СПОСОБ РАБОТЫ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники. В частности, оно касается способа работы схемы преобразования и устройства для осуществления способа согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.
Традиционные схемы преобразования содержат блок преобразования с множеством управляемых мощных транзисторных ключей, соединенных между собой известным образом для коммутации, по меньшей мере, двух уровней управляющего напряжения. К каждому фазному выводу блока преобразования подключен фильтр LCL. Кроме того, к блоку преобразования подключен емкостной аккумулятор энергии, который обычно состоит из одного или нескольких конденсаторов. Для работы схемы преобразования предусмотрено устройство, содержащее регулятор для образования величины активной мощности гистерезиса, величины реактивной мощности гистерезиса и заданного сектора пропускания, которое связано с управляемыми мощными транзисторными ключами с помощью схемы управления для образования управляющего сигнала на основе величины активного напряжения гистерезиса, величины реактивного напряжения гистерезиса и выбранного сектора пропускания. С помощью управляющего сигнала обеспечивается управление мощными транзисторными ключами.
Проблема, связанная с приведенной выше схемой преобразования, заключается в том, что фильтры LCL способны вызывать устойчивое искажение, т.е. нежелательные колебания выходных токов и выходных напряжений фильтров вследствие резонансных колебаний этих фильтров, как это показано на фиг.3 на примере обычной временной характеристики выходных токов фильтров. В обычно подключаемой к выходам фильтров электрической сети переменного напряжения или в случае подключения к выходам фильтров электрической нагрузки названные искажения могут вызвать повреждения или даже разрушения и в этом отношении являются в высшей степени нежелательными.
Задачей изобретения является поэтому создание способа работы схемы преобразования, с помощью которой могут активно гаситься искажения выходных токов и выходных напряжений фильтров, вызванные подключенными к схеме преобразования фильтрами LCL. Также задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого особо просто может осуществляться указанный способ. Эти задачи решаются с помощью признаков пункта 1 и пункта 9 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения приведены предпочтительные варианты развития изобретения.
Схема преобразования содержит блок преобразования с множеством управляемых мощных транзисторных ключей и фильтр LCL, подключенный к каждому фазному выводу блока преобразования. В способе работы схемы преобразования согласно изобретению мощные транзисторные ключи управляются с помощью управляющего сигнала, образуемого на основе величины активной мощности гистерезиса, величины реактивной мощности гистерезиса и выбранного сектора пропускания. Согласно изобретению величину активной мощности гистерезиса образуют на основе величины дифференциальной активной мощности с помощью первого регулятора гистерезиса, а величину дифференциальной активной мощности - вычитанием оценочной величины активной мощности и величины активной мощности затухания из величины опорной активной мощности, причем величину активной мощности затухания образуют на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания суммы произведения от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов и произведения от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов. Кроме того, величину реактивной мощности гистерезиса образуют на основе величины дифференциальной реактивной мощности с помощью второго регулятора гистерезиса, а величину дифференциальной реактивной мощности гистерезиса образуют вычитанием оценочной величины реактивной мощности и величины реактивной мощности затухания из величины опорной реактивной мощности, при этом величину реактивной мощности затухания образуют на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания разницы между произведением от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов и произведением от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов.
Через величину активной мощности затухания и величину реактивной мощности затухания предпочтительно могут быть активно погашены искажения, т.е. колебания выходных токов и выходных напряжений фильтров, в результате чего такие искажения сильно снижаются и в лучшем случае существенно подавляются. Другое преимущество способа согласно изобретению состоит в том, что не требуется подключать к соответствующему фазному выводу дискретный, громоздкий, трудоемкий и, следовательно, дорогостоящий резистор для эффективного гашения нежелательных искажений.
