СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2231205 (13) C1

(51) 7 H02M7/527, H02P5/175 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002127140/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.10.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.10.10 
(45) Опубликовано: 2004.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: BOEER R., GAUPP O.J., DAHLER P., BARLOCHER Е., WERNINGER J., ZAMINI P. Bremen’s 100 MW static frequency link. B: “ABB Review, 1996, N 9/10”. RU 2001495 C1, 15.10.1993. RU 2012989 C1, 15.05.1994. SU 1757063 Al, 23.08.1992. US 4502024 А, 26.02.1985. US 4931751 А, 05.06.1990. ЕР 0352137 А2, 24.01.1990. 
(72) Автор(ы): Мазуров М.И. (RU); Николаев А.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" (RU); Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (RU) 
Адрес для переписки: 194223, Санкт-Петербург, ул. Курчатова, 1, ОАО "НИИПТ", научно-технический отдел 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления преобразователями напряжения с полностью управляемыми вентилями, применяемых в передачах и вставках постоянного тока или высоковольтных приводах. Техническим результатом является уменьшение токов нулевой последовательности и потерь в оборудовании схем преобразователя напряжения. В способе широтно-импульсного управления (ШИМ) преобразователем напряжения в системе управления организуют специальный сдвиг сигналов несущей частоты ШИМ в трех фазах друг относительно друга для достижения того, чтобы составляющие частоты ШИМ в фазных напряжениях образовывали уравновешенную систему и не создавали токов нулевой последовательности. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления преобразователями напряжения с полностью управляемыми вентилями, применяемых в передачах и вставках постоянного тока или высоковольтных приводах.

В таких преобразователях (см. схему фиг.1) для формирования синусоидальных токов и напряжений на стороне переменного тока применяют широтно-импульсное модулирование (ШИМ) импульсов управления вентилями.

Известно довольно много способов ШИМ управления (например, [1, 2]), однако часто применяется способ, при котором синусоидальный модулирующий сигнал основной частоты накладывается на треугольный сигнал несущей частоты ШИМ [3, 4].

В известном способе ШИМ управления преобразователем напряжения [3], принятом нами за прототип, импульсы управления вентилями формируются на основе треугольного несущего сигнала (см. фиг.2), который пересекается фазными синусоидальными модулирующими сигналами основной частоты () с переменной амплитудой.

Закон модуляции для трех фаз выглядит следующим образом:

фаза А: 

фаза В: 

фаза С: 

где t1 - время включенного состояния тиристора анодной группы;

t2 - время включенного состояния тиристора катодной группы;

- период несущей частоты ШИМ;

- коэффициент глубины модуляции (отношение амплитуды гармоники основной частоты к постоянному напряжению Ud).

Способ управления импульсами включения и отключения вентилей, принятый в прототипе, имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в фазах преобразователя напряжения формируются составляющие частоты ШИМ и кратной ей, образующие токи нулевой последовательности. Поскольку в напряжении фаз преобразователя составляющая частоты ШИМ может достигать 70-80% от основной, токи нулевой последовательности, замыкающиеся через фазные реакторы (Lp), фильтровые звенья (Сф, Lф, Rф), устройство заземления (З) и конденсаторные батареи (Сd) (см. фиг.1) достигают значительных величин и вызывают значительные дополнительные нагрузки и потери.

На фиг.3 приведены осциллограммы и спектрограммы фазного тока преобразователя и тока нейтрали фильтров в схеме фиг.1. Из осциллограмм и спектрограмм видно, что основная составляющая в токе нейтрали частоты ШИМ достигает 50% от I1 первой гармоники тока фазы преобразователя.

Цель предлагаемого способа - уменьшить токи нулевой последовательности и потери в оборудовании схемы преобразователя напряжения.

Сущность предложенного способа управления преобразователем напряжения заключается в организации в системе управления специального сдвига сигналов несущей частоты ШИМ в трех фазах друг относительно друга для достижения того, чтобы составляющие частоты ШИМ в фазных напряжениях образовывали уравновешенную систему и не создавали токов нулевой последовательности.

Поставленная цель достигается тем, что смещение по времени прохождения нулей фазными управляющими сигналами несущей частоты ШИМ рассчитываются по формуле



где составляющие частоты ШИМ в фазных напряжениях;

fШИМ - частота несущего сигнала ШИМ;

fосн. - основная частота 50 Гц.

Такое смещение, например, для частоты f=2 кГц составит всего или около 3 град. основной частоты, поэтому пофазная несимметрия управления практически не повлияет на энергетические характеристики преобразователей.

На цифровой модели преобразователя напряжения получены осциллограммы и спектрограммы фазного тока и тока нейтрали (приведенные на фиг.4), показывающие эффективность предлагаемого способа управления. Из спектрограммы тока нейтрали (фиг.4) видно, что в сравнении с преобразователем с обычной системой управления сдвиг управляющих сигналов уменьшает наиболее выраженную составляющую тока нейтрали в 2 с лишним раза. Таким образом, значительно уменьшаются воздействия на оборудование нейтрали и устройства заземления и почти в 4 раза потери.

Использованные источники информации

1. Марков В.В., Слярзевская К.П. Индексная табличная ШИМ в автономном инверторе напряжения.

2. Рывкин С.Е., Изосимов Д.Б. Широтно-импульсная модуляция напряжения трехфазных автономных инверторов. Электричество, №6, 1997.

3. Сандлер А.С., Гусяцкий Ю.М. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1968 г.

4. Boeer R., Gaupp O.J., Dahler P., Barlocher E., Werninger J., Zamini P. Bremen’s 100 MW static frequency link. ABB Review, №9/10, 1996. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ широтно-импульсного (ШИМ) управления преобразователем напряжения с полностью управляемыми вентилями, при котором импульсы включения и отключения вентилей формируются в каждой фазе преобразователя в моменты пересечения модулирующей синусоиды основной частоты с треугольным сигналом несущей частоты ШИМ, отличающийся тем, что производят смещение треугольных сигналов несущей частоты в каждой фазе преобразователя относительно предыдущей фазы на время, определяемое по формуле



где составляющие частоты ШИМ в фазных напряжениях;

fШИМ - частота несущего сигнала ШИМ;

fосн - основная частота 50 Гц.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru