Адаптивное интегрирующее устройство синхронизации для систем управления силовыми вентильными преобразователям

Максим Михайлович Дудкин, Юрий Семенович Усынин, Константин Владимирович Осинцев

Аннотация


Предложен новый принцип построения устройства синхронизации (УС) на основе интегрирующего развертывающего преобразования для ведомых сетью силовых вентильных преобразователей (ВП).
УС представляет собой нелинейную импульсную систему, в основе которой лежит замкнутая структура интегрирующего развертывающего преобразователя (РП), работающего в режиме внешней синхронизации с частотой напряжения сети. Приведены структурная схема, временные диаграммы сигналов и условия внешней синхронизации РП гармоническим и прямоугольным биполярным сигналами. Получены рекомендации по выбору соотношения частоты собственных автоколебаний развертывающего преобразователя и частоты напряжения сети. Показано, что адаптивное интегрирующее устройство синхронизации полностью адаптируется к нестабильности амплитуды и частоты напряжения сети в пределах ±50 % и выше. В отличие от известных схем синхронизации предложенное УС представляет собой адаптивный фильтр первого порядка, полоса пропускания которого автоматически перестраивается в зависимости от амплитуды и частоты напряжения сети. Это свойство интегрирующего УС позволяет подавлять высшие гармоники в питающей сети при нестабильности частоты в пределах ±50 % и выше. Также показана высокая помехоустойчивость предложенного адаптивного интегрирующего УС по отношению к коммутационным искажениям напряжения сети. Все это говорит о целесообразности его применения в системах управления ВП, питание которых осуществляется от автономной системы электроснабжения «малой» мощности, например, дизель- или ветрогенераторных установок. Даны рекомендации по выбору параметров адаптивного интегрирующего УС. На примере трёхфазного реверсивного тиристорного выпрямителя постоянного тока рассмотрена функциональная схема перекрестной синхронизации, а также приведены результаты ее практического применения в составе систем управления силовыми ВП.


Ключевые слова


устройство синхронизации; интегрирующий развертывающий преобразователь; система управления; вентильный преобразователь

Полный текст:

PDF

Литература


Tihanyi L. Electromagnetic Compatibility in Power Electronics. New York, IEEE Press Publ., 1995. 402 p.

GOST 32144–2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost' tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya. Norma kachestva elektricheskoy energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya [State Stand-ard 32144–2013. Electric Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Equipment. The Quality Norm of Electrical Energy in General-Purpose Power Supply Systems]. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 20 p.

Ott H.W. Noise Reduction Techniques in Electronic Systems. New York, John Wiley & Sons Publ., 1988. 448 p.

Ivanov A.G., Belov G.A., Sergeev A.G. Sistemy upravleniya poluprovodnikovymi preobrazovatelyami [Control Systems of Semiconductor Converters]. Cheboksary, Chuvash University Publ., 2010. 448 p.

Dudkin M.M., Tsytovich L.I. Adaptive Integrators to Control Power Valve Converters, Russian Electrical Engineering, 2015, vol. 86, no. 12, pp. 681–685. DOI: 10.3103/S1068371215120044

Jacques J., Dawson F.P., Boriert R. A Tracking Bandpass Filter for the Rejection of Power System Disturb-ances. EPE’9 35th European Conf. on Power Electronics and Applications, 1993, vol. 4, no. 377, pp. 47–52.

Wolaver D.H. Phase Locked Loop Circuit Design. New Jersey, Englewood Cliffs, Prentice Hall Publ., 1991. 262 p.

Liccardo F., Marino P., Raimondo G. Robust and Fast Three-Phase PLL Tracking System. IEEE Transac-tions on Industrial Electronics, 2011, vol. 58, no. 1, pp. 221–231. DOI: 10.1109/TIE.2010.2044735

Rodriguez P., Pou J., Bergas J., Candela J.I., Burgos R.P., Boroyevich D. Decoupled Double Synchronous Reference Frame PLL for Power Converters Control. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, vol. 22,

no. 2, pp. 584–592. DOI: 10.1109/TPEL.2006.890000

Bose В.К. Power Electronics and Variable Frequency Drives. New York, IEEE Press Publ., 1996. 822 p.

