DE10118504A1 - Method and device for predictive correction of control or manipulated value deviations in current or voltage regulators - Google Patents
Method and device for predictive correction of control or manipulated value deviations in current or voltage regulatorsInfo
- Publication number
- DE10118504A1 DE10118504A1 DE10118504A DE10118504A DE10118504A1 DE 10118504 A1 DE10118504 A1 DE 10118504A1 DE 10118504 A DE10118504 A DE 10118504A DE 10118504 A DE10118504 A DE 10118504A DE 10118504 A1 DE10118504 A1 DE 10118504A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- current
- control
- voltage
- active filter
- fsrf
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 29
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 230000000454 anti-cipatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 2
- 241000331231 Amorphocerini gen. n. 1 DAD-2008 Species 0.000 claims 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 31
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
-
- 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
- H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
- H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
- H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
-
- 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
- Y02E40/20—Active power filtering [APF]
-
- 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
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur vorausschauenden Kor rektur von Regel- oder Stellwertabweichungen, die bei der Verarbeitung von Wechsel strom- oder -spannungsgrößen, insbesondere auch bei der Verarbeitung von Ober schwingungen, in entsprechenden Strom- oder Spannungsregelgliedern, insbesondere bei der Verwendung von Proportional-Integral- oder Integral-Reglern zu beobachten sind.The invention relates to a method and a device for predictive Kor correction of control or manipulated value deviations that occur when processing changes Current or voltage quantities, especially when processing upper vibrations, in corresponding current or voltage control elements, in particular observed when using proportional-integral or integral controllers are.
Der zunehmende Leistungsbedarf sowohl im Privaten als auch industriellen Bereich sowie die Entwicklung und der Einsatz immer leistungsfähigerer und leistungsstärkerer Maschinen und Antriebssysteme und das damit einhergehende Auftreten immer stärke rer bzw. größerer leistungselektronischer und elektrischer Lasten, sowie durch diese verursachte Oberschwingungen, führen insbesondere im Energieversorgungsbereich, aber auch in der Verkehrstechnik zu einer Reihe nachteiliger Nebeneffekte. So führen durch nichtlineare Lasten hervorgerufene Oberschwingungen beispielsweise zu einer Beeinträchtigung der Versorgungsströme oder -spannungen bzw. ihrer Qualität und damit der Leistungsqualität, was für Verbraucher, die an das gleiche elektrische Versor gungsnetz angekoppelt sind das Auftreten von Fehlfunktionen und/oder Geräteausfällen bzw. -defekten bedeuten kann. The increasing power requirements in both the private and industrial sectors as well as the development and use of increasingly powerful and powerful Machines and drive systems and the associated appearance always strength rer or larger power electronic and electrical loads, as well as by this Harmonics caused, especially in the energy supply area, but also in traffic engineering to a number of adverse side effects. So lead harmonics caused by nonlinear loads, for example, to a Impairment of the supply currents or voltages or their quality and hence the quality of service, what for consumers connected to the same electrical supply are connected to the occurrence of malfunctions and / or device failures or defects can mean.
Eine Möglichkeit dem Problem Herr zu werden bietet sich durch den Einsatz aktiver Filter, die hier wie eine Art geregelte Gegenstromquelle eingesetzt werden.One way to deal with the problem is to use active Filters that are used here as a kind of regulated countercurrent source.
Demgemäß finden sich parallel geschaltete aktive Filterelemente in vielen technischen Bereichen zur Regelung und/oder Kompensation durch nichtlineare Lasten hervorge rufener Stromoberschwingungen und resultierender Blindströme, um zu gewährleisten, daß die Versorgungsströme bei einsetzender nichtlinearer Belastung ihren sinusförmi gen Verlauf beibehalten und auch weiterhin ein Leistungsfaktor von Eins erhalten bleibt.Accordingly, active filter elements connected in parallel can be found in many technical Areas for regulation and / or compensation by nonlinear loads called current harmonics and resulting reactive currents to ensure that the supply currents their sinusoidal when nonlinear loading begins maintain course and a power factor of one is maintained.