Устройство согласно изобретению для осуществления способа работы схемы преобразования содержит регулятор для образования величины активной мощности гистерезиса, величины реактивной мощности гистерезиса и выбранного сектора пропускания, который через схему управления соединен с управляемыми мощными транзисторными ключами для образования управляющего сигнала. Согласно изобретению регулятор содержит первый вычислительный блок для образования величины активной мощности гистерезиса, величины реактивной мощности гистерезиса и выбранного сектора пропускания, причем первый вычислительный блок содержит первый регулятор гистерезиса для образования величины активной мощности гистерезиса на основе величины дифференциальной активной мощности, второй регулятор гистерезиса для образования величины реактивной мощности гистерезиса на основе величины дифференциальной реактивной мощности и векторный преобразователь для образования выбранного сектора пропускания. Дополнительно регулятор содержит первый сумматор для образования величины дифференциальной активной мощности вычитанием оценочной величины активной мощности и величины активной мощности затухания из величины опорной активной мощности, а также второй сумматор для образования величины дифференциальной реактивной мощности вычитанием оценочной величины реактивной мощности и величины реактивной мощности затухания из величины опорной реактивной мощности. Кроме того, регулятор содержит второй вычислительный блок для образования величины активной мощности затухания и величины реактивной мощности затухания, причем величину активности мощности затухания образуют на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания суммы произведения от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов и произведения от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов. Величину реактивной мощности затухания образуют также на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания разницы между произведением от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов и произведением от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов фильтров LCL на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов фазных выводов.
Таким образом, устройство согласно изобретению для осуществления способа работы схемы преобразования может быть очень просто и дешево изготовлено, так как схемные затраты могут составлять чрезвычайно низкий уровень и для изготовления требуется лишь незначительное количество компонентов. Следовательно, с помощью этого устройства особенно просто осуществляется способ согласно изобретению.
Эти и другие задачи, преимущества и признаки настоящего изобретения поясняются в приводимом ниже подробном описании предпочтительных вариантов выполнения изобретения со ссылкой на чертеж.
Фиг.1 - вариант выполнения устройства согласно изобретению для осуществления способа работы схемы преобразования согласно изобретению,
фиг.2 - вариант выполнения седьмого вычислительного блока,
фиг.3 - обычная временная характеристика выходных токов фильтров,
фиг.4 - временная характеристика выходных токов фильтров с активным затуханием, обеспечиваемым способом согласно изобретению.
Использованные на чертеже позиции и их значения приведены в перечне позиций. В принципе на фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями. Описанные варианты выполнения приведены в качестве примеров, характеризующих предмет изобретения и не являющихся ограничительными.
На фиг.1 показан вариант выполнения устройства согласно изобретению для осуществления способа работы схемы преобразования согласно изобретению. Как изображено на этой фигуре, схема преобразования содержит блок 1 преобразования с множеством управляемых мощных транзисторных ключей, а также фильтр LCL 3, соединенный с каждым фазным выводом 2 блока 1 преобразования. В соответствии с этим каждый фильтр 3 содержит первую катушку индуктивности Lfi и вторую катушку индуктивности Lfg, а также конденсатор Cf, при этом первая катушка индуктивности Lfi фильтра подключена к соответствующему фазному выводу 2 блока преобразования, ко второй катушке индуктивности Lfg фильтра и конденсатору Cf фильтра. Кроме того, конденсаторы Cf отдельных фильтров LCL 3 соединены между собой. В качестве примера блок преобразования 1 выполнен на фиг.1 трехфазным. Следует отметить, что блок преобразования 1 может быть выполнен в виде обычного блока преобразования для подключения ≥2 уровней управляющего напряжения (многоуровневая схема преобразования) по отношению к напряжению емкостного аккумулятора 19 энергии, соединенного с блоком преобразования 1, в таком случае емкостной аккумулятор 19 энергии может быть образован любым количеством конденсаторов, которые в этом случае подключаются будучи приведенными в соответствие с соответственно выполненной частичной схемой преобразования.
Таким образом, в способе работы схемы преобразования согласно изобретению мощные транзисторные ключи блока 1 преобразования управляются с помощью управляющего сигнала, образуемого на основе величины dp активной мощности гистерезиса, величины dQ реактивной мощности гистерезиса и выбранного сектора пропускания θn. Для образования управляющего сигнала обычно применяется справочная таблица (look-up table), в которой величины dp активной мощности гистерезиса, величины dQ реактивной мощности гистерезиса и выбранные секторы пропускания неизменно соотнесены с соответствующими управляющими сигналами S, или модулятор, основанный на широтно-импульсной модуляции. Согласно изобретению величина dp активной мощности гистерезиса образуется на основе величины Pdiff дифференциальной активной мощности с помощью первого регулятора 16 гистерезиса, как показано на фиг.1. Кроме того, величина Pdiff дифференциальной активной мощности образуется вычитанием оценочной величины Р активной мощности и величины Рd активной мощности затухания из величины Pref опорной активной мощности, при этом величина Pd активной мощности затухания образуется на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания kd суммы произведения от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfα фильтров LCL 3 на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов ifiα фазных выводов и произведения от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfβ фильтров LCL 3 на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов ifiβ фазных выводов, что поясняется, в частности, приводимой ниже формулой:
Pd=kd·(iCfα·ifiα+iCfβ·ifiβ).
