RU195897U1 - Compensating device with uninterruptible power supply function - Google Patents
Compensating device with uninterruptible power supply function Download PDFInfo
- Publication number
- RU195897U1 RU195897U1 RU2019141133U RU2019141133U RU195897U1 RU 195897 U1 RU195897 U1 RU 195897U1 RU 2019141133 U RU2019141133 U RU 2019141133U RU 2019141133 U RU2019141133 U RU 2019141133U RU 195897 U1 RU195897 U1 RU 195897U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- bridge
- converter
- capacitive
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- 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
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена, например, в статических синхронных компенсаторах типа СТАТКОМ, снабженных емкостными накопителями энергии.Технический результат полезной модели - повышение надежности компенсирующего устройства, так как обеспечивается контроль состояния емкостного накопителя и устройство выводится из работы при возникновении критического дефекта в емкостном накопителе.Компенсирующее устройство содержит транзисторный преобразователь 1 напряжения, снабженный блоком 2 управления, и емкостный накопитель 3 электроэнергии, подключенный к преобразователю 1 на стороне постоянного тока. Накопитель 3 выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками 6 и 7 переменного тока, установленными в диагонали Н-моста и в цепи общего тока накопителя 3 соответственно. Выходы датчиков 6 и 7 подключены к входам 8 и 9 блока 2 соответственно.Блок 2 выполнен программируемым с возможностью формирования зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока преобразователя, т.е. в цепи общего тока накопителя 3, вычисления оценки небаланса Н-моста накопителя 3 по значениям токов, измеренных датчиками 6 и 7, и формирования в цепи 10 сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса. 1 ил.The utility model relates to the electric power industry and can be used, for example, in static synchronous compensators of the STATCOM type, equipped with capacitive energy storage devices. The technical result of the utility model is to increase the reliability of the compensating device, since the state of the capacitive storage device is monitored and the device is taken out of operation when a critical defect occurs in a capacitive storage. The compensating device comprises a transistor voltage converter 1 provided with a control unit 2 and a capacitive electric power storage 3 connected to the converter 1 on the DC side. The drive 3 is made in the form of a battery of supercapacitors connected according to the H-bridge circuit and is equipped with AC sensors 6 and 7 installed in the diagonal of the H-bridge and in the total current circuit of the drive 3, respectively. The outputs of the sensors 6 and 7 are connected to the inputs 8 and 9 of block 2, respectively. Block 2 is made programmable with the possibility of generating a probing alternating current on the DC side of the converter, i.e. in the total current circuit of the drive 3, the calculation of the unbalance estimate of the H-bridge of the drive 3 by the current values measured by the sensors 6 and 7, and the formation of the emergency shutdown signal in the circuit 10 in case of exceeding the specified threshold by the calculated unbalance estimate. 1 ill.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена, например, в статических синхронных компенсаторах типа СТАТКОМ, снабженных емкостными накопителями энергии. При использовании суперконденсаторных накопителей энергии такие компенсаторы могут дополнительно выполнять функцию источника бесперебойного питания, устраняющего кратковременные провалы или перерывы электроснабжения (например, на время бестоковой паузы автоматического повторного включения линии электропередачи).The utility model relates to the electric power industry and can be applied, for example, in static synchronous compensators of the STATCOM type, equipped with capacitive energy storage devices. When using supercapacitor energy storage devices, such compensators can additionally perform the function of an uninterruptible power supply that eliminates short-term power outages or interruptions in power supply (for example, during a dead time pause of automatic restart of the power line).
Уровень техникиState of the art
Известно выбранное в качестве прототипа компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания, содержащее транзисторный преобразователь напряжения, снабженный блоком управления, и емкостный накопитель электроэнергии, подключенный к указанному преобразователю на стороне постоянного тока [1].Known selected as a prototype compensating device with uninterruptible power supply, comprising a transistor voltage converter equipped with a control unit, and a capacitive energy storage device connected to the specified Converter on the DC side [1].
Недостаток прототипа - низкая надежность.The disadvantage of the prototype is low reliability.
