Активные фильтры реактивной мощности, не знаю как управлять Опции

[taurus]

Сейчас стоит задача создать систему управления для шунтирующего фильтро-компенсирующего устройства (еще называют активными фильтрами мощности).
Силовая часть у него простая, а вот доходчивого объяснения в картинках что с ним делать в плане управления найти не смог.
Интересует литература или небольшой ликбез.

[Burner]

А что это такое? Дай схему, что ли. А то вряд ли кто чего напишет. Чего оно должно делать - тоже не мешает знать.

Сообщение отредактировал Burner - Dec 3 2008, 11:46

[Turnaev Sergey]

Интересует литература или небольшой ликбез.

Ликбез можете прочесть в этой книге:
Г.С. Зиновьев "Основы силовой электроники".
 Osnovu_silovoy_elektroniki_c2_Zinivev_4.pdf ( 763.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 3656

[taurus]

Я прикрепил рисунок с силовой частью, которая с системой управления должна делать потребление от сети строго синусоидальным(в идеале) без сдвига фазы.
Требуется система управления и расчетные уравнения для нее и очень важно чтобы картинки, с разрисованными напряжениями на затворах ключей и прочее.
Видел в журналах ieee статьи о реальных таких системах, но никто ввразумительно не объясняет как ее спроектировать.
Снизу прикрепил картинки из одной из таких статей. Там где Vdc обычно стоит конденсатор.

Сообщение отредактировал taurus - Dec 3 2008, 16:12

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Burner]

Ну чего я понял: Нужны датчики тока потребителя во всех трех фазах. Оттуда с возможно большим быстродействиен надо получить амплитуду первой гармоники тока в фазе входного напряжения. Похоже, нужен DSP или какой-то аналоговый умножитель. Точности особой не надо, главное быстродействие. Разницу между мгновенными значениями этой гармоники и самого тока и должен выдавать этот компенсатор.За напряжением накопительного конденсатора тоже желательно следить.

[taurus]

Это и я понял, не понятно как управлять инвертором.

[Burner]

Как формировать ток по задащему сигналу или как получить этот самый задающий сигнал? Первое - задача в принципе тривиальная. Необходим токовый датчик в каждой фазе, и по разнице между сигналом датчика и задающим делать Current Mode или нечто вроде, вплоть до релейного управления.
Второе - сложнее. Умножать, напр., потребляемый ток на нормированное напряжение сети или собственный синус, с этой сетью синхронизированный. Получаешь усредненное значение. Их выходит три, поскольку потребление идет по трем фазам. Тоже можно усреднить. Потом умножаешь его опять на синус - получается регулируемый синус. Вычитаешь из него мгновенный потребляемый ток(каждой фазы отдельно) - получается вот тот корявый задающий сигнал, как у тебя на осциллограмме(3 разных для трех фаз). Ну а задающий используется для рег. тока. Все это, канешно, домыслы и предположения - я сам так не делал.

[taurus]

Я вот пытался разбираться в электромагнитных процессах, но самое первое что неясно - как конденсатор держит свое напряжение, что указывается на диаграммах во всех прочитанных мною работах.

Сообщение отредактировал taurus - Dec 8 2008, 01:17

[mpr]

Так все-таки активный фильтр для устранения искажений напряжения питающей сети от силовой электроники или источник реактивной мощности? По управлению они отличаются.
Для фильтра из потребляемого тока восстанавливаем основную гармонику, берем разность между основной гармоникой и мгновенным значением тока, далее регулятор тока и ШИМ. Ток подавляемых гармоник инжектируется инвертором в питающую сеть в противофазе.
С источником реактивной мощности в узле нагрузки определяем текущий косинус-fi. По заданному и текущему определяем необходимую реактивную мощность и ток. Исходные фазные токи преобразуем в Id и Iq (двухфазная система координат), это активная и реактивная компонента тока. Далее регуляторы тока, где для активного задатчик=0, а для реактивного расчитанный ранее из необходимой реактивной мощности. Затем обратное преобразование координат и ШИМ.
Я мыслю так, далее Matlaba у меня дело не пошло. На работе по фильтру где-то была статья, автора не помню, если надо могу поискать.