Величина Pref опорной активной мощности является свободно регулируемой величиной и служит заданным значением активной мощности, которая должна присутствовать на выходе фильтра LCL 3. Кроме того, величина dQ реактивной мощности гистерезиса образуется на основе величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности с помощью второго регулятора 17 гистерезиса, а величина Qdiff образуется вычитанием оценочной величины Q реактивной мощности и величины Qd реактивной мощности затухания из величины Qref опорной реактивной мощности, причем величина Qd реактивной мощности затухания образуется на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания разницы между произведением от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfβ фильтров LCL 3 на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов ifiα фазных выводов и произведением от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfα фильтров LCL 3 на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов ifiβ фазных выводов, что, в частности, выражается формулой:
Qd=kd·(iCfβ·ifiα-iCfα·ifiβ).
Величина Qref опорной реактивной мощности свободно регулируется и является задаваемым значением реактивной мощности, которая должна присутствовать на выходе фильтров LCL 3.
Следует указать, что пространственно-векторная трансформация определяется следующим образом:
,
где - комплексная величина, xα - компонента пространственно-векторной трансформации величины
и хβ - компонента β пространственно-векторной трансформации величины
. Все пространственно-векторные трансформации величин, которые упомянуты выше и которые будут упомянуты далее, получают по приведенной выше формуле.
С помощью величины Pd активной мощности затухания и величины Qd реактивной мощности затухания активно могут гаситься предпочтительно искажения, т.е. нежелательные колебания, выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров и выходных напряжений фильтров, в результате чего эти искажения сильно снижаются, в лучшем случае существенно подавляются. Другое преимущество способа согласно изобретению заключается в том, что не требуется подключать к соответствующему фазному выводу 2 дискретный, габаритный, трудоемкий и, следовательно, дорогостоящий резистор для эффективного гашения нежелательных искажений.
Как показано на фиг.1, устройство согласно изобретению для осуществления способа работы схемы преобразования согласно изобретению содержит регулятор 4, служащий для образования величины dp активной мощности гистерезиса, величины dQ реактивной мощности гистерезиса и выбранного сектора пропускания θn и соединенный через схему 5 управления с управляемыми мощными транзисторными ключами для формирования управляющего сигнала S. Схема 5 управления содержит, например, справочную таблицу (look-up table), в которой величины dp активной мощности гистерезиса, величины dQ реактивной мощности гистерезиса и выбранные секторы пропускания θn неизменно соотнесены с соответствующими управляющими сигналами S, или модулятор, основанный на широтно-импульсной модуляции. Согласно изобретению регулятор 4 содержит первый вычислительный блок 6 для образования величины dp активной мощности гистерезиса, величины dQ реактивной мощности гистерезиса и выбранного сектора пропускания θn, при этом первый вычислительный блок 6 содержит первый регулятор 16 гистерезиса для образования величины dp активной мощности гистерезиса на основе величины Pdiff дифференциальной активной мощности, второй регулятор 17 гистерезиса для образования величины dQ на основе величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности и векторный преобразователь 18 для образования выбранного сектора пропускания θn. Кроме того, регулятор 4 содержит первый сумматор 7 для образования величины Pdiff дифференциальной активной мощности путем вычитания оценочной величины Р активной мощности и величины Pd активной мощности затухания из величины Pref опорной активной мощности и второй сумматор 8 для образования величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности путем вычитания оценочной величины Q реактивной мощности и величины Qd реактивной мощности затухания из величины Qref опорной реактивной мощности. Также регулятор 4 содержит второй вычислительный блок 9 для образования величины Pd активной мощности затухания и величины Qd реактивной мощности затухания, при этом величину Pd активной мощности затухания образуют на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания kd суммы произведения от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfα фильтров LCL 3 на компоненту пространственно-векторной трансформации токов ifiα фазных выводов и произведения от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfβ фильтров LCL 3 на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов ifiβ фазных выводов, а величину Qd реактивной мощности затухания образуют на основе взвешенной регулируемым коэффициентом затухания kd разницы между произведением от умножения компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов ifiβ фильтров LCL 3 на компоненту α пространственно-векторной трансформации токов ifia фазных выводов и произведения от умножения компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfα фильтров LCL 3 на компоненту β пространственно-векторной трансформации токов ifiβ фазных выводов. В соответствии с этим очень легко и дешево может быть изготовлена установка согласно изобретению для осуществления способа работы схемы преобразования согласно изобретению, так как монтажные затраты могут поддерживаться на чрезвычайно низком уровне и, кроме того, для изготовления требуется лишь незначительное количество элементов. Следовательно, посредством этого устройства особенно просто осуществляется способ согласно изобретению.
