RU2382467C1 - Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase - Google Patents
Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382467C1 RU2382467C1 RU2008152508/09A RU2008152508A RU2382467C1 RU 2382467 C1 RU2382467 C1 RU 2382467C1 RU 2008152508/09 A RU2008152508/09 A RU 2008152508/09A RU 2008152508 A RU2008152508 A RU 2008152508A RU 2382467 C1 RU2382467 C1 RU 2382467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- current
- phases
- currents
- equal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Способ относиться к электротехнике и может быть использован для повышения качества электроэнергии в многофазных системах энергоснабжения с нагрузками, параметры которых изменяются во времени, за счет расширения диапазона регулирования реактивной мощности, стабилизации коэффициента мощности на уровне любого заранее заданного значения, осуществляемой совместно с повышением эффективности симметрирования за счет повышения быстродействия и упрощения реализации.The method relates to electrical engineering and can be used to improve the quality of electricity in multiphase power supply systems with loads, the parameters of which vary over time, by expanding the range of reactive power regulation, stabilizing the power factor at the level of any predetermined value, carried out together with an increase in the balancing efficiency for by improving performance and simplifying implementation.
Известно устройство (1), используемое для повышения качества электрической энергии, содержащее тиристорный источник реактивной мощности, выполненный в виде тиристорного моста, в одну диагональ которого включены две обмотки управления управляемого реактора, а в другую диагональ включен резистор. Способ-аналог обладает недостатками, основными из которых являются низкая экономичность и ограниченный диапазон регулирования реактивной мощности.A device (1) is known that is used to improve the quality of electric energy, containing a thyristor source of reactive power, made in the form of a thyristor bridge, one diagonal of which includes two control windings of a controlled reactor, and a resistor is included in the other diagonal. The analogue method has disadvantages, the main of which are low profitability and a limited range of reactive power regulation.
Известен способ автоматического симметрирования напряжения на погружном асинхронном двигателе, реализованный в устройстве (2), посредством которого симметрируют напряжение на зажимах потребителя за счет регулирования сопротивления цепи питания отдельных фаз. Данный способ наиболее близок по технической сущности к заявленному и поэтому принят в качестве прототипа. Известный способ-прототип обладает недостатками, заключающимися в низком кпд и низком быстродействии. Кроме того, в способе-прототипе не предусмотрена компенсация реактивной мощности.A known method of automatically balancing the voltage on a submersible induction motor, implemented in the device (2), by means of which the voltage at the terminals of the consumer is balanced by regulating the resistance of the power supply circuit of individual phases. This method is the closest in technical essence to the claimed and therefore adopted as a prototype. The known prototype method has the disadvantages of low efficiency and low speed. In addition, the prototype method does not provide for reactive power compensation.
Задача, решаемая изобретением - повышение качества электрической энергии основной n-фазной системы путем расширения диапазона регулирования реактивной мощности, стабилизации коэффициента мощности на уровне любого заранее заданного значения, осуществляемой совместно с симметрированием, повышения эффективности которого достигают за счет увеличения быстродействия, упрощения реализации и повышения экономичности.The problem solved by the invention is to improve the quality of electric energy of the main n-phase system by expanding the range of reactive power regulation, stabilizing the power factor at the level of any predetermined value, carried out in conjunction with balancing, the efficiency of which is achieved by increasing speed, simplifying implementation and increasing efficiency .
Задача, решаемая изобретением - повышение качества электрической энергии основной n-фазной системы путем расширения диапазона регулирования реактивной мощности, повышения экономичности и стабилизации коэффициента мощности на уровне любого заранее заданного значения, осуществляемой совместно с симметрированием, повышения эффективности которого достигают за счет увеличения быстродействия и упрощения реализации.The problem solved by the invention is to improve the quality of electrical energy of the main n-phase system by expanding the range of reactive power regulation, increasing efficiency and stabilizing the power factor at the level of any predetermined value, carried out in conjunction with balancing, the efficiency of which is achieved by increasing speed and simplifying implementation .