[taurus]

Исходя из сделанного обзора источников: методы перехода к 2-фазной системе координат, основанные на преобразовании Парка-Горева, обладают не лучшими показателями регулирования. Неплохо по аппаратным затратам и по качеству регулирования работают методы нечеткойлогики или более ресурсоемкие методы спектрального анализа. Насчет MatLab, буду очень благодарен, если поделитесь файликом модели установки.

[mpr]

Исходя из сделанного обзора источников: методы перехода к 2-фазной системе координат, основанные на преобразовании Парка-Горева, обладают не лучшими показателями регулирования. Неплохо по аппаратным затратам и по качеству регулирования работают методы нечеткойлогики или более ресурсоемкие методы спектрального анализа. Насчет MatLab, буду очень благодарен, если поделитесь файликом модели установки.

в матлабе только активный выпрямитель, это немного другая задача. Активным фильтром не занимался, статья в файле

Прикрепленные файлы

 ______________________________.pdf ( 203.88 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2018

 

[Burner]

Как удерживать напряжение на конденсаторе: Если мало, увеличить синфазную составляющую входного тока(тянет из сети большую мощность), и наоборот. Если резко надо отработать, тогда резче изменять эту составляющую.

[Andrey_B]

Интересует литература или небольшой ликбез.

Тут по этой теме можно что-то найти :
http://www.ivobarbi.com/zpaperj08.php

[syoma]

Привет.
Во первых, то что приведено на графике - это фильтрация гармоник а не только фильтр мощности.
Я как раз занимаюсь разработкой таких фильтров.
Основы и инструкции к моим фильтрам можно найти на сайте:
www.maxsine.eu Там же теория и даже есть на русском.
На пару вопросов можно ответить сразу:

как конденсатор держит свое напряжение, что указывается на диаграммах во всех прочитанных мною работах.

Активный фильтр не может потреблять или генерировать активный(синфазный) ток. Поэтому напряжение на конденсаторах всегда постоянно. Едиснтвенное, что фильтр потребляет небольшой активный ток, чтобы компенсировать потери на переключение. Ну и контроллер напряжения звена пост тока есть.

По заданному и текущему определяем необходимую реактивную мощность и ток. Исходные фазные токи преобразуем в Id и Iq (двухфазная система координат), это активная и реактивная компонента тока. Далее регуляторы тока, где для активного задатчик=0

У нас используется вда алгоритма - подробно описано на сайте. Это реального времени и БПФ. первый работает почти так как рассказали:
Это преобразование тока в D-Q область (Преобразования Кларка-Парка). Но для того чтобы фильтровать гармоники D(активныя составляющая тока) нельзя приравнивать к 0 - там тоже есть информация. Поэтому у нас от D отфильтльтровывается постоянная составляющая(что является активным током нагрузки) а остальное, что осталось в D и полностью Q - инвертируются и генерируются в сеть.
В итоге компенсируется все - и фактор мощности и все гармоники и время реакции - практически мгновенно.
Но в этом то и есть проблема - не всегда надо компенсировать все или резонансные явления в сети - поэтому есть второй метод БПФ
Тут ток анализируется на гармоники и пользователь может выбирать какие гармоники и на сколько компенсировать. Также он может выбирать нужно ли компенсировать реактивный ток. Это позволяет уменьшить ток фильтра и использовать его вместе с пассивной компенсацией(например пассивные фильтры 5-й 7-й и т.д.гармоник)
Недостаток этого метода - время реакции 20мс(один период) из-за теории преобразования Фурье.

