Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Параллельная работа статических преобразователей энергии. Учебное пособие
.pdf
Структурные схемы регуляторов тока РТdq и напряжения РНdq, ре-
L
I
I
g
ализованные в «dq»-координатах, показаны на рис. 61.
Структурные схемы регуляторов по своим функциям, топологии и
назначению каждого элемента аналогичны регуляторам тока и напряжения для трехфазного инвертора напряжения, различие заключается
лишь в параметрах. Следует отметить, что каждый из регуляторов в
установившемся режиме обеспечивает равенства
uu
зн нdd
,
uu , что реализуется за счет применения ПИ-регуля-
зн нqq
ii
зи иdd
ii
,
зи иdd
торов. Качество переходных процессов обеспечивается соответствую-
,
щим выбором параметров регулятора, таких как
,
TT
эк ф
kk
и
C
.
U
Выбор постоянных времени регуляторов можно производить из разных соображений, здесь предлагается выбирать их исходя из компенсации полюсов в передаточных функциях тока и напряжения ИН по соотношению
L
Коэффициенты
TTС g
L С
эк ф ф ф
,
kk
выбираются из условия обеспечения устой-
U
,
r
эк
эк
.
чивости замкнутой системы регулирования.
При выборе параметров регуляторов необходимо обеспечить более
высокое быстродействие контура тока по отношению к быстродействию контура напряжения, это требование реализуется при следующем
соотношении между параметрами ПИ-регуляторов:
,
L
эк
rk k
эк IU
C
фф
.
При работе однофазного ИН в составе системы генерирования переменного тока, когда нет необходимости использовать параллельную работу с другими ИН, структурная схема системы стабилизации выходного напряжения будет иметь вид, показанный на рис. 62. Как уже отмечалось, система стабилизации построена по принципу подчиненного
регулирования, внутренний контур регулирования по току
образован регулятором
зацию выходного напряжения с помощью регулятора
РТdq
, а внешний контур обеспечивает стабили-
РНdq
121
инвертора
.
Р
Р
Тdq
у
Б
у
Б
f
ЗС
u
знd
u
знq
ПК
Нdq
i
зиd
i
зиq
u
d
u
уq
dq
1dq
T
u
ˆ
u
у
Рис. 62. Структурная схема системы стабилизации выходного
напряжения однофазного ИН
Назначение всех блоков на рис. 62 очевидно и совпадает с их функциями в трехфазном инверторе напряжения с той лишь разницей, что в
этом варианте роль нулевой последовательности выполняет основной
сигнал управления. После преобразования
ставляющие аналитического сигнала, а именно
dq
u и
у
получаем две со-
ˆ
, первая из них
u
у
является реальной составляющей и используется для широтно-импульсной модуляции, вторая – ортогональной и для управления транзисторами не используется.
Блок задающих сигналов (БСЗ) при автономной работе ИН формирует следующие значения параметров:
uuu f t (146)
зн ном ном
d знq
В этом соотношении
ствующее значение напряжения на нагрузке;
,0,2,.
uUK
ном нд2U
,
– номинальное дей-
U
нд
– номинальное зна-
ном
чение частоты выходного напряжения.
При таком построении системы стабилизации выходного напряжения обеспечивается астатическое регулирование по величине и частоте
напряжения, качество переходного процесса будет определяться выбранными параметрами регуляторов, которые после аналитической
оценки необходимо проверить с помощью имитационного моделирования.
122
9. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ОДНОФАЗНЫХ
ИНВЕРТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ
Концепция векторного управления инверторами напряжения делает
возможным унифицировать принципы построения систем регулирования при параллельной работе преобразователей постоянного и переменного тока. Использование различных координатных преобразований
позволяет переменные токи и напряжения эквивалентировать с постоянными токами и напряжениями. Поэтому становится возможным применить все ранее предложенные варианты построения систем параллельной
щий наличие общего для источников узла управления – центрального контроллера (ЦК) (см. рис. 3). Функциональная схема системы из N параллельных однофазных инверторов напряжения с общим узлом управления показана на рис. 63. Регулирование производится в «dq»-координатах.
лельной работы однофазных ИН по сравнению с трехфазными инверторами в том, что регуляторы по составляющим нулевой последовательности становятся основными, в то время как регуляторы по симметричным составляющим исключаются совсем. Каждый отдельный инвертор
напряжения в своей системе управления содержит регулятор по собственному току, при этом сигналы
трального контроллера с помощью вектора вида
работы с обратными связями.