Это достигается тем, что предложенный способ осуществляют последовательно, в два этапа, и при этом на первом этапе в основной n-фазной системе с помощью дополнительного n-фазного источника мощности стабилизируют коэффициент мощности на уровне необходимого значения посредством генерации в заданную фазу, выбранную предварительно и определенную в качестве опорной, тока, модуль и фазовый угол которого формируют предварительно таким образом, чтобы геометрическая сумма токов - генерируемого тока и тока нагрузки опорной фазы - была бы равна модулю упомянутого тока нагрузки, а фазовый угол, образованный суммарным током опорной фазы и ее напряжением, был бы равен заданному, а на втором этапе несимметричную n-фазную нагрузку симметрируют относительно тока в опорной фазе, равного суммарному току последней, путем генерации в каждую симметрируемую фазу основной n-фазной сети с помощью упомянутого n-фазного источника мощности токов, у которых предварительно формируют модуль и фазовый угол таким образом, чтобы в каждой из симметрируемых фаз геометрическая сумма соответствующего упомянутого генерируемого тока и тока, являющегося током нагрузки соответствующей фазы, была бы равна модулю суммарного тока опорной фазы, полученного геометрическим сложением в опорной фазе генерируемого в нее тока и тока ее нагрузки, а угол, образованный суммарным током опорной фазы и током, равным геометрической сумме токов в фазе, следующей по порядку за опорной, при прямом чередовании фаз, а также между суммарными токами соседних (n-1) симметрируемых фаз, был бы равен 360/n эл. градусов. Выбор опорной фазы осуществляют в зависимости от сочетания комплексных нагрузок отдельных фаз n-фазной сети. В качестве опорной выбирают либо фазу с током нагрузки, близким к среднему, либо наименее нагруженную фазу.This is achieved by the fact that the proposed method is carried out sequentially, in two stages, and at the same time, in the first stage in the main n-phase system using an additional n-phase power source, the power factor is stabilized at the level of the required value by generating in a predetermined phase, selected previously and defined as a reference current, the module and the phase angle of which are preliminarily formed so that the geometric sum of the currents — the generated current and the load current of the reference phase — is equal to ull of the aforementioned load current, and the phase angle formed by the total current of the reference phase and its voltage would be equal to the specified one, and in the second stage, the asymmetric n-phase load is balanced with respect to the current in the reference phase equal to the total current of the latter, by generating into each symmetrized phase the main n-phase network with the help of the mentioned n-phase power source of currents in which the module and the phase angle are preliminarily formed so that in each of the phases being balanced the geometric sum of the corresponding of the generated current and the current, which is the load current of the corresponding phase, would be equal to the modulus of the total current of the reference phase obtained by geometrical addition in the reference phase of the current generated in it and the current of its load, and the angle formed by the total current of the reference phase and the current equal to the geometric sum currents in the phase following the reference order, with direct phase rotation, and also between the total currents of adjacent (n-1) symmetrized phases, would be equal to 360 / n el. degrees. The choice of the reference phase is carried out depending on the combination of the complex loads of the individual phases of the n-phase network. Either a phase with a load current close to the average or the least loaded phase is chosen as the reference one.
Суть способа определяется следующим. Как известно, для большинства потребителей переменного тока нормальная их работа связана с потреблением реактивной мощности. При этом факт потребления реактивной мощности связан с увеличением потерь электроэнергии в элементах энергоснабжения, обладающих реактивным сопротивлением, по которым осуществляется ее транзит, а также увеличением потерь напряжения на зажимах потребителя. То обстоятельство, что колебание реактивной мощности, необходимое для нормальной работы потребителя, можно сосредоточить в специальном контуре, освободив от нее полностью или частично питающий контур энергосистемы, привело к созданию ряда способов компенсации реактивной мощности.The essence of the method is determined by the following. As you know, for most AC consumers, their normal operation is associated with the consumption of reactive power. At the same time, the fact of reactive power consumption is associated with an increase in electric energy losses in power supply elements having reactance through which it is transited, as well as an increase in voltage losses at the consumer terminals. The fact that the fluctuation of reactive power necessary for the normal operation of the consumer can be concentrated in a special circuit, having completely or partially removed the power circuit of the power system, it has led to the creation of a number of methods for compensating reactive power.