Die maßgebliche Schwierigkeit liegt hierbei in der gleichzeitigen Regelung einer ver gleichsweise großen Anzahl von Stromoberschwingungen. Deren maximal regelbare höchste Frequenzkomponente gemäß theoretischer Gesichtspunkte und Überlegungen durch die halbe Schaltfrequenz der eingesetzten aktiven Filterelemente vorgegeben ist.The main difficulty here is the simultaneous regulation of a ver equally large number of current harmonics. Their maximum controllable highest frequency component according to theoretical considerations and considerations is predetermined by half the switching frequency of the active filter elements used.
Die Verarbeitung der Lastströme bzw. der Stromgrund- sowie der zugehörigen Strom oberschwingungen erfolgt gemäß den Grundzügen der SRF(Synchronous Reference Frame)- oder FSRF(Fundamental Synchronous Reference Frame)-Theorie. Gemäß der FSRF-Theorie werden zunächst sowohl die Ströme als auch gegebenenfalls die Spannungen in einem dreiphasigen statischen bzw. stationären, nicht rotierenden 123- Bezugssystem mit drei, den einzelnen Phasen entsprechenden und um jeweils 120° gegeneinander verdrehten, sich in einem gemeinsamen Ursprung schneidenden Ach sen ermittelt und in ein statisches kartesisches Bezugssystem mit einer α-, β- und Null- Achse übertragen. Aus vorgenanntem statischem αβ-Bezugssystem erfolgt ein erneuter Übertrag der Meßgrößen auf das SRF- oder FSRF-Bezugssystem. Hierbei handelt es sich um ein kartesisches Bezugssystem mit einer d-, q- und Null-Achse, dessen d- und q-Achse, beim FSRF-Bezugssystem synchron mit der Frequenz der Grundschwingung, um die Null-Achse des Bezugssystems rotiert. Die standardgemäße Rotationsrichtung ist hierbei der Zeigerbewegung einer Uhr entgegengerichtet und entspricht damit dem Drehsinn des Mitsystems der Grundschwingung. Im FSRF-Bezugssystem sind die Ströme oder Spannungen nach Wirk- und Blindanteil getrennt, wobei die d-Achse den Wirk- und die q-Achse den Blindanteil der dargestellten Strom- bzw. Spannungswerte wiedergibt. The processing of the load currents or the basic electricity and the associated electricity Harmonics are based on the principles of the SRF (Synchronous Reference Frame) or FSRF (Fundamental Synchronous Reference Frame) theory. According to In the FSRF theory, both the currents and, if appropriate, the Voltages in a three-phase static or stationary, non-rotating 123- Reference system with three corresponding to the individual phases and each 120 ° twisted against each other, intersecting in a common origin determined and into a static Cartesian reference system with an α, β and zero Transfer axis. A new one is made from the aforementioned static αβ reference system Transfer of the measured variables to the SRF or FSRF reference system. This is what it is about is a Cartesian reference system with a d, q and zero axis, its d and q-axis, in the FSRF reference system synchronous with the frequency of the fundamental, rotates around the zero axis of the reference system. The default direction of rotation is counter to the movement of a watch and thus corresponds to that Direction of rotation of the co-system of the fundamental vibration. In the FSRF reference system they are Currents or voltages separated by active and reactive components, with the d-axis Active and the q-axis the reactive component of the current or voltage values shown reproduces.
Scheint der aus drei phasenverschobenen Strömen oder Spannungen gebildete Vektor in der Raumzeigerdarstellung des dreiphasigen statischen Bezugsystem mit der Fre quenz der Strom- oder Spannungsgrundschwingung um den Ursprung zu rotieren, so werden die Wechselstrom- bzw. -spännungsgrößen der Grundschwingung nach Trans formation in das dq-Bezugssystem, das synchron mit der Frequenz der Grundschwin gung rotiert, als Gleichstrom- bzw. -spannungsgrößen wiedergegeben und die ver meintliche Rotation hört auf.Shines the vector formed from three phase-shifted currents or voltages in the room pointer representation of the three-phase static reference system with the Fre frequency of the fundamental current or voltage oscillation around the origin, so the alternating current or voltage quantities of the fundamental wave according to Trans formation in the dq reference system, which is synchronous with the frequency of the basic oscillation supply rotates, reproduced as direct current or voltage quantities and the ver my rotation stops.