Рассмотрим вариант реализации параллельной работы, предполагаю-
Отличительная особенностью такого варианта
построения парал-
задания на него передаются от цен-
i
i
з
123
зи
, (147)
i
зиdq
здесь сигналы задания соответствуют рис. 62 и определяются путем де-
з
I
РНdq
I
L
И
з
I
N
з
N
ления на N выходных сигналов регуляторов тока ЦК.
В центральном контроллере расположен блок задающих сигналов
БСЗ, где формируются сигналы задания в соответствии с выражением (146) на величину и частоту () напряжения нагрузки, а также
на угол
,t
, необходимый для координатных преобразований. Вектор
с численными значениями указанных величин передается
в каждый инвертор в блоки преобразования координат (БПК). БПК
в центральном процессоре преобразуют в «dq»-координаты напряжение и ток нагрузки, а в отдельных инверторах преобразуются только
собственные токи.
ДТ
ф
Н
1
dq
i
РТdq
Тр
БПК
1
i
1
C
ф
t
ДН
ДТ
i
u
н
н
1и
U
ДТ
L
ИН
ф
i
N
dq
иN
РТdq
БПК
i
Тр
C
ф
t
БЗС
i
БПК
РТdq
1 N
Рис. 63. Функциональная схема системы из N параллельных однофазных
инверторов напряжения с общим узлом управления
124
Распределять токи между инверторами можно пропорционально их
установленным мощностям, для этого необходимо формировать век-
i
с учетом критерия (147).
тор
з
Недостатки этого варианта построения параллельной работы такие
же, как и в случае параллельной работы трехфазных инверторов.
Рассмотрим вариант реализации параллельной работы с использованием принципа ведущего и ведомых ИН (Master Slave Control)
(см. рис. 4). Отличие ее применения для однофазных инверторов
напряжения заключается в построении регуляторов в «dq»-координатах.
В
силу того что ведущим инвертором напряжения может быть
назначен любой из N параллельно включенных ИН, функциональная
схема каждого из них строится в соответствии с рис. 40. При этом структурная схема системы стабилизации реализуется как в автономно работающем ИН в соответствии с рис. 62. Отличие в режиме параллельной
работы заключается в
том, что полный комплекс регуляторов, т. е. РН и
РТ, реализуется только в ведущем ИН, в ведомых преобразователях используются регуляторы тока. Сигналы задания для таких регуляторов
передаются в виде вектора
i
зи
зи
d
q
и
d
1
.
i
и 1
q
i
i
з
i
Здесь сигналы
,
ii формируются в блоке преобразования коорди-
ии
dq
11
нат (БПК) ведущего инвертора путем измерения и преобразования фазных токов данного инвертора.
Кроме того, к ведомым инверторам от ведущего передается вектор
сигналов
,t
, как и в случае варианта с ЦК.
Достоинствами такого технического решения являются полная
идентичность инверторов напряжения и отсутствие датчиков тока
нагрузки, что позволяет соединять ИН и нагрузки несосредоточенно.
Однако здесь, как и в предыдущем варианте, сохраняется необходимость в канале обмена информационными сигналами.
125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Akhtar Javed. Reactive power sharing in Islanded Micro grid using modified
virtual impedance. DOI: 10.13140/RG.2.2.23745.97126.
2. F. Blaabjerg, R. Teodorescu, M. Liserre, and A. V. Timbus, “Overview of
control and grid synchronization for distributed power generation systems,” IEEE
Trans. Ind. Electron., vol. 53, no. 5, pp. 1398–1409, 2006.
3. L. Zhang, L. Harnefors, and H. P. Nee, “Power-synchronization control of
grid-connected voltage-source converters,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 25, no. 2,
pp. 809–820, 2010. (с.14)
4. L. Zhang, L. Harnefors, and H. P. Nee, “Interconnection of two very weak AC
systems by VSC-HVDC links using power-synchronization control,” IEEE Trans.
Power Syst., vol. 26, no. 1, pp. 344–355, 2011.
5. A. D. Paquette and D. M. Divan, “Virtual Impedance Current Limiting for
Inverters in Microgrids With Synchronous Generators,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol.
51, no. 2, pp. 1630–1638, 2015.
6. T. Loix, K. De Brabandere, J. Driesen, and R. Belmans, “A Three-Phase
Voltage and Frequency Droop Control Scheme for Parallel Inverters,” in Proc.
IECON, 2007, pp. 1662–1667.
7. J. Rocabert, A. Luna, F. Blaabjerg, and P. Rodríguez, “Control of Power
Converters in AC Microgrids,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 11, pp.
