Способ динамической компенсации искажения напряжения

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

 

Заявляемое изобретение относится, в основном, к многофазным силовым системам и устройствам переменного тока, а именно к способам поддержания постоянного уровня переменного напряжения на нагрузке, путем динамической компенсации искажений напряжения питающей сети, с целью уменьшения либо устранения существенных для различных видов нагрузки просадок и скачков напряжения.

Известно, что на различные типы электрических устройств может влиять даже незначительные искажения напряжения. К таким устройствам относятся двигатели, приводы с регулируемой скоростью, высокоинтенсивное разрядное освещение и устройства управления, а также такие устройства, как компьютеры, контакторы и программируемые логические контроллеры.

Напряжения, возникающие при искажениях питающей сети, могут оказывать значительное влияние на производственное и иное оборудование. Одиночные фазные и межфазные напряжения могут быть совершенно разными при наличии искажения напряжения, чем могут вызвать сбои в работе оборудования, а также ускорить его износ и выход из строя.

Важно учитывать, что весь технологический процесс может зависеть от чувствительности того или иного оборудования к искажениям напряжения в питающей сети, а прерывание технологического процесса может привести к значительным финансовым и временным потерям.

Различают следующие устройства, защищающие промышленное электрооборудование от провалов напряжения: маховик, статический источник бесперебойного питания (ИБП), динамический компенсатор искажений напряжения, статический компенсатор (Статком), повышающий преобразователь, активный фильтр и бестрансформаторный последовательный усилитель.

Источники бесперебойного питания имеют номинальную мощность до 1000 кВА требуют контроля состояния аккумуляторных батарей, имеют особые требования к помещению их установки. Однако из-за их большой стоимости закупки и обслуживания ИБП устанавливаются только на основных структурных объектах, в местах, где повреждения вызванные проблемами с электропитанием могут причинить значительный урон.

Динамические компенсаторы искажений напряжения (ДКИН) предназначены для устранения перенапряжений, а также провалов напряжения и представляют собой более простое и дешевое устройство защиты потребителей, чем источники бесперебойного питания, благодаря чему получили широкое применение.

Одним из основных направлений в развитии подобных устройств является усовершенствование алгоритмов их работы с повышением точности и скорости выполнения расчетов, что позволит максимально быстро определять и выполнять регулирование искажений напряжения питающей сети.

Из патента на изобретение US 5469044 от 21.11.1995; МПК H02J 3/18 известен способ регулирования напряжения линии электропередач, согласно которому, устанавливают фазовый передающий угол, используемый в работе регулятора, выполняют изменение (увеличения и уменьшения) установленного угла во всем желаемом диапазоне управления. При этом, посредством шунтирующего трансформатора, выполняют переход к неподвижной системе координат с определением фиксированных квадратурных значений напряжения питающей сети. Генерируют напряжения регулирования, включающее сигнал переменного регулирующего напряжения на основной частоте переменного тока и заданный фазовый угол, относительно напряжения питающей сети, причем упомянутое переменное регулирующее напряжение имеет заданную амплитуду.

Выполняют векторное суммирование сигналов регулируемого переменного напряжения и переменного корректирующего напряжения для генерирования объединенного сигнала напряжения добавки, последовательно с напряжением питающей сети.

Согласно описанному способу, контролер потока мощности включает в себя: шунтирующий трансформатор, установленный на входе линии питающей сети инвертор, генерирующий управляемое напряжение с управляемым фазовым углом относительно напряжения питающей сети.

Средство формирования напряжения регулирования, генерирующее напряжение регулирования при заданном фазовом угле относительно питающего напряжения, на заданной основной частоте, а также средства связи, с векторным суммированием управляемого напряжения, генерируемого переключающим преобразователем мощности, и напряжения регулирования для генерации комбинированного напряжения, добавляемого последовательно с напряжением линии питающей сети.

К недостаткам указанного способа можно отнести использование шунтирующего трансформатора, что усложняет конструкцию устройства и может привести к снижению скорости регулирования, а также привязку к основной частоте, что может привести к нестабильной работе системы при наличии отклонений в таком показателе.