Сущность полезной моделиUtility Model Essence
Технический результат полезной модели - повышение надежности компенсирующего устройства, так как обеспечивается контроль состояния емкостного накопителя и устройство выводится из работы при возникновении критического дефекта в емкостном накопителе.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the compensating device, since the state of the capacitive storage is monitored and the device is taken out of operation when a critical defect occurs in the capacitive storage.
Предметом полезной модели является компенсирующее устройство, содержащее транзисторный преобразователь напряжения, снабженный блоком управления, и емкостный накопитель электроэнергии, подключенный к указанному преобразователю на стороне постоянного тока, отличающийся тем, что емкостный накопитель выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками переменного тока, выходы которых подключены к входам блока управления, при этом первый датчик установлен в диагонали Н-моста, второй - в цепи общего тока накопителя, а блок управления выполнен с возможностью формирования зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока преобразователя напряжения, вычисления оценки небаланса Н-моста по значениям токов, измеренных указанными датчиками, и формирования сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса.The subject of a utility model is a compensating device comprising a transistor voltage converter equipped with a control unit and a capacitive energy storage device connected to the specified converter on the DC side, characterized in that the capacitive storage device is made in the form of a battery of supercapacitors connected according to the H-bridge circuit, and equipped with AC sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the control unit, while the first sensor is installed in the diagonal of the H-bridge, the second in the general circuit on drive current, and a control unit configured to generate a probing AC side DC voltage converter, calculating evaluation unbalance H-bridge for the current values measured by said sensors, and signal conditioning emergency stop device in case of exceeding a predetermined threshold, the calculated estimate of the unbalance.
Это позволяет получить указанный технический результат.This allows you to get the specified technical result.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
На фигуре показана общая структурная схема заявляемого устройства.The figure shows the General structural diagram of the inventive device.
Компенсирующее устройство содержит транзисторный преобразователь 1 напряжения, снабженный блоком 2 управления, и емкостный накопитель 3 электроэнергии, подключенный к преобразователю 1 на стороне постоянного тока. К входам 4 блока 2 подключены датчики контролируемых токов и напряжений преобразователя 1 (на фигуре не показаны). С выхода 5 блока 2 на преобразователь 1 поступают управляющие воздействия.The compensating device comprises a transistor voltage converter 1 provided with a
Накопитель 3 выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста, и снабжен датчиками 6 и 7 переменного тока, установленными в диагонали Н-моста и в цепи общего тока накопителя 3 соответственно. Выходы датчиков 6 и 7 подключены к входам 8 и 9 блока 2 соответственно.The drive 3 is made in the form of a battery of supercapacitors connected according to the H-bridge circuit and is equipped with AC sensors 6 and 7 installed in the diagonal of the H-bridge and in the total current circuit of the drive 3, respectively. The outputs of the sensors 6 and 7 are connected to the inputs 8 and 9 of
Блок 2 выполнен программируемым с возможностью формирования преобразователем 1 зондирующего переменного тока на стороне постоянного тока, т.е. в цепи общего тока накопителя 3, вычисления оценки небаланса Н-моста накопителя 3 по значениям токов, измеренных датчиками 6 и 7, и формирования в цепи 10 сигнала аварийного отключения устройства в случае превышения заданного порога вычисленной оценкой небаланса.
Преобразователь 1 выполнен, например, на транзисторах IGBT, которые под управлением блока 2 формируют путем широтно-импульсной модуляции требуемые напряжение и ток на выводе 11 переменного тока преобразователя. Такие преобразователи известны, например, из [2], а также из описания прототипа [1], где подробно раскрыта структура и работа преобразователя в составе трехфазного компенсирующего устройства с функцией бесперебойного питания.The converter 1 is made, for example, on IGBT transistors, which, under the control of
Заявляемое компенсирующее устройство работает следующим образом (на примере трехфазного выполнения).The inventive compensating device operates as follows (for example, three-phase execution).