4734–4749, 2012.
8. K. De Brabandere, B. Bolsens, J. Van Den Keybus, A. Woyte, J. Driesen, and
R. Belmans, “A Voltage and Frequency Droop Control Method for Parallel
Inverters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 22, no. 4, pp. 1107–1115, 2007.
9. Weiyi Zhang. Barcelona, March 2017. Control of Grid Connected Power
Converters with Grid Support Functionalities.
10. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: учебное пособие / Г.С.
новьев. – 2-е изд. испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 664 с. –
(Серия «Учебники НГТУ»).
11. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи: учебник / Л.А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 1999. – 638 с.
12. Чебовский О.Г. Силовые полупроводниковые приборы / О.Г. Чебовский,
Л.Г. Моисеев, Р.П. Недошивин. – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат 1985. –
401 с.
Зи-
126
13. Лебедев А.А. Автоматическое и электрическое оборудование летательных аппаратов. Минобороны СССР, ВВС / А.А. Лебедев. – М. Воениздат
1979. – 350 с.
14. Бесекерский В.А. Теория автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.И. Попов / 4-е изд., перераб. и доп. – СПб. Изд-во «Профессия»,
2003. – 752 с. – (Серия Специалист).
15. Куклин О.Г. Непосредственные
коммутацией для электромеханических систем: учебное пособие / О.Г. Куклин,
Г.В. Грабовецкий, С.А. Харитонов. – НГТУ, 2009. – 318 с.
16. Харитонов С.А. Комбинированное управление в вентильном преобразователе с ЕК // Силовая полупроводниковая техника / С.А. Харитонов, А.Г. Грабовецкий, Н.И. Бородин. – Новосибирск: НЭТИ, 1982. – С. 66–72.
17. Харитонов
электрической энергии переменного тока // Техническая электродинамика /
С.А. Харитонов. – НАН Украины, Киев, 2011. – Часть 2. – С. 11–15.
18. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся
втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. – 13-е изд., исправленное. – М.:
Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. – 1986. – 544 с.
19. Харитонов С.А. Обобщенный метод симметричных составляющих и его
применение для управления преобразователем частоты в составе системы генерирования переменного тока. – Технiчна електродинамiка. Тематический выпуск. Силова електронiка та енергоефективнiсть. Частина 1 / С.А. Харитонов,
В.М. Берестов, А.С. Харитонов. – Киiв, 2004. – С. 57–63.
20. Edith Clarke, "Circuit Analysis of AC Power Systems. Vol. I.", Wiley, New
York, 1943.
21. Френкис Л. Теория сигналов / Л. Френкис. – М.: Сов. радио, 1974. – 344 с.
22. Баховцев И.А. Эволюция методов ШИМ. – Материалы XIII междунар.
конф. «Актуальные проблемы электрон. Приборостроения». АПЭП-2016. В 12
томах. Том 10. Силовая электроника. Устройства автоматики и системы управления / И.А. Баховцев, Г.С. Зиновьев. – Новосибирск: Издательство НГТУ,
2016. – С. 129–144.
23. Nabae A. A new neutral-point-clamped pwm inverter / A. Nabae, I. Takahashi,
H. Akagi // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 1981.
P. 518–523.
24. Харитонов С.А. Электромагнитные процессы в системах генерирования
электрической энергии для автономных объектов: монография / С.А. Харитонов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 536 с.
25. Бутырский Е.Ю. Преобразование Гильберта и его обобщение. Научное
приборостроение, 2014. – Том 24. – № 4. – С. 30–37.
26. Германович О. Преобразование Гильберта в среде LabVIEM / О. Германович, В. Лиференко, С. Лебедев //
С. 122–124.
С.А. Несимметричная нагрузка в системе генерирования
преобразователи частоты с естественной
Vol. IA-17, iss. 5. –
Компоненты и технологии. – № 2. – 2012. –
127
Харитонов Сергей Александрович
Сапсалев Анатолий Васильевич
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СТАТИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ
Учебное пособие
Редактор И.Л. Кескевич
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Корректор Л.Н. Ветчакова
Дизайн обложки
Компьютерная верстка Л.А. Веселовская
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
__________________________________________________________________________
Подписано в печать 11.04.2022. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 40 экз.
Уч.-изд. л. 7,44. Печ. л. 8,0. Изд. № 216/21. Заказ № 143. Цена договорная
__________________________________________________________________________
Отпечатано в типографии
Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
А.В. Ладыжская
128
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]