Оценочную величину Р активной мощности и оценочную величину Q реактивной мощности образуют соответственно на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgα фильтров, компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgβ фильтров, компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLα фильтров и компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLβ фильтров, что, в частности, поясняется следующими формулами:
Р=ω·(ψLα·ifgβ-ψLβ·ifgα)
Q=ω·(ψLα·ifgα+ψLβ·ifgβ).
Для образования оценочной величины Р активной мощности и оценочной величины Q реактивной мощности регулятор 4 содержит, как показано на фиг.1, третий вычислительный блок 10, с помощью которого рассчитывают оценочную величину Р активной мощности и оценочную величину реактивной мощности Q по соответствующей приведенной выше формуле.
Компоненту α пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLα фильтров образуют на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfα фильтров и компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgα фильтров, что поясняется, в частности, следующей формулой:
ψLα=ψCfα-Lfg·ifgα.
Кроме того, компоненту β пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLβ образуют на основе компоненты β пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfβ и компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgβ фильтров, что поясняется, в частности, следующей формулой:
ψLβ=ψCfβ-Lfg·ifgβ.
Для образования компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLα фильтров и компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLβ фильтров регулятор 4 содержит, как показано на фиг.1, четвертый вычислительный блок 11, с помощью которого вычисляют компоненту α пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLα фильтров и компоненту β пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLβ фильтров по соответствующей приведенной выше формуле.
Компоненту α пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgα фильтров образуют на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации токов ifiα фазных выводов, которую получают пространственно-векторной трансформацией показанных на фиг.1 измеренных токов ifi1, ifi2, ifi3, фазных выводов, и на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfα фильтров, получаемой пространственно-векторной трансформацией показанных на фиг.1 измеренных токов iCf1, iCf2, iCf3, путем суммирования. Дополнительно компоненту β образуют пространственно-векторной трансформацией выходных токов ifgβ фильтров на основе компоненты β пространственно-векторной трансформации токов ifiβ, которую получают пространственно-векторной трансформацией показанных на фиг.1 измеренных токов ifi1, ifi2, ifi3 фазных выводов, и на основе компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfβ фильтров, которую получают пространственно-векторной трансформацией показанных на фиг.1 измеренных емкостных токов iCf1, iCf2, iCf3 фильтров, путем суммирования. Следовательно измерение выходных токов ifi1, ifi2, ifi3 фильтров может предпочтительно не проводиться, в результате чего упрощается устройство, поскольку не требуются измерительные датчики, в частности трансформаторы тока. Необходимо отметить, что пространственно-векторная трансформация измеренных токов ifi1, ifi2, ifi3 фазовых выводов и измеренных емкостных токов iCf1, iCf2, iCf3 фильтров и других подвергнутых пространственно-векторной трансформации величин может проводиться соответствующим вычислительным блоком 9, 10, 13, 14 или же отдельным, специально предусмотренным для этого блоком пространственно-векторной трансформации.
Компоненту α пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCf фильтров получают на основе текущего значения udc постоянного напряжения емкостного аккумулятора 19 энергии, соединенного с блоком 1 преобразования, на основе управляющего сигнала S и компоненты α пространственно-векторной трансформации токов ifiα фазных выводов, что поясняется приводимой ниже формулой, причем ucα означает компоненту α напряжения фазных выводов блока преобразования, образованную на основе текущего значения udc постоянного напряжения и управляющего сигнала:
.
Соответственно, компоненту β пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfβ фильтров образуют на основе текущего значения постоянного напряжения емкостного аккумулятора 19 энергии, соединенного с блоком 1 преобразования, на основе управляющего сигнала S и компоненты β пространственно-векторной трансформации токов ifiβ фазных выводов, при этом uCβα означает компоненту β напряжения фазных выводов блока преобразования 1, образованную на основе текущего значения udc постоянного напряжения и управляющего сигнала:
.
Для образования компоненты α пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfα фильтров и компоненты β пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfβ фильтров регулятор 4 на фиг.1 содержит пятый вычислительный блок 12, с помощью которого рассчитывают компоненту α пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCaα фильтров и компоненту β пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfβ фильтров по приведенной выше формуле.
Для образования уже упоминавшейся величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности дополнительно прибавляют величину Qcomp компенсирующей реактивной мощности, при этом величину Qcomp компенсирующей реактивной мощности образуют посредством фильтрования нижних частот оценочной величины QCf емкостной реактивной мощности фильтров с помощью фильтра 15 низких частот. Таким образом исключается преимущественно положение, при котором нежелательные составляющие реактивной мощности фильтров LCL 3, в частности конденсаторов Cf фильтров LCL 3, будут присутствовать на выходе фильтров LCL 3, в результате чего на выходе этих фильтров устанавливается только одна величина реактивной мощности в соответствии с заданной величиной Qref опорной реактивной мощности. Как показано на фиг.1, на второй сумматор 8 дополнительно подается величина Qcomp компенсирующей реактивной мощности. Оценочная величина QCf емкостной реактивной мощности фильтров образуется на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfα фильтров, компоненты β пространственно-векторной трансформации емкостных токов iCfβ фильтров, компоненты α пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfα фильтров и компоненты β пространственно-векторной трансформации оценочных емкостных потоков ψCfβ фильтров, что, в частности, поясняется следующей формулой:
QCf=ω·(ψCfα·iCfα+ψCfβ·iCfβ).
Для образования оценочной величины QCf емкостной реактивной мощности фильтров, как показано на фиг.1, регулятор 4 содержит шестой вычислительный блок 13, с помощью которого рассчитывается оценочная величина QCf емкостной реактивной мощности фильтров по приведенной выше формуле.
Для образования уже упоминавшейся величины Pdiff дифференциальной активной мощности дополнительно добавляют, по меньшей мере, одну величину Рh компенсирующей гармонической активной мощности при основном колебании выходных токов ifg1, ifg2, ifg3. Кроме того, для образования величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности дополнительно добавляют, по меньшей мере, одну величину Qh компенсирующей гармонической реактивной мощности при основном колебании выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров. Как показано на фиг.1, на первый сумматор 7 подается для образования величины Pdiff дифференциальной активной мощности дополнительно величина Рh компенсирующей гармонической активной мощности. Кроме того, согласно фиг.1 на второй сумматор 7 дополнительно подается для образования величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности величина Qh компенсирующей гармонической реактивной мощности. Величину Рh компенсирующей гармонической активной мощности и величину Qh компенсирующей гармонической реактивной мощности образуют на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgα фильтров, компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgβ фильтров, компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLα фильтров, компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLβ фильтров, а также на основе угла ωt основного колебания выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров. Угол ωt основного колебания формируется для вычислительных блоков 9, 10, 13, 14 и векторного преобразователя 18, как показано на фиг.1, системой фазовой автоподстройки частоты (Phase locked loop (PLL) - система ФАПЧ)). Согласно фиг.1 регулятор 4 содержит седьмой вычислительный блок 14 для образования величины Ph компенсирующей гармонической активной мощности и величины Qh компенсирующей гармонической реактивной мощности, на фиг.2 изображен вариант выполнения седьмого вычислительного блока 14. Прибавление, по меньшей мере, одной величины Ph компенсирующей гармонической активной мощности для образования величины Pdiff дифференциальной активной мощности и, по меньшей мере, одной величины для образования величины Qdiff дифференциальной реактивной мощности эффективно обеспечивает активное уменьшение высших гармоник и, следовательно, в целом их последующее снижение.
Как показано на фиг.2, сначала образуют компоненту α пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgα фильтров и компоненту β пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgβ фильтров на основе подведенных выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров путем пространственно-векторной трансформации. Затем компоненту α пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgα фильтров и компоненту β пространственно-векторной трансформации выходных токов ifgβ фильтров подвергают преобразованию Парка-Кларка, отфильтровывают низкие частоты и выдают в качестве компоненты d и компоненты q преобразования Парка-Кларка, по меньшей мере, одной требуемой выбранной высшей гармоники выходных токов ihd, ihq фильтров при основном колебании выходных токов ifg1, ifg2, ifg3. Показатель h означает h-ю высшую гармонику этой и приводимых в последующем величин, при этом h=1, 2, 3 ....