Устройство подключается трехфазным выводом 11 к электросети переменного тока параллельно потребителю.The device is connected by a three-
Преобразователь 1 получает от блока 2 управляющие воздействия, обеспечивающие осуществление широтной импульсной модуляции для формирования напряжений на трехфазном выводе 11 устройства в соответствии с требуемым режимом работы.The Converter 1 receives from
Формируя на выводе 11 вектор прямой последовательности напряжения в фазе с сетевым напряжением и изменяя амплитуду напряжения на выводе 11, устройство регулирует реактивную мощность, выдаваемую в сеть.Forming a direct sequence voltage vector in
При формировании вектора напряжения, отстающего или опережающего по фазе напряжение сети, устройство потребляет активную мощность или выдает ее в сеть соответственно. Потребление активной мощности сопровождается зарядом накопителя 3 энергии.When forming a voltage vector lagging behind or outstripping the phase voltage of the network, the device consumes active power or issues it to the network, respectively. The consumption of active power is accompanied by the charge of the energy storage device 3.
Формируя вектор обратной последовательности напряжения, находящийся в противофазе с обратной последовательности напряжения сети, устройство компенсирует несимметрию сетевого напряжения.By forming a vector of the reverse sequence of voltage, which is in antiphase with the reverse sequence of the mains voltage, the device compensates for the asymmetry of the mains voltage.
Компенсация искажений синусоидальности напряжения сети осуществляется за счет генерации в противофазе соответствующих высших гармоник напряжения на трехфазном выводе 11.Compensation for the distortion of the sinusoidal voltage of the network is carried out by generating in antiphase the corresponding higher voltage harmonics at the three-
При отключении потребителя от сетевого питания устройство, осуществляя функцию бесперебойного питания, переходит в режим поддержания напряжения, в котором на выводе 11 устройства формируется трехфазное синусоидальное напряжение с номинальной амплитудой и частотой. В этом режиме электроснабжение потребителя осуществляется за счет энергии, запасенной в накопителе 3, который, выполнен в виде батареи из единичных суперконденсаторов (например, суперконденсаторов емкостью 0,5 Ф с максимальным рабочим напряжением 700 В).When the consumer is disconnected from the mains supply, the device, carrying out the uninterruptible power supply function, enters the voltage maintenance mode, in which a three-phase sinusoidal voltage with a nominal amplitude and frequency is formed at
Известно [3], что при повреждении единичного суперконденсатора он, как правило, переходит в разомкнутое состояние, что приводит к перегрузке по току других суперконденсаторов накопителя 3, работающих с ним параллельно, и, в конечном счете, к потере устройством функции бесперебойного питания.It is known [3] that, when a single supercapacitor is damaged, it usually goes into an open state, which leads to overcurrent of other supercapacitors of drive 3 working in parallel with it, and, ultimately, the device loses uninterruptible power supply.
В заявляемом устройстве накопитель 3 выполнен в виде батареи суперконденсаторов, соединенных по схеме Н-моста. При исправности всех единичных суперконденсаторов Н-мост сбалансирован, т.е. его небаланс Ннб (определяемый соотношением полных сопротивлений Z плеч Н-моста, которое приведено, например, в [4])» находится в допустимых пределах вблизи нуля. При отказе одного из единичных суперконденсаторов абсолютное значение Ннб возрастает.In the inventive device, the drive 3 is made in the form of a battery of supercapacitors connected by the H-bridge circuit. When all single supercapacitors are in good condition, the H-bridge is balanced, i.e. its unbalance H nb (determined by the ratio of the total resistances Z of the shoulders of the H-bridge, which is given, for example, in [4]) is within acceptable limits near zero. If one of the single supercapacitors fails, the absolute value of H nb increases.