В основе предлагаемого способа компенсации реактивной мощности в n-фазной системе заложен принцип, согласно которому необходимую потребителю реактивную мощность на первом этапе компенсируют только в одной фазе, выбранной в качестве опорной, доводя при этом коэффициент мощности до необходимой величины. Последнее осуществляют с помощью дополнительного n-фазного источника мощности посредством генерации в опорную фазу тока с необходимым модулем и фазовым углом. Недостающую реактивную мощность в остальных (n-1) фазах компенсируют, симметрируя последние относительно тока опорной фазы. Кроме того, в некоторых случаях, когда предварительно, в зависимости от сочетания комплексных нагрузок отдельных фаз, в качестве опорной выбирается одна из фаз - либо фаза с током нагрузки, близким к среднему, либо наименее нагруженная фаза, мощность, отбираемая от n-фазной симметрируемой системы, является оптимальной.The proposed method for reactive power compensation in the n-phase system is based on the principle that the reactive power needed by the consumer at the first stage is compensated only in one phase selected as the reference phase, bringing the power factor to the required value. The latter is carried out using an additional n-phase power source by generating current in the reference phase with the necessary module and phase angle. The missing reactive power in the remaining (n-1) phases is compensated by balancing the latter with respect to the current of the reference phase. In addition, in some cases, when, depending on the combination of the complex loads of the individual phases, one of the phases is selected as the reference phase, either a phase with a load current close to the average or the least loaded phase, the power taken from the n-phase balanced system is optimal.
На чертеже представлена схема, поясняющая сущность заявляемого способа. На схеме введены следующие обозначения:The drawing shows a diagram explaining the essence of the proposed method. The following notation is introduced in the diagram:
1 - основная n-фазная система питания1 - main n-phase power system
2 - несимметричная нагрузка2 - unbalanced load
3, 4, 5 - датчики формы тока фаз3, 4, 5 - phase current shape sensors
6 - первый фазосдвигающий блок6 - the first phase-shifting unit
7 - второй фазосдвигающий блок7 - second phase-shifting unit
8 - первый блок формирования разностных сигналов8 - the first block generating differential signals
9 - дополнительный источник мощности9 - additional power source
10 - логический блок анализа опорной фазы10 - logical block analysis of the reference phase
11 - датчик опорной фазы11 - reference phase sensor
12 - третий фазосдвигающий блок12 - the third phase-shifting unit
13 - блок формирования заданного фазового угла13 - block forming a given phase angle
14 - второй блок формирования разностного сигнала14 - the second block generating the differential signal
Предлагаемый способ рассмотрен на примере трехфазной системы и осуществляется следующим образом.The proposed method is considered as an example of a three-phase system and is carried out as follows.
Предварительно в зависимости от ситуации (в зависимости от соотношения комплексов нагрузок) в качестве опорной выбирается одна из фаз - либо фаза с током нагрузки, близким к среднему, либо наименее нагруженная фаза, и в дальнейшем симметрирование осуществляется относительно последней. На первом этапе осуществления способа в зависимости от постановки задачи симметрирования логическим блоком анализа заданной фазы 10 посредством сравнения токов отдельных фаз из них выбирается опорная фаза - либо фаза с током нагрузки, близким к среднему, либо наименее нагруженная фаза. При этом на группу информационных входов блока 10 с выходов датчиков формы тока фаз 3, 4 и 5 поступают сигналы, пропорциональные форме сигналов тока фаз трехфазной симметрируемой системы. На выходе блока 10 формируются управляющие сигналы запрета (разрешения) работы отдельных модулей. Отсутствие сигналов запрета на отдельных выходах блока 10 равносильно присутствию на последних сигналов разрешения. Сигналы запрета (разрешения) поступают, в том числе, и на управляющие входы датчика опорной фазы 11, на информационные входы которого поступают сигналы, пропорциональные напряжениям питающих фаз. В блоке 11 из напряжений питающих фаз формируют эталонные сигналы тока, которые имеют нулевой сдвиг по отношению к своим напряжениям и имитируют чисто активную форму нагрузки. Ввиду того что поступающие с выхода блока 10 сигналы запрета (разрешения) блокируют в блоке 11 сигналы всех фаз, кроме опорной, на выходе последнего присутствует только один сигнал - сформированный эталонный сигнал опорной фазы. Допустим, предварительно определили, что симметрирование будет происходить относительно наименее нагруженной фазы, т.е. фазы с минимальным током нагрузки, и посредством блока 10 было определено, что это фаза «А». Таким образом, начало первого этапа осуществления предложенного способа для рассматриваемого примера завершается выбором опорной фазы «А», в которой ток нагрузки является минимальным, и формированием соответствующего ей эталонного сигнала тока. Далее, посредством третьего фазосдвигающего блока 12 и блока формирования заданного фазового угла 13 задают фазовый угол эталонного сигнала и таким образом формируют необходимый коэффициент мощности основной трехфазной системы. Затем посредством второго блока разностного сигнала 14 из сигнала, пропорционального току опорной фазы, и скорректированного эталонного сигнала формируют разностный сигнал. При этом на первую группу информационных входов блока 14 поступают сигналы с выходов датчиков 3, 4 и 5, на вторую группу информационных входов последнего поступают сформированные и, при необходимости, скорректированные эталонные сигналы токов, пропорциональные напряжениям питающих фаз, а на управляющие входы