В общем виде преобразование Парка-Кларка имеет вид:
,
где: - комплексная величина, xd - компонента d преобразования Парка-Кларка величины
и xq - компонента q преобразования Парка-Кларка величины
. Предпочтительно, чтобы преобразованию Парка-Кларка подвергалось не только основное колебание комплексной величины
, но также и все возникающие высшие гармоники комплексной величины
. Как показано на фиг.2, компоненту d и компоненту q преобразования Парка-Кларка требуемой выбранной h-й высшей гармоники выходных токов ihd, ihq фильтров доводят до соответствующей задаваемой опорной величины i*hd, i*hq предпочтительно в соответствии с пропорционально-интегральной характеристикой и затем подвергают инверсному преобразованию Парка-Кларка, в результате чего получают компоненту α пространственно-векторной трансформации h-й высшей гармоники выходных токов i*hα опорных фильтров и компоненту β пространственно-векторной трансформации h-й высшей гармоники выходных токов i*hβ опорных фильтров. Наконец, величину Рh компенсирующей гармонической активной мощности и величину Qh компенсирующей гармонической реактивной мощности рассчитывают на основе компоненты α пространственно-векторной трансформации h-й высшей гармоники выходных токов i*hα опорных фильтров, компоненты β пространственно-векторной трансформации h-й высшей гармоники выходных токов i*hβ, компоненты α пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψLα фильтров и компоненты β пространственно-векторной трансформации выходных потоков ψL, что, в частности, поясняется следующими формулами:
Ph=ω·(ψLα·i*hβ-ψLβ·i*hα)
Qh=ω·(ψLα·i*hα+ψLβ·i*hβ).
На фиг.3 показана обычная временная характеристика выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров. Для иллюстрации принципа действия активного затухания, обеспечиваемого описанным выше способом согласно изобретению, на фиг.4 показана временная характеристика выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров, при этом нежелательные колебания выходных токов ifg1, ifg2, ifg3 фильтров активно гасятся, в результате чего резко снижаются искажения. Кроме того, дополнительное активное уменьшение высших гармоник с помощью описанного выше способа согласно изобретению способствует их последующему повышенному сокращению.
Все этапы способа согласно изобретению могут быть представлены в виде программного обеспечения, причем в этом случае они могут быть загружены, например, в компьютерную систему, снабженную, в частности, цифровым процессором обработки сигналов, и выполняться с помощью этой системы. Присущие этой системе запаздывания в цифровой форме, в частности при вычислениях, могут учитываться, например, путем сложения дополнительного терма с частотой ωt основного колебания при преобразовании Парка-Кларка. Кроме того, подробно описанное выше устройство согласно изобретению может быть также использовано в компьютерной системе, в частности цифровом процессоре обработки сигналов.
В целом можно заключить, что представленное, в частности, на фиг.1, выполненное согласно изобретению устройство для осуществления способа работы схемы преобразования согласно изобретению может быть реализовано очень просто и дешево, так как схемные затраты являются чрезвычайно низкими и, кроме того, для изготовления требуется лишь незначительное количество элементов. С помощью данного устройства особенно легко осуществляется способ согласно изобретению.
Перечень позиций
1 блок преобразования
2 фазный вывод блока преобразования
3 фильтр LCL
4 регулятор
5 схема управления
6 первый вычислительный блок
7 первый сумматор
8 второй сумматор
9 второй вычислительный блок
10 третий вычислительный блок
11 четвертый вычислительный блок
12 пятый вычислительный блок
13 шестой вычислительный блок
14 седьмой вычислительный блок
15 фильтр низких частот
16 первый регулятор гистерезиса
17 второй регулятор гистерезиса
18 векторный преобразователь.
1.Способработысхемыпреобразования,содержащейблок(1)преобразованиясмножествомуправляемыхмощныхтранзисторныхключейифильтрLCL(3),подключенныйккаждомуфазномувыводу(2)блока(1)преобразования,вкотороммощныетранзисторныеключиуправляютсяуправляющимсигналом(S),образуемымнаосновевеличины(d)активноймощностигистерезиса,величины(d)реактивноймощностигистерезисаивыбранногосекторапропускания(θ),отличающийсятем,чтовеличину(d)активноймощностигистерезисаобразуютнаосновевеличины(P)дифференциальнойактивноймощностиспомощьюпервогорегулятора(16)гистерезиса,чтовеличину(P)дифференциальнойактивноймощностиобразуютвычитаниемоценочнойвеличины(Р)активноймощностиивеличины(P)активноймощностизатуханияизвеличины(P)опорнойактивноймощности,причемвеличину(Р)активноймощностизатуханияобразуютнаосновевзвешеннойрегулируемымкоэффициентом(k)затуханиясуммыпроизведенияотумножениякомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуαпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводовипроизведенияотумножениякомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуβпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов,чтовеличину(d)реактивноймощностигистерезисаобразуютнаосновевеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностиспомощьювторогорегулятора(17)гистерезиса,чтовеличину(Q)дифференциальнойреактивноймощностиобразуютвычитаниемоценочнойвеличины(Q)реактивноймощностиивеличины(Q)реактивноймощностизатуханияизвеличины(Q)опорнойреактивноймощности,причемвеличину(Q)реактивноймощностизатуханияобразуютнаосновевзвешеннойрегулируемымкоэффициентом(k)затуханияразницымеждупроизведениемотумножениякомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуαпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводовипроизведениемотумножениякомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуβпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтооценочнуювеличину(Р)активноймощностииоценочнуювеличину(Q)реактивноймощностиобразуютнаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтров.23.Способпоп.2,отличающийсятем,чтокомпонентуαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)образуютнаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтровичтокомпонентуβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосновекомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров.34.Способпоп.3,отличающийсятем,чтокомпонентуαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосноветекущегозначения(u)постоянногонапряжениясоединенногосблоком(1)преобразованияемкостногоаккумулятора(19)энергии,управляющегосигнала(S)икомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводовичтокомпонентуβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосноветекущегозначения(u)постоянногонапряжениясоединенногосблоком(1)преобразованияемкостногоаккумулятора(19)энергии,управляющегосигнала(S)икомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов.45.Способпоп.1,отличающийсятем,чтодляобразованиявеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностидополнительноприбавляютвеличину(Q)компенсирующейреактивноймощности,причемвеличину(Q)компенсирующейреактивноймощностиобразуютфильтрациейнизкихчастотоценочнойвеличины(Q)емкостнойреактивноймощностифильтров.56.Способпоп.5,отличающийсятем,чтооценочнуювеличину(Q)емкостнойреактивноймощностифильтровобразуютнаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтров,компонентыαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтров.67.Способполюбомуизпп.3-6,отличающийсятем,чтодляобразованиявеличины(P)дифференциальнойактивноймощностидополнительноприбавляют,поменьшеймере,однувеличину(Р)компенсирующейгармоническойактивноймощностиприосновномколебаниивыходныхтоков(i,i,i)фильтровичтодляобразованиявеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностидополнительноприбавляют,поменьшеймере,однувеличину(Q)компенсирующейгармоническойреактивноймощностиприосновномколебаниивыходныхтоков(i,i,i)фильтров.78.Способпоп.7,отличающийсятем,чтовеличину(Р)компенсирующейгармоническойактивноймощностиивеличину(Q)компенсирующейгармоническойреактивноймощностиобразуютсоответственнонаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровиугла(ωt)основногоколебаниявыходныхтоков(i,i,i)фильтров.89.Устройстводляосуществленияспособаработысхемыпреобразования,содержащейблок(1)преобразованиясмножествомуправляемыхмощныхтранзисторныхключейифильтрLCL(3),подключенныйккаждомуфазномувыводу(2)блока(1)преобразования,приэтомустройствосодержитрегулятор(4)дляобразованиявеличины(d)активноймощностигистерезиса,величины(d)реактивноймощностигистерезисаивыбранногосекторапропускания(θ),которыйчерезсхему(5)управлениясоединенсуправляемымимощнымитранзисторнымиключамидляобразованияуправляющегосигнала(S),отличающеесятем,чторегулятор(4)содержитпервыйвычислительныйблок(6)дляобразованиявеличины(d)активноймощностигистерезиса,величины(d)реактивноймощностигистерезисаивыбранногосекторапропускания(θ),приэтомпервыйвычислительныйблок(6)содержитпервыйрегулятор(16)гистерезисадляобразованиявеличины(d)активноймощностигистерезисанаосновевеличины(P)дифференциальнойактивноймощности,второйрегулятор(17)гистерезисадляобразованиявеличины(d)реактивноймощностигистерезисанаосновевеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностиивекторныйпреобразователь(18)дляобразованиявыбранногосекторапропускания(θ),первыйсумматор(7)дляобразованиявеличины(P)дифференциальнойактивноймощностипутемвычитанияоценочнойвеличины(Р)активноймощностиивеличины(Р)активноймощностизатуханияизвеличины(P)опорнойактивноймощности,второйсумматор(8)дляобразованиявеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностивычитаниемоценочнойвеличины(Q)реактивноймощностиивеличины(Q)реактивноймощностизатуханияизвеличины(Q)опорнойреактивноймощности,второйвычислительныйблок(9)дляобразованиявеличины(P)активноймощностизатуханияивеличины(Q)реактивноймощностизатухания,причемвеличину(P)активноймощностизатуханияобразуютнаосновевзвешеннойрегулируемымкоэффициентомзатуханиясуммыпроизведенияотумножениякомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуαпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводовипроизведенияотумножениякомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуβпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов,величину(Q)реактивноймощностизатуханияобразуютнаосновевзвешеннойрегулируемымкоэффициентомзатухания(k)разницымеждупроизведениемотумножениякомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуαпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводовипроизведениемотумножениякомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтровLCL(3)накомпонентуβпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов.910.Устройствопоп.9,отличающеесятем,чторегулятор(4)содержиттретийвычислительныйблок(10)дляобразованияоценочнойвеличины(Р)активноймощностииоценочнойвеличины(Q)реактивноймощностисоответственнонаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтров.1011.Устройствопоп.10,отличающеесятем,чторегулятор(4)содержитчетвертыйвычислительныйблок(11)дляобразованиякомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтров,приэтомкомпонентуαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,акомпонентуβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосновекомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров.1112.Устройствопоп.11,отличающеесятем,чторегулятор(4)содержитпятыйвычислительныйблок(12)дляобразованиякомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтров,приэтомкомпонентуαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосноветекущегозначения(u)постоянногонапряжениясоединенногосблоком(1)преобразованияемкостногоаккумулятора(19)энергии,управляющегосигнала(S)икомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов,акомпонентуβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтровобразуютнаосноветекущегозначения(u)постоянногонапряжениясоединенногосблоком(1)преобразованияемкостногоаккумулятора(19)энергии,управляющегосигнала(S)икомпонентыβпространственно-векторнойтрансформациитоков(i)фазныхвыводов.1213.Устройствопоп.9,отличающеесятем,чтонавторойсумматор(8)подаетсядляобразованиявеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностидополнительновеличина(Q)компенсирующейреактивноймощности,приэтомвеличину(Q)компенсирующейреактивноймощностиобразуютфильтрованиемнизкихчастотфильтром(15)низкихчастотоценочнойвеличины(Q)емкостнойреактивноймощностифильтров.1314.Устройствопоп.13,отличающеесятем,чторегулятор(4)содержитшестойвычислительныйблок(13)дляобразованияоценочнойвеличины(Q)емкостнойреактивноймощностифильтровнаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформацииемкостныхтоков(i)фильтров,компонентыαпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхпотоков(ψ)фильтровикомпонентыβпространственно-векторнойтрансформацииоценочныхемкостныхпотоков(ψ)фильтров.1415.Устройствополюбомуизпп.11-14,отличающеесятем,чтонапервыйсумматор(7)подаетсядляобразованиявеличины(Р)дифференциальнойактивноймощностидополнительно,поменьшеймере,однавеличина(Р)компенсирующейгармоническойактивноймощностиприосновномколебаниивыходныхтоков(i,i,i)фильтровинавторойсумматор(7)подаетсядляобразованиявеличины(Q)дифференциальнойреактивноймощностидополнительно,поменьшеймере,однавеличина(Q)компенсирующейгармоническойреактивноймощностиприосновномколебаниивыходныхтоков(i,i,i)фильтров.1516.Устройствопоп.15,отличающеесятем,чторегулятор(4)содержитседьмойвычислительныйблок(14)дляобразованиявеличины(Р)компенсирующейгармоническойактивноймощностиивеличины(Q)компенсирующейгармоническойреактивноймощностисоответственнонаосновекомпонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхтоков(i)фильтров,компонентыαпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтров,компонентыβпространственно-векторнойтрансформациивыходныхпотоков(ψ)фильтровиугла(ωt)основногоколебаниявыходныхтоков(i,i,i)фильтров.16Способ работы преобразователя и устройство для осуществления способа
Электрическое соединительное устройство и соединитель
Пусковое устройство, по меньшей мере, для двух синхронных машин
Энергосистема
Способ и устройство для отделения налипшего материала от шаровой барабанной мельницы
Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
Способ компенсации паразитных токов в электрической системе и устройство для компенсации паразитных токов
Прямой преобразователь и система с таким прямым преобразователем
Мельница с передатчиком крутящего момента
Способ работы преобразовательной схемы и устройство для его осуществления