Оценка Ннб в рабочем режиме устройства производится по соотношению переменных токов, измеряемых в общей цепи Н-моста и в его диагонали. Если вычисленная оценкой небаланса превышает заданный порог, блок 2 формирует аварийный сигнал в цепи 10, действующий на выключатель 12, отключающий устройство от сети переменного тока.Evaluation of H nb in the operating mode of the device is based on the ratio of alternating currents measured in the general circuit of the H-bridge and in its diagonal. If the calculated unbalance estimate exceeds a predetermined threshold,
Для вычисления оценки небаланса по двум указанным токам могут использоваться различные соотношения между ними: например, отношение среднеквадратичных значений измеренных токов [5] или проекция вектора измеренного тока в диагонали Н-моста на направление вектора тока, измеренного в общей цепи Н-моста [4].To calculate the unbalance estimate for the two indicated currents, various relationships between them can be used: for example, the ratio of the rms values of the measured currents [5] or the projection of the measured current vector in the H-bridge diagonal onto the direction of the current vector measured in the common H-bridge circuit [4] .
Однако, как показали проведенные исследования переменная составляющая тока, протекающего в различных рабочих режимах через накопитель 3, включенный на стороне постоянного тока преобразователя 1, недостаточна для вычисления корректной оценки Ннб в условиях шумов и с учетом допустимых отклонений фактических емкостей единичных конденсаторов от их номинальных значений [4].However, as shown by the studies, the variable component of the current flowing in various operating modes through the drive 3, included on the DC side of the converter 1, is insufficient to calculate the correct estimate of Н нб under noise conditions and taking into account the permissible deviations of the actual capacitances of individual capacitors from their nominal values [4].
Для решения этой проблемы в заявляемом устройстве блок 2 управляет преобразователем 1 так, что преобразователь наряду с выполнением вышеописанных основных (технологических) функций формирует (непрерывно или периодически) в цепи общего тока накопителя 3 зондирующий переменный ток повышенной частоты, достаточный для корректной оценки Ннб по показаниям датчиков 6 и 7 во всех рабочих режимах преобразовательного устройства.To solve this problem, in the inventive device,
Корректная оценка небаланса позволяет контролировать состояние накопителя 1 с высокой степенью достоверности и предотвращать аварийные отказы, выводя компенсирующее устройство в ремонт при появлении критического дефекта в накопителе 1. В результате повышается надежность работы компенсирующего устройства в целом.A correct assessment of the unbalance allows you to monitor the state of drive 1 with a high degree of reliability and prevent accidental failures by displaying a compensating device for repair when a critical defect appears in drive 1. As a result, the reliability of the compensating device as a whole is increased.
Как показали проведенные исследования, частота зондирующего тока может быть выбрана так, чтобы минимизировать его влияние на основные режимы работы преобразователя 1. Например, установлено, что при номинальной частоте сети 50 Гц, оптимальное значение частоты зондирующего тока располагается вблизи 1500 Гц.As the studies showed, the frequency of the probing current can be chosen so as to minimize its effect on the main operating modes of the converter 1. For example, it was found that at a nominal frequency of the network 50 Hz, the optimal value of the frequency of the probing current is located near 1500 Hz.
Источники информации:Sources of information:
1. Патент RU 180249.1. Patent RU 180249.
2. Патент RU 2419942.2. Patent RU 2419942.
3. Supercapacitor User Manual [E-resource3. Supercapacitor User Manual [E-resource
https://www.tokin.com/english/product/pdf_dl/supercap_manual.pdf]https://www.tokin.com/english/product/pdf_dl/supercap_manual.pdf]
4. Alekseev, N., Kiselev, A., Matinyan, A., Skluev, A., and Rodygin, A. High Voltage Supercapacitor Energy Storage Protection // International Journal of Engineering Research and Technology ISSN 0974-3154, Volume 12, Number 10 (2019), pp. 1717-1722/4. Alekseev, N., Kiselev, A., Matinyan, A., Skluev, A., and Rodygin, A. High Voltage Supercapacitor Energy Storage Protection // International Journal of Engineering Research and Technology ISSN 0974-3154, Volume 12, Number 10 (2019), pp. 1717-1722 /
5. Патент RU 2553276.5. Patent RU 2553276.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019141133U RU195897U1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Compensating device with uninterruptible power supply function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019141133U RU195897U1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Compensating device with uninterruptible power supply function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU195897U1 true RU195897U1 (en) | 2020-02-10 |