Dieser Sachverhalt wird für die regelungstechnische Signalverarbeitung genutzt, da es, aufgrund der eingesetzten Regelglieder vorteilhafter ist Gleichstrom- bzw. -spannungs größen zu kontrollieren bzw. zu verarbeiten als Wechselstrom- bzw. -spannungsgrößen. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß bei der Verarbeitung von Wechselstrom- bzw. -spannungsgrößen unter Einsatz entsprechenden Regelglieder, insbesondere von Pro portional-Integral-Reglern (PI-Regler) und/oder Integral-Reglern (I-Regler) im stationä ren Betrieb eine Regel- oder Stellwertabweichung auftritt wohingegen bei der Verarbei tung von Gleichstrom- bzw. -spannungsgrößen eine Regel- oder Stellwertabweichung von Null erreicht wird.This fact is used for control-related signal processing because due to the control elements used, direct current or voltage is more advantageous to control or process quantities as AC or voltage quantities. This can be attributed to the fact that when processing AC or -Voltage quantities using appropriate control elements, in particular from Pro Portional-integral controllers (PI controllers) and / or integral controllers (I controllers) in stationary During operation, a control or manipulated value deviation occurs, whereas during processing a control or manipulated value deviation is reached from zero.
Treten beispielsweise in den Versorgungsströmen Oberschwingungen auf, so werden diese gemeinsam mit der Grundschwingung in das FSRF-Bezugssystem transformiert, besitzen in Folge ihrer, relativ zum rotierenden Bezugssystem, geänderten Frequenz dort jedoch eine andere Ordnung als zuvor. Wird zum Beispiel die Stromoberschwin gung fünfter Ordnung, bei der es sich typischerweise um eine Gegensystem-Ober schwingung handelt, deren Raumzeiger entgegen der Drehrichtung der Grundschwin gung mit der fünffachen Frequenz rotiert, in das FSRF-Bezugssystem transformiert, so ändert sich ihre relativ zum Bezugssystem gemessene Rotationsfrequenz und sie er scheint als Gegensystem-Oberschwingung sechster Ordnung.If, for example, harmonics occur in the supply currents, then these are transformed together with the fundamental into the FSRF reference system, have changed frequency due to their relative frame of reference there, however, a different order than before. For example, the current top swing fifth order, which is typically a negative system super oscillation is acting, the space pointer against the direction of rotation of the basic oscillation rotation at five times the frequency, transformed into the FSRF reference system, see above their rotation frequency measured relative to the reference system changes and so does he appears as a sixth-order negative harmonic.
Bei vorliegenden Unsymmetrien kann jede Oberschwingung ihre eigenen Gegen-, Mit- und Null-Systemanteile aufweisen. Als Null-Systemanteile werden hierbei diejenigen Frequenzanteile bezeichnet, die auf dem Nulleiter auftreten.With existing asymmetries, each harmonic can have its own counter-, and have zero system components. The zero system components are those Designates frequency components that occur on the neutral conductor.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß im FSRF-Bezugssystem, gegenüber dem dreipha sigen statischen System, eine Gegensystemkomponente der Grundschwingung als Gegensystem-Oberschwingung zweiter Ordnung auftritt und durch Regelung dieser Ober schwingung im FSRF-System eine Lastsymmetrierung erreicht werden kann, so daß keine separate, zusätzliche Regelung speziell für die Lastsymmetrierung erforderlich ist.At this point it should be noted that in the FSRF reference system, compared to the dreipha static system, a negative sequence component of the fundamental wave as negative sequence harmonic second order occurs and by regulating this upper load symmetry can be achieved in the FSRF system, so that no separate, additional control specifically for load balancing is required.
Zur Erzeugung der für ein aktives Filterelement erforderlichen Referenzströme werden zunächst die Lastströme mit Stromgrund- sowie Stromoberschwingungen mittels einer Clark-Transformation, die durch Gleichung I wiedergegeben ist, in das statische αβ- Bezugssystem übertragen und von dort durch eine in Gleichung II wiedergegebene Park-Transformation in das FSRF-Bezugssystem übertragen.To generate the reference currents required for an active filter element first the load currents with current fundamental and current harmonics using a Clark transformation, represented by equation I, into the static αβ- Reference system transferred and from there by a given in equation II Transfer park transformation into the FSRF reference system.
