CC BY
3
8. Указ Президента РФ от 07 мая 2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024г» // Собрание законодательства РФ.2018г. № 20. Ст.2817.
УДК 621.316.11
Климов П. Л.
аспирант кафедры «Электроснабжения и электротехники»
Доденгефт Е. А. студент магистратуры кафедры «Электроснабжения и электротехники» Иркутский Национальный Исследовательский Технический
Университет, Институт энергетики.
Россия, г. Иркутск МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ В СИСТЕМЕ ТИПА «СЕТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА - СЕТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»
Аннотация: В статье описывается управление преобразователем для контроля уровня напряжения постоянного тока установки распределенной генерации, реактивной мощностью и коэффициентом мощности. В частности, описаны методы полевого или векторного управления электрическими машинами.
Ключевые слова: распределенная генерация, преобразование, переменный ток, постоянный ток, падение напряжения.
Klimov P. L.
Postgraduate student of the department "Power supply and electrical
engineering" Dodengeft Y. A.
Graduate student of the department "Power supply and electrical
engineering"
Irkutsk National Research Technical University, Institute of Energy.
Russia, Irkutsk
MODELING OF CONTROLLER OF THE CONVERTER IN THE SYSTEM OF THE TYPE "DC NETWORK - AC NETWORK"
Abstract: The article describes converter control for controlling the DC voltage level of a distributed generation plant, reactive power, and power factor. In particular, methods are described for field or vector control of electrical machines.
Keywords: distributed generation, transformation, alternating current, direct current, drop voltage.
Управление преобразователем выполняется в системе координат d-q, которая исходит из метода полевого или векторного управления электрическими машинами [1, 2]. Используя преобразование a-b-c-d-q, сложность связанных электрических величин упрощается и упрощает
i-ц,
ает
моделирование. Это неотъемлемая часть теории обобщенных электрических машин, где все трехфазные машины можно рассматривать как двухфазные примитивные машины с фиксированными обмотками статора и вращающимися витками ротора. Контроллер преобразователя используется для управления напряжением постоянного тока установки РГ, реактивной мощностью и коэффициентом мощности. Контур управления может быть получен из соотношения между преобразователем и напряжением сети (рисунок 1).
Соотношение между сетевым напряжением ис и напряжением преобразователя исои, учитывая падение напряжения на индукторе в стационарной системе отсчета, можно записать в виде [3]
lCON I
и
CON
La Lb Lc
U,
Рисунок 1 - Схема подключения к сети через сетевой индуктор В системе координате а-в это напряжение сети может быть записано
как
Mg° — UGa + j • UGß
систему отсчета при
После преобразования во вращающуюся положительном направлении напряжения сети
¿ид _ ¿ид . ■ ¿ид
Mg — UGd +J ^ UGq .
Аналогично, ток преобразователя iC0N может быть записан в фиксированной системе отсчета как
>■¿0
>■¿0
.¿о
¿CON — lCONa + ] • UCONß'
и во вращающейся системе отсчета может быть выражен как
.¿ид — .¿ид . _ _ ¿ид ±CON ^CONd J aCONq-
Реальная часть напряжения сети определяется выражением
и
¿ид
— I
di
.¿ид
CONd — , sl . ¡¿ив +
Ш1 ^CONq CONd'
¿ид
Gd ' dt
и мнимая часть может быть выражена как
di.
U
¿ид Gq
— I-
¿ид
CONg i . ¡¿ид + г ¿ид
dt Ш1 ^CONd aCONq-
Перестраивая в уравнении напряжение преобразователя uCOn, получим
..¿ид — . ¿ид CONd Gd
— I
di
.¿ид
CONd i , ,7 . ¡¿ид — + Ш1 CONq,
А
Л
..¿-ид _ „¿ид — 1
¿ид СОМд
— ш/ • /
^ --- "СОМ'
В этой ориентированной системе отсчета вращающееся напряжение
равно ^ _
и _ 0 . Несмотря на то, что иСад _ 0, выражение не
исключается из уравнений для облегчения вывода уравнения управления. Связь напряжения сети, напряжения преобразователя и тока преобразователя показана на векторной диаграмме (рисунок 2).
Падения напряжения контроллера на индукторе I
<и
¿ид СОЫа
и
.¿.ид
СОЫд
рассматриваются как выхода ПИ-контроллеров (пропорционально-интегральный контроллер) и выражаются
.¿ид
сома №
¿ид СОИд
¿ид .¿ид
СОМй ^ — 1СОИй
¿ид .¿ид
CONq_ref — 1СОИц
Заменяя выражение I
<и
.¿ид
сома №
¿ид
<И
и
¿ид
CONd_ref ¿ид
на исоыа и
¿ид
¿ид
^ на и^^9^ получим
_—кЛ1 + 7г)<1 (1+тт)-(
.¿ид
СОМй ^ — 1СОИй
■ ¿ид
^¿ид
СОМд_ге{ ^СОМц
) + ) +
и
и
¿ид
¿ид вц
+ / + <>!• /
¿ид СОИц'
¡¿ид
'сома,
Вращающаяся, ориентированная на напряжение система координат
/
а
.¿о
Фиксированная система координат
Рисунок 2 - Векторная диаграмма напряжения и тока в системе координат d-
Ч.
Внутренний цикл управления током контроллера преобразователя может быть получен из уравнений г и геГ (рисунок 3).
л
А
Рисунок 3 - Внутренний цикл контроля преобразователя.
В этой ориентированной по напряжению системе отсчета ^ол^ равно активному току, а ¿с,^ - отрицательному реактивному току. Этот активный ток рассчитывается из контура управления, который управляет напряжением постоянного тока для d- составляющей, а реактивный ток генерируется тем, который управляет выходным напряжением переменного тока для q-составляющей (рисунок 4). Во внешнем цикле управления постоянный активный ток от источника РГ подается вперед для повышения производительности контроллера. Этот цикл основан на схеме управления Р-Q, которая обеспечивает независимое управление активным и реактивным выходом мощности. Эти два контура управления представляют собой общую структуру контроллера для модели установки РГ, используемой для изучения различных проблем в данной работе.
А
А
Рисунок 4 - Внешний цикл контроля преобразователя. Использованные источники:
1. Recommended practices and requirements for harmonic control in electrical power systems, IEEE 519-1992.
2. Eurelectric, Application guide to the European Standard EN 50160 on voltage characteristics of electricity suplied by public distribution systems, [Online], Available: http://www.eurelectric. org
3. H. Akagi, E. H. Watanabe and M. Aredes, Instantaneous Power Theory and Application to Power Conditioning, Wiley-Interscience, 2007.
4. B. K., Bose, Modern Power Electronic and AC drives, Prentice Hall, 2002.
5. C. Feltes, S. Engelhardt, J. Kretschmann, J. Fortman and I. Erlich, "High voltage ride-trhough of DFIG-based wind turbine".
6. T. C. Green and M. Prodanovic, "Control of inerter-based micro-grid," Electrical Power System Research, vol. 77, pp: 1204-1213, 2007.
A
V780
