseitig einen Multiplizierer (86) aufweist, dessen zweiter Eingang mit einem Ausgang eines Re- ziprok-Bildners (90) verknüpft ist, und wobei der Ausgang des Zwischenkreis-Spannungs-Regelkreises (88) mit dem zweiten Eingang des nachgeschalteten Multiplizierers (84) verknüpft ist.-> is switched, and has an intermediate circuit voltage control circuit (88) and on the output side a multiplier (86), the second input of which is linked to an output of a reciprocal generator (90), and the output of the intermediate circuit voltage - Control loop (88) is linked to the second input of the downstream multiplier (84).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 , wobei die Einrichtung8. The device according to claim 6 or 7, wherein the device
(64, 82) zur Ermittlung eines Grundschwingungs-Mitsystem- Raumzeigers (uN#ι+, iκ,ι+) eine Identifizierungs-Einrich- tung zur Ermittlung einer komplexen Amplitude (u N/1+, i. κ+) eines Grundschwingungs-Mitsystem-Raumzeigers(64, 82) for determining a basic vibration co-system space vector (u N # ι +, iκ, ι +) an identification device for determining a complex amplitude (u N / 1 + , i. Κ , ι + ) of a basic vibration co-system space vector
( →uN+, →iκ,ι+) mit nachgeschaltetem Multiplizierer (74) aufweist, wobei an den Eingängen der Identifizierungs-Ein- richtung ein ermittelter Raumzeiger ( →uN, →i κ) und ein kon- jugiert komplexer Einheits-Raumzeiger (e*) und am zweiten(→ u N , ι + , → iκ, ι + ) with a downstream multiplier (74), with a determined space pointer (→ u N , → i κ ) and a conjugate complex at the inputs of the identification device Unit space pointer (e *) and on the second
-
Eingang des Multiplizierers (74) ein Einheits-RaumzeigerInput of the multiplier (74) is a unit space pointer
(e) anstehen, wobei diese Einheits-Raumzeiger (e*, e)(e) are pending, these unit space pointers (e *, e)
→ → -» mit der Grundschwingungsfrequenz (ω) der ermittelten Raumzeiger (uN, i κ) gegenläufig rotieren.→ → - »rotate in opposite directions with the fundamental frequency (ω) of the determined space vector (u N , i κ ).
→ →→ →
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, wobei als Identifizie- rungs-Einrichtung (30) ein komplexer Multiplizierer (38,9. The device according to claim 5 or 8, wherein as the identification device (30) a complex multiplier (38,
72) mit nachgeschaltenem Mittelwertbildner (40, 76) vorge- sehen ist, wobei an den Eingängen des komplexen Multiplizierers (38, 72) ein ermittelter Raumzeiger ( →uN, →i κ) und ein konjugiert komplexer Einheits-Raumzeiger (e*) anste-72) is provided with a downstream averager (40, 76), with a determined space pointer (→ u N , → i κ ) and a conjugate complex unit space pointer (e *) at the inputs of the complex multiplier (38, 72) next
-> hen. -> hen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei dem Zwischenkreis- Spannungs-Regelkreis (88) ein Verzögerungsglied (96) erster Ordnung vorgeschaltet ist und dieser Regelkreis (88) einen PI-Regler (94) aufweist, der eingangsseitig mit ei- nem Ausgang eines Vergleichers (92) verknüpft ist, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang dieses Verzögerungsgliedes (96) verbunden ist, und wobei am Eingang dieses Verzögerungsgliedes (96) ein ermittelter Zwischenkreis-Spannungs-Istwert (Vdc) und am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers (92) ein vorbestimmter Zwischenkreis-Spannungs-Sollwert Vcsoii anstehen.10. The apparatus of claim 7, wherein the intermediate circuit voltage control circuit (88) is preceded by a delay element (96) of the first order and this control circuit (88) has a PI controller (94), the input side with an output of a comparator (92), whose inverting input is connected to the output of this delay element (96), and wherein at the input of this delay element (96) a determined intermediate circuit voltage actual value (V d c) and at the non-inverting input of the comparator (92) a predetermined intermediate circuit voltage setpoint V cso ii are present.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei als Regeleinrichtung (16) ein Mikroprozessor vorgesehen ist. 11. The device according to claim 3, wherein a microprocessor is provided as the control device (16).
PCT/DE1998/002534 1997-09-01 1998-08-27 Method and device for offsetting network voltage distortions WO1999012243A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002302498A CA2302498A1 (en) 1997-09-01 1998-08-27 Method and device for offsetting network voltage distortions
BR9812619-9A BR9812619A (en) 1997-09-01 1998-08-27 Process and device for compensating for network voltage distortions that appear on a network
EP98952523A EP1010231A1 (en) 1997-09-01 1998-08-27 Method and device for offsetting network voltage distortions
JP2000509139A JP2001515339A (en) 1997-09-01 1998-08-27 Method and apparatus for compensating network voltage distortion in a network
NO20001054A NO20001054L (en) 1997-09-01 2000-03-01 Method and apparatus for compensating mains distortions in a network

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19738125A DE19738125C2 (en) 1997-09-01 1997-09-01 Method and device for compensating for mains voltage distortions occurring in a network
DE19738125.1 1997-09-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999012243A1 true WO1999012243A1 (en) 1999-03-11