блока 14- сигналы запрета (разрешения), поступающие с выхода блока 10. Но ввиду того, что в блоке 14, как и в блоке 11, сигналы запрета (разрешения), поступающие с выхода блока 10, блокируют сигналы всех фаз, кроме опорной, на выходе блока 14 присутствует только один сигнал - разностный сигнал, являющийся результатом сравнения сигнала, пропорционального току опорной фазы, и скорректированного при необходимости эталонного сигнала. В общем случае, эталонный сигнал может и не корректироваться по фазе, тогда будет достигнуто значение коэффициента мощности, равное единице, что будет соответствовать чисто активной нагрузке опорной фазы. В данном случае, на выходе блока 14 присутствует разностный сигнал, сформированный из эталонного сигнала опорной фазы «А» и сигнала, поступающего с блока 3, пропорционального току фазы «А». С выхода блока 14 сформированный разностный сигнал, являющийся сигналом управления, поступает на управляющий вход, соответствующий фазе «А», цепи управления дополнительного источника мощности 9, посредством которого подается в опорную фазу «А». Таким образом, в результате последовательности действий, произведенных в соответствии с первым этапом заявленного способа, осуществляется регулируемая компенсация реактивной мощности в опорной фазе. При этом таким образом задается коэффициент мощности для всей основной симметрируемой трехфазной системы.Preliminarily, depending on the situation (depending on the ratio of the load complexes), one of the phases is selected as the reference phase - either a phase with a load current close to the average, or the least loaded phase, and then symmetrization is carried out relative to the latter. At the first stage of the method implementation, depending on the statement of the problem of balancing by the logic analysis unit of the given phase 10, by comparing the currents of the individual phases, a reference phase is selected from them - either a phase with a load current close to the average or the least loaded phase. In this case, the group of information inputs of block 10 from the outputs of the phase current sensors of phases 3, 4 and 5 receives signals proportional to the shape of the current signals of the phases of the three-phase balanced system. At the output of block 10, control signals for prohibiting (allowing) the operation of individual modules are generated. The absence of prohibition signals at the individual outputs of block 10 is equivalent to the presence of resolution signals at the last. Prohibition (permission) signals are received, including, at the control inputs of the reference phase sensor 11, the information inputs of which receive signals proportional to the voltages of the supply phases. In block 11, reference current signals are generated from the supply phase voltages, which have a zero shift with respect to their voltages and simulate a purely active form of the load. Due to the fact that the prohibition (permission) signals coming from the output of block 10 block all phase signals except the reference signal in block 11, there is only one signal at the output of the latter — the generated reference signal of the reference phase. Suppose, it was previously determined that symmetrization will occur relative to the least loaded phase, i.e. phase with a minimum load current, and by means of block 10 it was determined that this is phase "A". Thus, the beginning of the first stage of the implementation of the proposed method for the considered example ends with the selection of the reference phase "A", in which the load current is minimal, and the formation of the corresponding current reference signal. Further, by means of the third phase-shifting unit 12 and the unit for generating the predetermined phase angle 13, the phase angle of the reference signal is set and thus the necessary power factor of the main three-phase system is formed. Then, by means of the second block of the difference signal 14, a difference signal is formed from the signal proportional to the current of the reference phase and the adjusted reference signal. At the same time, signals from the outputs of sensors 3, 4, and 5 are sent to the first group of information inputs of block 14, the generated and, if necessary, corrected standard current signals proportional to the voltage of the supply phases are supplied to the second group of information inputs of the last, and the control inputs of block 14 prohibition (permission) signals coming from the output of block 10. But in view of the fact that in block 14, like in block 11, the prohibition (permission) signals coming from the output of block 10 block the signals of all phases, except the reference, at the output of the block 14 persons there is only one signal — the difference signal, which is the result of comparing the signal proportional to the current of the reference phase and the reference signal adjusted if necessary. In the general case, the reference signal may not be corrected in phase, then a power factor of one will be achieved, which will correspond to the purely active load of the reference phase. In this case, at the output of block 14, there is a difference signal generated from the reference signal of the reference phase “A” and the signal from block 3 proportional to the current of phase “A”. From the output of block 14, the generated differential signal, which is a control signal, is fed to the control input corresponding to phase "A" of the control circuit of an additional power source 9, through which it is supplied to the reference phase "A". Thus, as a result of the sequence of actions performed in accordance with the first stage of the claimed method, an adjustable compensation of reactive power in the reference phase is carried out. In this way, a power factor is set for the entire main symmetrical three-phase system.
