СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
OPERATION METHOD OF CONVERTER DIAGRAM, AND DEVICE FOR METHOD'S IMPLEMENTATION

Область техники
Изобретение отмоется к области силовой электроники. Оно направлено на способ эксплуатации преобразовательной схемы и устройство для осуществления способа в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы.
Уровень техники
Традиционные преобразовательные схемы включают в себя множество управляемых силовых полупроводниковых выключателей, которые известным образом соединены для коммутации, по меньшей мере, двух уровней коммутируемого напряжения. Обычно такая преобразовательная схема соединена с электрической сетью переменного напряжения, которая выполнена, в частности, трехфазной. Такие преобразовательные схемы часто используются в промышленном оборудовании, причем они связаны с сетью, и, конечно, возможны другие области и возможности их применения.
Для эксплуатации преобразовательной схемы предусмотрено регулирующее устройство, которое содержит регулирующий блок для формирования регулирующего сигнала за счет регулирования Н-й доли высших гармоник сетевых токов до заданного значения сетевого тока и через управляющую схему для формирования управляющего сигнала из регулирующего сигнала соединено с управляемыми силовыми полупроводниковыми выключателями, причем Н-я доля высших гармоник формируется преобразовательной схемой и составляет, как правило, Н=1, 2, 3, …. Типичные значения Н составляют 5, 7, 11, 13. Управляющий сигнал управляет тем самым силовыми полупроводниковыми выключателями.
Описанный выше способ эксплуатации преобразовательной схемы позволяет отрегулировать посредством регулирующего устройства Н-ю долю высших гармоник сетевых токов до заданного значения сетевого тока. Однако в электрической сети переменного напряжения помимо долей высших гармоник в токах могут возникать также доли высших гармоник в напряжениях, которые, однако, невозможно отрегулировать и тем самым уменьшить известным, описанным выше способом.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание способа эксплуатации преобразовательной схемы, с помощью которого можно было бы уменьшить долю высших гармоник в напряжениях соединенной с преобразовательной схемой электрической сети переменного напряжения. Кроме того, задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого особенно простым образом можно было бы осуществить способ.
Эти задачи решаются посредством признаков п.п.1 и 7 формулы. В зависимых пунктах приведены предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Преобразовательная схема содержит преобразовательный блок с множеством управляемых силовых полупроводниковых выключателей и соединена с трехфазной электрической сетью переменного напряжения. В предложенном способе управление управляемыми силовыми полупроводниковыми выключателями происходит посредством сформированного из регулирующего сигнала управляющего сигнала, а регулирующий сигнал формируется за счет регулирования Н-й доли высших гармоник сетевых токов до заданного значения сетевого тока, причем Н=1, 2, 3, …. Согласно изобретению заданное значение сетевого тока формируется за счет регулирования величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений до величины заданного значения сетевого напряжения. Таким образом, соответствующая Н-я доля высших гармоник сетевых напряжений непосредственно влияет на формирование заданного значения сетевого напряжения, так что Н-я доля высших гармоник в сетевых напряжениях может быть уменьшена в желаемой степени.
R
Предложенное устройство для осуществления способа содержит служащее для формирования регулирующего сигнала S регулирующее устройство, которое через управляющую схему для формирования управляющего сигнала соединено с управляемыми силовыми полупроводниковыми выключателями, причем регулирующее устройство содержит первый регулирующий блок для формирования регулирующего сигнала за счет регулирования Н-й доли высших гармоник сетевых токов до заданного значения сетевого тока, а Н=1, 2, 3, …. Согласно изобретению регулирующее устройство содержит второй регулирующий блок для формирования заданного значения сетевого тока за счет регулирования величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений до величины заданного значения сетевого напряжения. Предложенное устройство для осуществления способа может быть реализовано, следовательно, очень просто и недорого, поскольку схемные затраты могут быть крайне малы, а, кроме того, конструкция требует лишь небольшого числа элементов. Таким образом, с немощью этого устройства способ может быть осуществлен особенно просто.