Так же из патента на изобретение US 5883796 от 16.03.1999, МПК H02J 3/18, известен способ динамической компенсации искажения подаваемого на нагрузку многофазной линии электропередач, согласно которому, устройство компенсации напряжения включают в сеть между источником питания и нагрузкой, определяют разность между напряжением на нагрузке и заданным значением напряжения, формируют посредством инвертора сигнал добавки напряжения, позволяющий обеспечить напряжение на нагрузке на уровне заданного. Согласно описанному способу, сигнал напряжения, подаваемый на нагрузку в многофазных линиях электропередач, определяется значениями векторов сбалансированного напряжения на нагрузке, имеющими величины, равные величинам векторов напряжения до момента искажения напряжения питающей сети, при этом значения фазного угла векторов напряжения нагрузки приводят к значениям напряжения на грузке до момента искажения напряжения.

К недостаткам описанного способа можно отнести то, что при компенсации искажения напряжения, выполняют привязку к значениям фазного угла на нагрузке до момента искажения напряжения, что может привести снижению скорости и точности регулирования, а также требует установки дополнительного шунтирующего трансформатора с выполнением перехода к вращающейся системе координат dq.

Технической задачей на решений которой, направлено заявляемое изобретение, является реализация способа динамической компенсации искажения напряжения с увеличенной скоростью и точностью формирования корректирующих сигналов, а также с возможностью выполнения регулирования во внутреннем контуре устройства компенсации искажения напряжений, при существенных искажениях напряжения питающей сети.

Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого изобретения, заключатся в увеличении скорости и точности формирования сигналов регулирования с целью выполнения динамической компенсации искажения напряжения на нагрузке.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что при компенсации искажения напряжения, подаваемого на нагрузку:

- определяют мгновенные значения основных составляющих линейных напряжений источника питания и нагрузки;

- выполняют привязку одного из линейных напряжений нагрузки к одноименному линейному напряжению источника питания, посредством значения его фазного угла;

- формируют сигналы рассогласования между значениями фазных углов источника питания и нагрузки;

- после чего, исходя из полученных сигналов, а также сигналов рассогласования амплитудных значений линейного напряжения нагрузки и заданного значения напряжения, формируют задание для регулирования, которое реализуют посредством линейной широтно-импульсной модуляции;

- формируют сигнал напряжения рассогласования, под управлением которого, приводят величины углов между линейными напряжениями к значениям, близким к 120°, устраняя рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки;

- при существенных искажениях питающего напряжения, также осуществляют регулирование напряжения во внутреннем контуре устройства компенсации напряжения, посредством ограничения тока инвертора;

- Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими изображениями:

фиг. 1 - схема устройства динамической компенсации искажения напряжения;

фиг. 2 - блок схема алгоритма согласно способу динамической компенсации искажения напряжения.

Заявляемый способ может быть реализован на базе устройства динамической компенсации искажения напряжения, которое содержит вольтодобавочный трансформатор 1 (фиг. 1), включенный в сеть между источником питания 2 и нагрузкой 3. Подключенный к указанному трансформатору, источник напряжения вольтодобавки, представленный в виде, по меньшей мере, одного управляемого инвертора 4, соединенного, в свою очередь, с регулируемым звеном постоянного тока, включающим активный выпрямитель 5 с зарядным устройством б. Также упомянутое устройство может содержать звено 7 накопления и передачи энергии.

Описанный в изобретении способ условно можно разделить на функциональные блоки определения сигналов и выполнения расчетов. На первом этапе в блоках 8, 9 (фиг. 2), исходя из измеренных линейных напряжений питающей сети Uabcст и нагрузки Uabcнг, определяют мгновенные значения основных составляющих линейных напряжении источника питания U1ст и нагрузки U1нг. Затем, на втором этапе, в блоке 10, реализуют привязку одного из линейных напряжений нагрузки к одноименному линейному напряжению источника питания, посредством мгновенного значения его фазного угла θab1ст, и формируют сигналы рассогласования Δθab1 между мгновенными значениями фазных углов источника питания θab1ст и нагрузки θab1нг. На следующем этапе в функциональном блоке 11, исходя из полученных сигналов, а также сигналов рассогласования ΔUm амплитудных значений линейного напряжения нагрузки Umнг и заданного амплитудного значения напряжения Um, формируют задание для регулирования Uзад.шим, которое реализуют в блоке 12, посредством линейной широтно-импульсной модуляции, с обеспечением сигналов, устраняющих рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки. При этом, задание на регулирование, формируют общее для всех фаз, а регулирование реализуют отдельно по каждой фазе с формированием задания для каждого линейного напряжения, причем задания между собой линейно зависимы. Как результат, приводят величины углов между линейными напряжениями к значениям, близким к 120°, устраняя рассогласование между значениями фазных углов источника питания и нагрузки. Также, в рамках описанного способа предусмотрен этап, реализуемый в блоке 13, согласно которому, при существенных искажениях питающего напряжения, осуществляют регулирование напряжения во внутреннем контуре устройства компенсации напряжения, посредством ограничения тока инвертора Ilim.инв., до заданного значения, что позволяет устранить нежелательные пульсации тока, которые возникают во внутреннем контуре при просадках напряжения более 30%.