Далее, в соответствии со вторым этапом реализации заявленного способа осуществляется симметрирование трехфазной системы относительно опорной, минимально нагруженной фазы «А», в которой задан коэффициент мощности основной трехфазной системы, т.е. суммарный ток в опорной фазе имеет заданный фазовый сдвиг относительно своего напряжения. Как уже было показано, в соответствии с первым этапом реализации заявленного способа на выходе блока 10 формируются управляющие сигналы запрета (разрешения) работы блоков и модулей, обуславливающих функциональный выбор предварительно заданной опорной фазы. Кроме этого, эти же управляющие сигналы обуславливают выбор фазы, в которой посредством дополнительного источника 9 осуществляется управляемая компенсация реактивной мощности, и таким образом задается коэффициент мощности всей системы. Для случая рассматриваемого примера в качестве опорной фазы выбирается минимально нагруженная фаза «А». Далее необходимо отметить, что в соответствии со вторым этапом реализации заявленного способа посредством этих же управляющих сигналов запрета (разрешения), сформированных блоком 10, обеспечивается логическая привязка осуществляемой функции симметрирования в трехфазной системе к предварительно заданной опорной фазе. При этом с выхода блока 10 управляющие сигналы запрета (разрешения) поступают в том числе на группу управляющих входов отдельных модулей логического блока формирования разностных сигналов 8. Блоки 6, 7, участвующие в формировании сигнала на выходе блока 8, состоят из модулей, относящихся к какой-то определенной фазе. Так, например, модули 6.1 и 7.1 относятся к фазе «А», модули 6.2 и 7.2 - к фазе «В», модули 6.3 и 7.3 - к фазе «С». В блоке 7 сигналы, пропорциональные токам фаз «А», «В» и «С», сдвигаются на угол, равный 180 эл. градусам (инвертируются), по отношению к сигналам на выходах блоков 3, 4 и 5. Блок 6, в общем случае, состоит из n×2 -фазосдвигающих цепочек - на каждую фазу по 2 (в каждый модуль входят по 2 фазосдвигающие цепочки). В работе постоянно задействованы только две из них, т.е. только один определенный модуль. Пара таких цепочек или модуль, в который они входят, активируются в зависимости от того, какая из фаз выбирается в качестве опорной. Каждой парой фазосдвигающих цепочек сигнал, пропорциональный сигналу тока опорной фазы, в общем случае сдвигается соответственно на угол , где m - порядковый номер фазы, следующей за опорной при прямой последовательности чередования фаз, n - количество фаз в системе. В данном случае одной из цепочек отдельного модуля упомянутый сигнал сдвигается соответственно на 120, другой - на 240 эл. градусов, в зависимости от порядкового номера фазы, следующей за опорной, при прямом чередовании фаз, для симметрирования которых он будет использован. С выхода блока 6 сигналы, пропорциональные току опорной, наименее нагруженной фазы, и сдвинутые на 120 и 240 эл. градусов соответственно, поступают на первую группу информационных входов блока формирования разностных сигналов 8, на вторую группу информационных входов которого поступают сигналы, пропорциональные форме токов нагрузок симметрируемых фаз, сформированные в датчиках формы тока фаз 3, 4 и 5 и проинвертируемые на 180 эл. градусов вторым фазосдвигающим блоком 7. Блок 8 также, в общем случае, состоит из n×2 суммирующих цепочек. При этом постоянно в работе задействованы только две из них, относящиеся к соответствующим фазам. Так, для данного случая сдвинутый на 120 эл.градусов сигнал фазы «А» может взаимодействовать (суммироваться) только с сигналом фазы «В», проинвертированным на 180 эл. градусов, сдвинутый на 240 эл. градусов сигнал фазы «А» может суммироваться только с сигналом фазы «С», проинвертированным на 180 эл. градусов, и т.д., согласно логике работы схемы и принципу заявляемого способа. При этом выбор пар цепочек блока 8 или, что-то же самое, модуля, в который они входят, осуществляется управляющими сигналами, поступающими от блока 10, в зависимости от выбранной опорной фазы.Further, in accordance with the second stage of the implementation of the claimed method, the three-phase system is balanced with respect to the reference, minimally loaded phase “A”, in which the power factor of the main three-phase system is set, i.e. the total current in the reference phase has a predetermined phase shift relative to its voltage. As has already been shown, in accordance with the first stage of the implementation of the claimed method, control signals for prohibiting (allowing) the operation of blocks and modules, which determine the functional choice of a predefined reference phase, are generated at the output of block 10. In addition, these same control signals determine the phase in which controlled compensation of reactive power is carried out by means of an additional source 9, and thus the power factor of the entire system is set. For the case of the considered example, the minimum loaded phase “A” is selected as the reference phase. Further, it should be noted that in accordance with the second stage of the implementation of the claimed method, by means of the same control signals of prohibition (permission) generated by block 10, a logical linking of the symmetrization function in the three-phase system to a predetermined reference phase is provided. At the same time, from the output of block 10, the control signals of the prohibition (permission) are received, including the group of control inputs of the individual modules of the logic block for generating differential signals 8. The blocks 6, 7 involved in the formation of the signal at the output of block 8 consist of modules related to which a certain phase. So, for example, modules 6.1 and 7.1 belong to phase “A”, modules 6.2 and 7.2 to phase “B”, modules 6.3 and 7.3 to phase “C”. In block 7, the signals proportional to the currents of the phases "A", "B" and "C" are shifted by an angle equal to 180 el. degrees (inverted), in relation to the signals at the outputs of blocks 3, 4 and 5. Block 6, in the general case, consists of n × 2 phase-shifting chains - 2 for each phase (2 phase-shifting chains are included in each module). Only two of them are constantly involved in the work, i.e. only one specific module. A pair of such chains or the module into which they enter is activated depending on which of the phases is chosen as the reference. With each pair of phase-shifting chains, a signal proportional to the current signal of the reference phase is generally shifted by an angle, respectively , where m is the sequence number of the phase following the reference one in the direct sequence of phase rotation, n is the number of phases in the system. In this case, one of the chains of a separate module, the signal is shifted by 120, respectively, the other - by 240 el. degrees, depending on the sequence number of the phase following the reference, with a direct alternation of phases for which it will be used to balance. From the output of block 6, signals proportional to the current of the reference, least loaded phase, and shifted by 120 and 240 e. degrees, respectively, are fed to the first group of information inputs of the differential signal generating unit 8, to the second group of information inputs of which signals are proportional to the shape of the load currents of the phases being balanced, formed in phase current sensors of phases 3, 4 and 5 and inverted by 180 e. degrees by the second phase-shifting block 7. Block 8 also, in the general case, consists of n × 2 summing chains. At the same time, only two of them related to the corresponding phases are constantly involved in the work. So, for this case, the phase “A” signal shifted by 120 electrical degrees can interact (add up) only with the phase “B” signal, inverted by 180 electronic degrees. degrees shifted by 240 e. degrees the signal of phase "A" can only be summed with the signal of phase "C", inverted by 180 el. degrees, etc., according to the logic of the circuit and the principle of the proposed method. In this case, the choice of pairs of chains of block 8 or, equivalently, the module into which they enter is carried out by control signals coming from block 10, depending on the selected reference phase.