Эти и другие задачи, преимущества и признаки настоящего изобретения становятся очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления в сочетании с чертежами.
Краткое описание чертежей
На чертежах изображают:
- фиг.1: вариант устройства для осуществления способа эксплуатации преобразовательной схемы;
- фиг.2: вариант предложенного регулирующего устройства;
- фиг.3: временную характеристику величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений.
Ссылочные позиции на чертежах и их значение объединены в перечне. В принципе, одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Описанные варианты, которые следует понимать как пример, не имеют ограничительного действия.
Подробное описание изобретения
R
A
R
NH
NHref
NHref
NH
NHref
NH
NH
NHref
NH
i
i
i
u
i
На фиг.1 изображен вариант устройства для осуществления способа эксплуатации преобразовательной схемы. Преобразовательная схема содержит на фиг.1 преобразовательный блок 2 с множеством управляемых силовых полупроводниковых выключателей и соединена с трехфазной электрической сетью 1 переменного напряжения. Следует сказать, что преобразовательный блок 2 может быть выполнен, в целом, в виде любого преобразовательного блока для коммутации ≥2 уровней коммутируемого напряжения (многоуровневая преобразовательная схема). Управляемыми силовыми полупроводниковыми выключателями управляют посредством сформированного из регулирующего сигнала S управляющего сигнала S, а регулирующий сигнал S формируют за счет регулирования величины Н-й доли высших гармоник сетевых токов  до заданного значения  сетевого тока, причем Н=1, 2, 3, …. Согласно изобретению заданное значение  сетевого тока формируется за счет регулирования величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u до величины заданного значения u сетевого напряжения. Таким образом, соответствующая Н-я доля высших гармоник сетевых напряжений , в частности величина Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u, непосредственно влияет на формирование заданного значения  сетевого тока, так что Н-я доля высших гармоник в сетевых напряжениях может быть уменьшена в желаемой степени. Временная характеристика величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u изображена на фиг.3, причем видно заметное уменьшение Н-й доли высших гармоник в зависимости от времени.
NH
NHref
Оказалось, что регулирование величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u до величины ладанного значения u сетевого напряжения происходит по пропорционально-интегральной характеристике, поскольку она отличается простотой. Возможна также любая другая регулировочная характеристика.
NH
Nd
Nq
NHref
H
NH
Nd
Nq
i
u
Преимущественно величина Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u формируется посредством преобразования Парка-Кларка сетевых напряжений u, u, а заданное значение  сетевого тока формируется дополнительно из фазного угла φ Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений . u и u являются соответствующими составляющими преобразования Парка-Кларка сетевых напряжений.
Следует сказать, что преобразование Парка-Кларка определяется в целом как
d
q
iωt
x=(x+jx)e
d
q
где x обозначает, в целом, комплексную величину, x - d-составляющую преобразования Парка-Кларка величины x, а x - q-составляюшую преобразования Парка-Кларка величины x. Предпочтительно при преобразовании Парка-Кларка преобразуются не только колебание основной гармоники комплексной величины x, но и все встречающиеся доли высших гармоник комплексной величины x. Следовательно. Н-я доля высших гармоник также содержится и может быть удалена за счет простого отфильтровывания.
Nd
Nq
Nα
Nβ
Na
Nb
Nc
В отношении предложенного способа преобразование Парка-Кларка сетевых напряжений u, u осуществляется на основе пространственно-векторного преобразования сетевых напряжений u, u, т.е. сетевые напряжения u, u, u преобразуются посредством пространственно-векторного преобразования.
Следует сказать, что пространственно-векторное преобразование определено как
α
β
x=x+jx
α
β
где x обозначает, в целом, комплексную величину, x - α-составляющую пространственно-векторного преобразования величины x, а x - β-составляющую пространственно-векторного преобразования величины x.
i
NH
Nd
Nq
Nd
Nq
Nd
Nq
Nα
Nβ
Na
Nb
Nc
Преимущественно Н-я доля высших гармоник сетевых токов  формируется посредством преобразования Парка-Кларка сетевых токов i, i. i и i являются соответствующими составляющими преобразования Парка-Кларка сетевых токов. Преобразование Парка-Кларка сетевых токов i, i осуществляется на основе пространственно-векторного преобразования сетевых токов i, i, т.е. сетевые токи i, i, i преобразуются посредством пространственно-векторного преобразования.
R
A
R
NH
NHref
NH
NHref
i
i
Как уже сказано, на фиг.1 изображен вариант устройства для осуществления способа эксплуатации преобразовательной схемы. На фиг.1 служащее для формирования регулирующего сигнала S регулирующее устройство 4 через управляющую схему 3 для формирования управляющего сигнала S соединено с управляемыми силовыми полупроводниковыми выключателями преобразовательного блока 2. На фиг.2 изображен вариант регулирующего устройства 4, причем оно содержит первый регулирующий блок 5 для формирования регулирующего сигнала S за счет регулирования Н-й доли высших гармоник сетевых токов  до заданного значения  сетевого тока, а Н=1, 2, 3, …. Согласно изобретению регулирующее устройство 4 содержит второй регулирующий блок 6 для формирования величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u до величины заданного значения u сетевого напряжения.
NH
NHref
Преимущественно второй регулирующий блок 6 для регулирования Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u до величины заданного значения u сетевого напряжения содержит пропорционально-интегральный регулятор.
Nd
Nq
Nα
Nβ
NH
Nd
Nq
H
NH
NHref
H
NH
u
i
u
На фиг.2 регулирующее устройство 4 содержит первый вычислительный блок 7 для осуществления преобразования Парка-Кларка сетевых напряжении u, u на основе пространственно-векторного преобразования сетевых напряжений u, u и для формирования величины Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений u на основе пространственно-векторного преобразования сетевых напряжений u, u. Кроме того, на первый вычислительный блок 7 подается фазный угол ϕ Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений  для формирования заданного значения  сетевого тока дополнительно из фазного угла ϕ Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений .
Nα
Nβ
Nd
Nq
Nα
Nβ
NH
Nα
Nβ
Nα
Nβ
i
Далее регулирующее устройство 4 на фиг.2 содержит второй вычислительный блок 8 для осуществления пространственно-векторного преобразования сетевых напряжений u, u. Кроме того, регулирующее устройство 4 содержит третий вычислительный блок 9 для осуществления преобразования Парка-Кларка сетевых токов i, i на основе пространственно-векторного преобразования сетевых токов i, i и для формирования Н-й доли высших гармоник сетевых токов  на основе преобразования Парка-Кларка сетевых токов i, i. Регулирующее устройство 4 содержит также четвертый вычислительный блок 10 для осуществления пространственно-векторного преобразования сетевых токов i, i.
u
NH
Подробно описанный выше способ и устройство для его осуществления вызывают уменьшение Н-й доли высших гармоник сетевых напряжений . Понятно, что для уменьшения, например, нескольких долей высших гармоник сетевых напряжений способ осуществляется с соответствующими этапами для каждой из этих долей по отдельности. В отношении устройства для уменьшения долей высших гармоник для каждой из этих долей требуется соответствующее описанное выше устройство.
Все этапы способа могут быть реализованы в виде программы, причем они тогда могут быть загружены, например, в компьютер, в частности с цифровым сигнальным процессором. Предложенное устройство может быть реализовано также компьютером, в частности цифровым сигнальным процессором.
В общем, удалось показать, что изображенное, в частности, на фиг.1 и 2 устройство может быть реализовано очень просто и недорого, поскольку схемные затраты крайне малы, а, кроме того, конструкция требует лишь небольшого числа элементов. Таким образом, с помощью этого устройства способ может быть осуществлен особенно просто.
Перечень ссылочных позиций
1 - электрическая сеть переменного напряжения
2 - преобразовательный блок
3 - управляющая схема
4 - регулирующее устройство
5 - первый регулирующий блок
6 - второй регулирующий блок
7 - первый вычислительный блок
8 - второй вычислительный блок
9 - третий вычислительный блок
10 - четвертый вычислительный блок