По поводу контроля тока инвертора - есть заданное значение с предыдущих методов - его и генерирует контроллер тока - у нас есть два метода - 1 обычный релейный используется для стандартных фильтров.
Но мы сейчас уже почти вывели на рынок фильтр с 3-х уровневым инвертором - там идет Space vector PWM.

Еще можно добавить, что такие фильтры делает и ABB и Шнайдер Электрик - есть и технические описания и даже видео. Единственное что могу сказать - а нас самый лучший фильтр - так как у всех этих фильтров время реакции больше 40мс:
http://www.abb.com/product/seitp329/e83ed7...&country=FR
http://www.squared.com/us/products/power_m...pfcFrameset.htm
И куча других.

Вот блок схема алгоритма управления инвертором.

Это реальная матлабовская модель, с которой генерируется FPGA код
Схему же вычисления компенсационного тока ( то что приходит c Fiber Optic receiver от мастера) делает другой программист - он счас в отпуске, поэтому дать не могу.

Чтобы сразу ответить на будущие вопросы - управляется трехуровневый инвертор, поэтому и есть "DC-Link Balancing".
Но то что слева - одинаково более или менее

[taurus]

syoma, а почему именно 3-уровневый инвертор, ведь он сложнее 2-уровневого?

Сообщение отредактировал taurus - Jan 4 2009, 18:10

[syoma]

Повышаем напряжение и уменьшаем частоту и потери. Это счас все пытаются делать и активные фильтры здесь ни при чем.
Ну и 2-х уровневый уже сделали- не интересно дальше с ним работать.

[taurus]

А как бороться с постоянной составляющей для случая несимметричного тока в сети.

[syoma]

В смысле? Поточнее можно вопрос?

[Andrey_Y]

Сейчас стоит задача создать систему управления для шунтирующего фильтро-компенсирующего устройства (еще называют активными фильтрами мощности).
Силовая часть у него простая, а вот доходчивого объяснения в картинках что с ним делать в плане управления найти не смог.
Интересует литература или небольшой ликбез.

Сегодня модная фишка One-cycle control. Посмотрите прикреплённый материал.

Прикрепленные файлы

 final.pdf ( 779.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 695

 

[syoma]

Сегодня модная фишка One-cycle control. Посмотрите прикреплённый материал.

Для студенческой работы пойдет. А так - фигня - эта технология неприменима в реальности.

[taurus]

syoma, вопрос в том на сколько хорошо компенсаторы компенсируют сигнал, имеющий в спектре постоянную составляющую (например несимметричный по площади положительной и отрицательной волны периодический сигнал).
Второй вопрос - что бы вы могли посоветовать в качестве нагрузки для испытания образца.

Сообщение отредактировал taurus - Feb 4 2009, 21:14

[syoma]

syoma, вопрос в том на сколько хорошо компенсаторы компенсируют сигнал, имеющий в спектре постоянную составляющую (например несимметричный по площади положительной и отрицательной волны периодический сигнал).
Второй вопрос - что бы вы могли посоветовать в качестве нагрузки для испытания образца.

1. Ну такой задачи мы себе никогда не ставили, но при испытаниях из-за смещения в выходном сигнале датчиков тока - получали DC, из-за чего ощутимо страдал заводской трансформатор. Так что если надо - сгенерить такой ток можно.
2. Мы используем тиристорный выпрямитель нагруженный на дроссель. В этом случае получается красивая форма тока, как у трехфазного выпрямителя с 5,7,11,13 и т.д гармониками. При этом ток получается только реактивный. Также такой выпрямитель класно моделирует быстроизменяющуюся нагрузку, Т.е. 1 период есть, в след - нету.

[taurus]

syoma, на скоько я понимаю создать идеальный компенсатор на все случаи жизни не возможно, какие обычно ограничения накладываются, возможно пиковое значение тока нагрузки.
Также боюсь показаться глупым, но все же переспрошу для ясности, что вы имели ввиду под нагрузкой - тиристорный выпрямитель управляемый?