Логика взаимодействия упомянутых выше блоков состоит в следующем. При задании в качестве опорной фазы «А» на выходе блока 10 формируется комбинация сигналов, обозначающих запрет модулей 8.2 и 8.3. Таким образом, в работе остается единственный модуль 8.1, на выходе которого присутствуют два сигнала, один из которых является суммой сдвинутого на 120 эл. градусов сигнала опорной фазы «А», и проинвертированного на 180 эл. градусов сигнала фазы «В», а второй - суммой сдвинутого на 240 эл. градусов сигнала опорной фазы «А», и проинвертированного на 180 эл. градусов сигнала фазы «С». Таким образом, на выходе блока 8 формируются сигналы, пропорциональные векторной разности сигнала опорной, минимально нагруженной фазы «А» и сигналов нагрузки симметрируемых фаз «В» и «С». Данные две пары векторных разностей токов и являются сформированными сигналами, используемыми для симметрирования фаз, геометрическая сумма которых и токов нагрузки каждой из соответствующих фаз и дает токи, пропорциональные току опорной фазы, а фазовый угол, образованный упомянутой геометрической суммой токов и суммарным током опорной фазы, а также между суммарными токами соседних симметрируемых фаз, составляет 120 эл. градусов. Таким образом, мы получаем полностью симметричную систему сформированных сигналов токов, пропорциональных токам симметрируемой трехфазной системы, относительно минимально нагруженной фазы «А» с заданным коэффициентом мощности. С выхода блока 8 сформированные сигналы управления поступают на управляющие входы, соответствующие симметрируемым фазам «В» и «С», цепей управления дополнительного источника мощности 9, посредством которого подаются в симметрируемые фазы. В качестве источника 9 может быть использована например, система с двойным преобразованием энергии, включающая ШИМ-выпрямитель, ШИМ-инвертор и содержащая промежуточное звено постоянного тока. С выхода блока 8 сформированные сигналы управления поступают на управляющие входы, соответствующие симметрируемым фазам «В» и «С», цепей управления дополнительного источника мощности 9, посредством которого подаются в симметрируемые фазы. В случае если в результате анализа соотношения комплексов нагрузок установлено, что симметрирование будет происходить относительно фазы, ток которой близок к среднему по отношению к токам других фаз, то она определяется в качестве опорной, логика реализации способа симметрирования при этом остается такой же, как и в случае с минимально нагруженной фазой.The logic of interaction of the above blocks is as follows. When you set the reference phase "A" at the output of block 10, a combination of signals is formed, indicating the prohibition of modules 8.2 and 8.3. Thus, the only 8.1 module remains in operation, at the output of which there are two signals, one of which is the sum shifted by 120 el. degrees of the signal of the reference phase "A", and inverted by 180 e. degrees of the “B” phase signal, and the second - the sum shifted by 240 e. degrees of the signal of the reference phase "A", and inverted by 180 e. degrees of a signal of phase "C". Thus, at the output of block 8, signals are proportional to the vector difference of the signal of the reference, minimally loaded phase “A” and the load signals of the symmetrized phases “B” and “C”. These two pairs of vector current differences are the generated signals used to balance the phases, the geometric sum of which and the load currents of each of the corresponding phases gives currents proportional to the current of the reference phase, and the phase angle formed by the said geometric sum of currents and the total current of the reference phase, and also between the total currents of the neighboring symmetrized phases, is 120 e. degrees. Thus, we obtain a completely symmetric system of generated current signals proportional to the currents of the symmetrical three-phase system, relative to the minimally loaded phase "A" with a given power factor. From the output of block 8, the generated control signals are supplied to the control inputs corresponding to the symmetrized phases "B" and "C" of the control circuits of the additional power source 9, through which they are fed into the symmetrized phases. As the source 9 can be used, for example, a system with double energy conversion, including a PWM rectifier, a PWM inverter and containing an intermediate DC link. From the output of block 8, the generated control signals are supplied to the control inputs corresponding to the symmetrized phases "B" and "C" of the control circuits of the additional power source 9, through which they are fed into the symmetrized phases. If, as a result of the analysis of the ratio of the load complexes, it was established that the balancing will occur relative to the phase whose current is close to the average with respect to the currents of other phases, then it is determined as the reference one, the logic of the implementation of the balancing method remains the same as in case with minimally loaded phase.
Таким образом, в результате поэтапной последовательности действий, произведенных в соответствии с заявленным способом, посредством дополнительного источника мощности в основной n-фазной сети производится компенсация реактивной мощности, осуществляемая на уровне любого предварительно заданного значения, совместно с симметрированием системы, относительно фазы, предварительно выбранной в качестве опорной - либо минимально нагруженной фазы, либо фазы с током нагрузки, близким к среднему. При этом повышения качества электрической энергии основной n - фазной системы при использовании заявленного способа добиваются путем расширения диапазона регулирования реактивной мощности, стабилизации коэффициента мощности на уровне любого заранее заданного значения, осуществляемой совместно с повышением эффективности симметрирования многофазной системы за счет повышения быстродействия, упрощения реализации и повышения экономичности.Thus, as a result of a phased sequence of actions performed in accordance with the claimed method, reactive power compensation is carried out by means of an additional power source in the main n-phase network, carried out at the level of any preset value, together with balancing the system, relative to the phase previously selected in as a reference, either a minimally loaded phase or a phase with a load current close to the average. At the same time, improving the quality of electric energy of the main n-phase system using the claimed method is achieved by expanding the range of reactive power regulation, stabilizing the power factor at the level of any predetermined value, carried out together with increasing the efficiency of balancing the multiphase system by increasing speed, simplifying implementation and increasing profitability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. А.С. СССР №1823072, Бюл. №23, 23.06.1993, Кл. Н02J 3/18, 3/26, 1993.1. A.S. USSR No. 1823072, Bull. No. 23, 06/23/1993, Cl. H02J 3/18, 3/26, 1993.