Family
ID=69416335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019141133U RU195897U1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Compensating device with uninterruptible power supply function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU195897U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT523994A1 (en) * | 2020-06-16 | 2022-01-15 | Avl List Gmbh | Measuring arrangement for a converter and converter arrangement |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2187873C1 (en) * | 2001-04-16 | 2002-08-20 | Тульский государственный университет | Reactive power corrector |
| RU2282912C2 (en) * | 2004-07-16 | 2006-08-27 | Александр Михайлович Брянцев | Static compensator of reactive power |
| US20160365807A1 (en) * | 2009-03-30 | 2016-12-15 | Hitachi, Ltd. | Power conversion device with a plurality of series circuits |
| RU180249U1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-06-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Static reactive power compensator with uninterruptible power supply function |
-
2019
- 2019-12-12 RU RU2019141133U patent/RU195897U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2187873C1 (en) * | 2001-04-16 | 2002-08-20 | Тульский государственный университет | Reactive power corrector |
| RU2282912C2 (en) * | 2004-07-16 | 2006-08-27 | Александр Михайлович Брянцев | Static compensator of reactive power |
| US20160365807A1 (en) * | 2009-03-30 | 2016-12-15 | Hitachi, Ltd. | Power conversion device with a plurality of series circuits |
| RU180249U1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-06-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Static reactive power compensator with uninterruptible power supply function |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT523994A1 (en) * | 2020-06-16 | 2022-01-15 | Avl List Gmbh | Measuring arrangement for a converter and converter arrangement |
| AT523994B1 (en) * | 2020-06-16 | 2022-07-15 | Avl List Gmbh | Measuring arrangement for a converter and converter arrangement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | An improved islanding detection method for a grid-connected inverter with intermittent bilateral reactive power variation | |
| US9236768B2 (en) | Systems, methods, and devices for control of parallel uninterruptible power supplies | |
| EP2403122B1 (en) | System and method for control of multiphase power converters | |
| US10505367B2 (en) | Apparatus and method for providing a power interface | |
| Hamzeh et al. | A new control method in PV grid connected inverters for anti-islanding protection by impedance monitoring | |
| JPS5924392B2 (en) | AC electricity amount monitoring device | |
| Lei et al. | Power sharing between parallel inverters by using droop control with a secondary control loop | |
| RU195897U1 (en) | Compensating device with uninterruptible power supply function | |
| CN107947623B (en) | A multi-mode autonomous operation control method for bidirectional AC/DC converter under unbalanced load conditions | |
| Pigazo et al. | Wavelet-based islanding detection algorithm for single-phase photovoltaic (PV) distributed generation systems | |
| Ioris et al. | A microgrid islanding performance study considering time delay in island detection | |
| JP6341791B2 (en) | Isolated operation detection device, isolated operation detection method, isolated operation detection control device, and distributed power supply device | |
| Abramovich et al. | Electrical complex of combined power supply on the base of renewables and hybrid correction device | |
| Jing et al. | A control strategy for islanded DC microgrid with battery/ultra-capacitor hybrid energy storage system | |
| Burungale et al. | DSTATCOM performance for voltage sag, swell mitigation | |
| Ali et al. | Design and implementation of fractional-order sliding mode control for parallel distributed generations units in islanded microgrid | |
| Shadlu | Harmonic and imbalance compensation in electric railway systems using modular multilevel converters under varying load conditions | |
| CN109936168B (en) | Inverter, operation method thereof and controller | |
| Trinh et al. | Advanced Control Strategy to Compensate Power Sharing Error and DC Circulating Current in Parallel Single-Phase Inverters | |
| Savaghebi et al. | Secondary control for voltage unbalance compensation in an islanded microgrid | |
| Dubey et al. | Flexible distributed power converter with harmonic compensation and seamless passive islanding detection | |
| Montero-Hernandez et al. | A low cost approach to provide ride-through for critical loads | |
| Nagarajan et al. | An implementation of SSSC-based cascade H-bridge model series compensation scheme | |
| Yang et al. | Harmonic impedance measurement for an islanded microgrid using current injection | |
| Al-janad et al. | Comparative study of super capacitor and battery as storage energy in three phase system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210809 |