Przekształtnik elektroniczny z adaptacyjną techniką PLL do przeprowadzania przez zakłócenia napięcia

      W niniejszym artykule zaproponowano nowy PET dla sieci dystrybucyjnej nazywany elastyczną jednostką dystrybucji mocy, a także ujawniono mechanizm wymiany energii między siecią a obciążeniem. Rozwinięto i zademonstrowano prototyp o izolacji średniej częstotliwości 30 kW 600 VAC/220 VAC/110 VDC. Artykuł przedstawia również kluczowe strategie sterowania PET w zastosowaniach do sieci dystrybucyjnych, szczególnie w warunkach zakłóceń napięcia sieciowego. Ponadto omówiono i zweryfikowano problemy stabilności związane z trójfazowym PET podłączonym do sieci za pomocą analizy opartej na impedancji. Prototyp PET został przetestowany i przeszedł funkcję przejścia przez zakłócenia napięcia. 

1.Wstęp.

     Transformator dystrybucyjny jest najważniejszym i najbardziej powszechnym urządzeniem w sieci dystrybucji energii elektrycznej, odpowiedzialnym za transformację napięcia i izolację napięcia. Tradycyjny transformator dystrybucyjny jest bardzo niezawodny, jednakże jest duży i kłopotliwy. Harmoniczne między stroną pierwotną i wtórną nie mogą być izolowane, a potrzebne są dodatkowe urządzenia do monitorowania i ochrony przed możliwymi awariami. Obecnie te wady stanowią rzeczywiste obawy w środowisku akademickim i przemyśle. Dlatego transformatory elektroniczne, inteligentne uniwersalne transformatory, transformatory stałoprądowe, inteligentne transformatory, routery energii i inne stopniowo stały się powstającym tematem w ciągu ostatnich 10 lat, zwłaszcza w zastosowaniach lotniczych, napędowych kolejowych, inteligentnych sieci energetycznych i Internetu Energetycznego. Ich początkowe zastosowanie może być w specjalnych aplikacjach, gdzie koszt i efektywność są drugorzędne w porównaniu z rozmiarem i wagą.

2.Struktura i parametry PET.

    Dla wielowinylowego DC/DC konwertera o izolacji średniej częstotliwości przyjęto metodę otwartego sterowania o stałej częstotliwości przełączenia. Nazywa się go transformatorem DC i dostarcza on nienapędzane napięcie wyjściowe. Poprzez zmniejszenie wymagań regulacyjnych i zawężenie zakresów napięcia wejściowego, transformator DC może osiągnąć wyższą efektywność i większą moc wyjściową niż standardowy regulowany transformator, nawet jeśli eliminuje się dławik filtrujący. Trójfazowe inwertery składają się z trzech identycznych modułowych jednofazowych pełno-mostowych inwerterów H4, które mają doskonałą zdolność do korekcji niezbalansowanego obciążenia wewnętrznego, lub należy dodać inne metody sterowania do trójfazowego inwertera. Napięcie wyjściowe AC jest regulowane za pomocą kontrolerów podwójnego pętli, gdzie zewnętrzna pętla jest ustawiona do regulacji wartości skutecznej napięcia, podczas gdy wewnętrzna pętla reguluje wartość chwilową napięcia. Dodatkowo strategia sterowania SPWM bipolarnego pomaga w obsłudze mocy biernych.

3.Kluczowe strategie dla PET do przejścia przez zakłócenia napięcia.

     Dla PET działającego z zakłóceniami napięcia sieciowymi, obserwowalność i sterowalność są niezbędne. Dokładne i szybkie wykrywanie częstotliwości i kąta fazowego napięcia sieciowego jest niezbędne, aby zapewnić poprawne generowanie sygnałów referencyjnych i poradzić sobie z przepisami energetycznymi, szczególnie dla tych działających w typowych zniekształceniach sieciowych, takich jak harmoniczne, spadki napięcia, wahania częstotliwości i skoki fazy. Dynamiczne zmiany napięcia sieciowego powinny być uwzględnione ze względu na szybkie sterowanie. Dlatego dwie kluczowe strategie dla PET zostały zbadane i oddzielnie przedstawione w tej sekcji, w tym metody projektowania PLL, zasady sterowania i mało-sygnałowy model trójfazowego prostownika PWM. Omówiono również problemy stabilności związane z trójfazowym PET podłączonym do sieci.

4.Podsumowanie.

        W niniejszym artykule zaproponowano nowy PET dla sieci dystrybucyjnej nazywany elastyczną jednostką dystrybucji mocy. Izolacja DC/DC dla trójfazowych inwerterów jest realizowana za pomocą jednego kompaktowego wielowinylowego transformatora, co zmniejsza złożoność systemu. Skupiając się na problemach zgodności PET, takich jak przejście przez zakłócenia napięcia i rezonans harmoniczny, który dotychczas nie był napotykany, ten artykuł szczegółowo przedstawia kluczowe metody projektowania PLL w warunkach zniekształconych sieci, zasady sterowania, mało-sygnałowy model oraz wprowadzanie admitytanckie trójfazowego prostownika PWM. To pomaga zrozumieć rezonans harmoniczny w systemach energetycznych opartych na elektronice mocy korzystających z PET.

Źródło: IEEE Xplore

Oświadczenie: Szacunek do oryginału, dobre artykuły warte dzielenia się, jesli istnieje przestępstwo prawa autorskiego proszę o skontaktowanie się z celami usunięcia.