Dudkin M.M. Adaptivnoe integriruyushchee ustroystvo sinkhronizatsii [Adaptive Integrating Synchro-nizing Unit]. Patent RF, no. 2513024, 2014.

Dudkin M.M., Tsytovich L.I., Nesterov A.S. Adaptive Units and Control Systems of Power Semiconductor Converters on the Basis of Integrating Scanning Conversion. Procedia Engineering: International Conference on Industrial Engineering (ICIE-2015), 2015, vol. 129, pp. 933–939. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.138

Dudkin M.M., Tsytovich L.I., Brylina O.G. Spectral Characteristics of Scanning Converters with Pulse-Width and Pulse-Frequency-Width Modulations. Russian Electrical Engineering, 2013, vol. 84, no. 10, pp. 549–555. DOI: 10.3103/S1068371213100039

Tsytovich L.I., Brylina O.G., Dudkin M.M., Rakhmatulin R.M., Tyugaev A.V. Analog-Digital Converter with Integrating In-Phase Amplitude-Frequency-Pulse Modulation for Switched Drive Systems. Russian Electrical Engineering, 2013, vol. 84, no. 10, pp. 244–249. DOI: 10.3103/S106837121305009X

Tsytovich L.I., Dudkin M.M., Brylina O.G., Tyugaev A.V. Integrating Pulse-Number ADC with High Tem-poral and Temperature Stability of Characteristics. Automatic Control and Computer Sciences, 2015, vol. 49, no. 2, pp. 103–109. DOI: 10.3103/S014641161502008X

Tsytovich L.I., Dudkin M.M., Brylina O.G., Tyugaev A.V. Dynamics of Communication Lines with Pulse-Width and Pulse-Frequency-Width Data Carriers. Theory and Practice. Russian Electrical Engineering, 2014, vol. 85, no. 4, pp. 183–191. DOI: 10.3103/S1068371214040117

Tsytovich L.I., Dudkin M.M., Lokhov S.P., Brylina O.G. About the Dynamics of Some Methods of Inte-grating Conversion of Analog Signal into Digital Code. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2013, vol. 13, no. 1, pp 80–91.

Tsytovich L.I., Dudkin M.M., Rakhmatulin R.M., Brylina O.G., Tyugaev A.V. [Antijamming Integrating Synchronization of Circuit Driven Valve Converters]. Energetik [Energetic], 2014, no. 6, pp. 15–18. (in Russ.)

Tsytovich L.I., Brylina O.G., Dudkin M.M., Rakhmatulin R.M. Adaptive Interval-Code Integrating Syn-chronization of Control Systems for Power Converters, Russian Electrical Engineering, 2013, vol. 84, no. 3,

pp. 122–128. DOI: 10.3103/S1068371213030115

Tsytovich L.I., Dudkin M.M. Dynamics of Scanning Converters with Sampling of Instantaneous Values of the Control Signal and Various Modulation Patterns, Russian Electrical Engineering, 2014, vol. 85, no. 10,

pp. 619–627. DOI: 10.3103/S1068371214100137

Dudkin M.M. [Energy-Efficient Technologies in Test Beds with Application of Single-Phase Reversible Converters]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2013, vol. 13, no. 1, pp 5–18.

(in Russ.).

Dudkin M.M. [Thyristor Voltage Regulator with an Adaptive Integration Control System for Smooth Start of Asynchronous Motors]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2014, vol. 14,

no. 2, pp. 36–43. (in Russ.)

Dudkin M.M., Brylina O.G., Tsytovich L.I., Tyugaev A.V. [Pulse-Frequency-Width Adaptive Alternating Voltage Regulator with Integrating Control System]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engi-neering, 2013, vol. 13, no. 2, pp. 45–52. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power180408

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.