2. А.С. СССР №562038, Бюл. №22, 14.07.1977, Кл. Н02J 3/26, 1977.2. A.S. USSR No. 562038, Bull. No. 22, 07/14/1977, Cl. H2O 3/26, 1977.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008152508/09A RU2382467C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008152508/09A RU2382467C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2382467C1 true RU2382467C1 (en) | 2010-02-20 |
Family
ID=42127219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008152508/09A RU2382467C1 (en) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2382467C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU562038A1 (en) * | 1974-04-29 | 1977-06-15 | Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им. И.Г.Есьмана | Device for balancing voltage on a submersible asynchronous motor |
| RU2006136C1 (en) * | 1992-02-11 | 1994-01-15 | Тутубалин Евгений Леонидович | Reactive power regulation procedure |
| US5726504A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-10 | Pecukonis; Joseph P. | Apparatus and method for adaptively canceling harmonic currents in a power line |
| RU2126580C1 (en) * | 1993-08-19 | 1999-02-20 | Асеа Браун Бовери АГ | Method for controlling reactive power fluctuations in electric circuits and reactive- power compensator implementing it |
-
2008
- 2008-12-29 RU RU2008152508/09A patent/RU2382467C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU562038A1 (en) * | 1974-04-29 | 1977-06-15 | Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им. И.Г.Есьмана | Device for balancing voltage on a submersible asynchronous motor |
| RU2006136C1 (en) * | 1992-02-11 | 1994-01-15 | Тутубалин Евгений Леонидович | Reactive power regulation procedure |
| RU2126580C1 (en) * | 1993-08-19 | 1999-02-20 | Асеа Браун Бовери АГ | Method for controlling reactive power fluctuations in electric circuits and reactive- power compensator implementing it |
| US5726504A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-10 | Pecukonis; Joseph P. | Apparatus and method for adaptively canceling harmonic currents in a power line |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5212630A (en) | Parallel inverter system | |
| Pathak et al. | Control of wind-diesel microgrid using affine projection-like algorithm | |
| EP2479868A1 (en) | Method and apparatus for controlling voltages over series-connected dc power supplies | |
| Jha et al. | Control of ILC in an autonomous AC–DC hybrid microgrid with unbalanced nonlinear AC loads | |
| EP0610058B1 (en) | Device for suppressing voltage fluctuation and higher harmonics | |
| Mahmud et al. | Sliding mode duty cycle control with current balancing algorithm for an interleaved buck converter‐based PV source simulator | |
| RU2382467C1 (en) | Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase | |
| RU2390903C1 (en) | Method of automatic adjustment of currents of multi-phase system as to one of phases at combined power takeoff | |
| RU2393610C1 (en) | Method of automatic balancing adjustment of currents in multi-phase system by specified phase | |
| RU2382470C1 (en) | Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by specified phase and combined power extraction | |
| JP7305594B2 (en) | power converter | |
| Antchev | Classical and recent aspects of active power filters for power quality improvement | |
| RU2390902C1 (en) | Method of improving quality of electric power of multi-phase system at adjustment of current as to one of phases | |
| RU2382471C1 (en) | Method for improvement of quality of electric energy of multiphase system in balancing of currents by one of phases and combined power extraction | |
| RU2390900C1 (en) | Method of automatic adjustment of currents of multi-phase system as to specified phase at combined power takeoff | |
| RU2475914C1 (en) | Electric energy quality improvement method | |
| EP3514942B1 (en) | Power supply system | |
| RU2442275C1 (en) | Method for controlling three-phase static converter with unbalanced load | |
| RU2390897C1 (en) | Method of automatic adjustment of currents of multi-phase system as to one of phases | |
| RU2382468C1 (en) | Method for improvement of electric energy quality in multiphased power supply system in balancing by specified phase and combined power extraction | |
| KR101732028B1 (en) | Wind power generator and method for controlling a compensation of unbalance voltage in linking point of system | |
| Janik et al. | Active voltage balancing control with phase disposition PWM for 4-level flying capacitor converter | |
| Guo et al. | Design of new control strategies for a four-leg three-phase inverter to eliminate the neutral current under unbalanced loads | |
| RU2677628C1 (en) | Three-phase reactive power compensator | |
| Cortes et al. | Predictive control of a grid-connected cascaded H-bridge multilevel converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101230 |