Family

ID=7840832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1998/002534 WO1999012243A1 (en) 1997-09-01 1998-08-27 Method and device for offsetting network voltage distortions

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1010231A1 (en)
JP (1) JP2001515339A (en)
BR (1) BR9812619A (en)
CA (1) CA2302498A1 (en)
DE (1) DE19738125C2 (en)
NO (1) NO20001054L (en)
WO (1) WO1999012243A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10011750A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-20 Abb Research Ltd Harmonic compensation method for generator current uses starting current regulator connected across generator output rectifier during starting of generator
SE524558C2 (en) * 2001-09-18 2004-08-24 Comsys Ab Device and method for active filters
SE0200050L (en) 2002-01-09 2003-02-25 Abb Ab Equipment and method for exchanging power with an electric power grid in a shunt coupling and using such equipment
DE102009036002A1 (en) * 2009-07-30 2011-03-03 Siemens Aktiengesellschaft Device for compensating harmonics occurring in current profiles in a high-voltage network
CN101807849B (en) * 2010-02-08 2013-10-09 海洋王照明科技股份有限公司 Switching circuit, filtering method and system thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKAGI H: "NEW TRENDS IN ACTIVE FILTERS", EPE '95: 6TH. EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS, SEVILLA, SEPT. 19 - 21, 1995, vol. & 1, no. CONF. 6, 19 September 1995 (1995-09-19), EUROPEAN POWER ELECTRONICS AND DRIVES ASSOCIATION, pages 17 - 26, XP000537486 *
RASTOGI M ET AL: "HYBRID-ACTIVE FILTERING OF HARMONIC CURRENTS IN POWER SYSTEMS", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, vol. 10, no. 4, 1 October 1995 (1995-10-01), pages 1994 - 2000, XP000558235 *
SONNENSCHEIN M ; WEINHOLD M ; ZUROWSKI R: "Shunt-connected power conditioner for improvement of power quality in distribution networks", PROCEEDINGS OF THE ICHQP. /TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON HARMONICS AND QUALITY OF POWER, 16 October 1996 (1996-10-16) - 18 October 1996 (1996-10-18), Las Vegas, NV, USA, pages 27 - 32, XP002090516 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR9812619A (en) 2000-08-22
NO20001054D0 (en) 2000-03-01
JP2001515339A (en) 2001-09-18
DE19738125C2 (en) 2001-01-25
DE19738125A1 (en) 1999-03-04
CA2302498A1 (en) 1999-03-11
NO20001054L (en) 2000-04-25
EP1010231A1 (en) 2000-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69534843T2 (en) STRUCTURE AND METHOD FOR FILTRATING AN AC POWER OUTPUT SYSTEM WITH THE ACTIVE INJECTION MODE
WO1999067868A2 (en) Hybrid filter for an alternating current network
DE102009054264A1 (en) Passive harmonic filter
WO1999012242A1 (en) Method and device for improving the quality of voltage of a secondary supply unit
WO2010136335A2 (en) Device for compensating harmonics
DE69629213T2 (en) DEVICE FOR CONTROLLING A CONTROL DEVICE FOR DAMPING VIBRATIONS IN AN ELECTRICAL PIPE
DE102009000600A1 (en) Systems and methods of a single phase full bridge boost converter
DE102010009265A1 (en) inverter
DE102012005854B4 (en) Electrical supply device
WO1999012243A1 (en) Method and device for offsetting network voltage distortions
EP3308442A1 (en) Method for computer-assisted parameterisation of a converter in an electrical grid
AT514654B1 (en) Rectifier circuit with current injection
WO1994014220A1 (en) Process and device for determining the ordinal numbers of non-characteristic harmonic currents and for compensating the same
DE202021106321U1 (en) Three-phase connection converter and its control system for standalone hybrid AC-DC microgrid operation
DE19734722C2 (en) Method and device for improving the power quality of a superimposed network
DE69820262T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE SWITCHES IN A CONTROL SYSTEM WITH A VARIABLE STRUCTURE AND CONTROLLABLE FREQUENCY
DE2046206A1 (en) Replica of an energy supply network
DE19635355C2 (en) Circuit for controlling clocked energy converters with a switching frequency that varies depending on the network
DE2159397B2 (en) DC power supply operating from AC source - achieves unity power factor by chopping rectified AC to give output with DC and double system frequency components
EP1411621A1 (en) Matching circuit for limiting reflections in connecting cables to rotating field machines
DE1537661C3 (en) Coilless inductive reactance circuit
EP2139103A2 (en) Vibration filter
EP0106022A2 (en) Method and device to discover the fundamentals of an output signal of a control device and its use in the control of a control device feeding a supply network
DE2655003C2 (en) Method and arrangement for operating a DC link converter for supplying high-speed three-phase hysteresis motors via a coupling inductance
AT521551A1 (en) Device for stabilizing and filtering interference in a multi-phase AC network

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BR CA JP NO US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998952523

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2302498

Country of ref document: CA

Ref country code: CA

Ref document number: 2302498

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998952523

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09486811

Country of ref document: US

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1998952523

Country of ref document: EP