Реализация заявляемого способа, способствует достижению указанного технического результат, обеспечивая увеличение скорости и точности формирования сигналов регулирования за счет привязки к мгновенным значениям основных составляющих напряжения питающей сети и реализации сформированного задания, посредством линейной ШИМ, позволяющей формировать линейные напряжения с высокой точностью.

Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что заявляемый способ предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления показан посредством приведенных графических материалов, а также в описании изобретения. При этом, изобретение не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты реализации, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков раскрытых в формуле изобретения.

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



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для компенсации избыточной реактивной мощности преимущественно дальних линий электропередачи и изменения на них напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического управления режимом электросети с распределённой генерацией. Техническим результатом является обеспечение регулирования параметров векторов напряжения и упрощения алгоритма управления потоком мощности.

Использование: в области электроэнергетики, в системах управления устройств (1), выполняющих функцию симметрирования трехфазного напряжения, например тиристорно-реакторных групп (ТРГ) статических тиристорных компенсаторов (СТК) или транзисторных преобразователей в составе СТАТКОМов.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления источниками реактивной мощности, построенными на основе тиристорных преобразователей.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления источниками реактивной мощности в энергосистемах. Технический результат - уменьшение массогабаритных показателей, стоимости и увеличение кпд устройств управления емкостью управляемых конденсаторных групп.

Использование - в области электротехники. Технический результат - снижение чувствительности величины реактивного сопротивления устройства к разбросу его параметров, уменьшение массогабаритных показателей и стоимости, а также расширение областей применения устройства.

Изобретение относится к электротехнике и используется в электросистемах. На сердечнике (3) расположены две параллельные обмотки (1) и (2), в их земляные выводы включены разнонаправленные диоды (4,5), которые шунтированы выключателем (6) или тиристором(8).

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления источниками реактивной мощности в энергосистемах. Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое техническое решение, является увеличение КПД, уменьшение массогабаритных показателей и стоимости тиристорно-переключаемых конденсаторных групп.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления источниками реактивной мощности, построенными на основе тиристорных преобразователей.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях в устройствах поперечной компенсации для управления реактивной мощностью с целью уменьшения потерь электрической энергии и регулирования напряжения в местах установки данных устройств в линию электропередачи (ЛЭП).

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение постоянства выходных параметров вырабатываемой электроэнергии при работе с переменным числом подключаемых потребителей.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и надежности поддержания общей устойчивости системы местной электросети внутри заданных предельных значений, достигается за счет устройства (1) и способа для управления устойчивостью местной электросети (3).

Изобретение относится к электротехнике и касается устройства для стабилизации и регулирования параметров электрической сети и может быть использовано при решении вопросов энергосбережения в энергетике, а также для экономии электроэнергии и повышения качества ее при электропитании цехов предприятий и жилых микрорайонов.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Система электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока содержит систему внешнего и районного электроснабжения, тяговые подстанции, каналы связи, тяговую сеть и диспетчерский пункт с поездным диспетчером и энергодиспетчерами.

Изобретение относится к электротехнике и может быть реализовано в виде устройства, устанавливаемого на входе оборудования, нуждающегося в нейтрализации влияния просадок и скачков напряжения питающей сети посредством точной и плавной регулировки переменного напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности использования выходной мощности электрогенераторов переменного тока.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности и надежности сигнализации и управления в энергосети.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности и стабильности поддержания допустимого режима напряжений в распределительной сети, в которой часть территориально распределенных трансформаторных подстанций не оборудована средствами централизованного и/или локального управления (например, в процессе поэтапной модернизации сети), а также минимизация числа переключений регулятора напряжения под нагрузкой (РПН) силового трансформатора, питающего сеть, и, следовательно, повышение аппаратной надежности сети.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в многосвязных системах автоматического регулирования перераспределением потоков электроэнергии в многозвенных линиях электропередачи.

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению токов и напряжений при испытаниях и проверке источников бесперебойного питания, и может быть использовано в испытательных стендах космических аппаратов.

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

Наверх