Clark-Transformation:
Clark transformation:
wobei I1, I2 und I3 die im statischen bzw. stationären, nicht rotierenden 123-Bezugs system, entsprechend den drei Phasen, die drei auftretenden Lastströme und Iα, Iβ und I0 die drei ins αβ-Bezugssystem transformierten Lastströme bezeichnen.where I 1 , I 2 and I 3 denote the three load currents occurring in the static or stationary, non-rotating 123 reference system, corresponding to the three phases, and I α , I β and I 0 denote the three load currents transformed into the αβ reference system .
Park-Transformation:
Park transformation:
wobei Iα, Iβ und I0 die drei ins αβ-Bezugssystem und Id, Iq und I0 die drei ins dq- Bezugssystem (FSRF) transformierten Lastströme bezeichnen und ρ die Phasenlage des Vektorzeigers der Versorgungsspannung im statischen 123-Bezugssystem wieder gibt. where I α , I β and I 0 denote the three load currents transformed into the αβ reference system and I d , I q and I 0 the three load currents transformed into the dq reference system (FSRF) and ρ the phase position of the vector pointer of the supply voltage in the static 123 reference system gives.
Vorgenannte Transformationen lassen sich auch in einem einzigen Transformations schritt durchführen.The aforementioned transformations can also be carried out in a single transformation perform step.
Da der auf der d-Achse des FSRF-Bezugssystems wiedergegebene Wirkstrom den nützlichen Gleichstromwirkanteil der Grundschwingung des Laststroms beinhaltet, läßt sich dieser Gleichstromwirkanteil mittels eines Tiefpassfilters extrahieren und vom ge samten Wirkstromanteil der d-Achse subtrahieren, wodurch nur noch der zu kompensie rende Stromanteil erhalten bleibt.Since the active current shown on the d-axis of the FSRF reference system denies the contains useful DC current component of the fundamental oscillation of the load current extract this DC component by means of a low-pass filter and the ge Subtract the entire active current component of the d-axis, which means that only the one to be compensated current share of electricity is retained.
Da die zur Kompensation der Oberschwingungsanteile erforderlichen Gegenströme der aktiven Filterelemente von gleicher Größe, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen wie der Laststrom sein müssen, werden in der Referenzstromerzeugung die gemessenen Stromoberschwingungen invertiert und als Referenzwerte weiterverarbeitet. Zusätzlich müssen durch das aktive Filtersystem verursachte Verluste oder auch passive/aktive Lasten oder Einspeiseeinheiten am Gleichspannungszwischenkreis vom einspeisenden Netz versorgt werden. Dies erfolgt über einen Gleichspannungsregler, der den Refe renzstrom in der d-Achse korrigiert.Since the counter currents required to compensate the harmonic components active filter elements of the same size, but with the opposite sign as the Load current must be measured in the reference current generation Current harmonics inverted and processed as reference values. In addition losses caused by the active filter system or passive / active Loads or supply units on the DC link from the supplying Mains are supplied. This is done via a DC voltage regulator, which the Refe current in the d-axis corrected.
Für die Stromregelung wird ein Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) eingesetzt, der den Strom auf den jeweiligen Referenzwert regelt. Um die Steuerspannungen bzw. die Steuersignale für den Umrichter bzw. Stromrichter des aktiven Filters zu erhalten, wird das Ausgangssignal des PI-Stromreglers, welches den Spannungsabfall an der Ein gangsspule des aktiven Filters wiedergibt, von der Versorgungsspannung zuzüglich zusätzlicher Entkopplungsanteile, die ein Übersprechen zwischen den Blind- und Wirk anteilen verhindern sollen, abgezogen. Die Versorgungsspannungen werden hierzu äquivalent wie die Lastströme in das FSRF-Bezugssystem übertragen. Die Steuerspan nungen für den Umrichter bzw. Stromrichter werden anschließend mittels einer inversen Park-Transformation gemäß Gleichung III in das statische αβ-Bezugssystem und schließlich mittels einer inversen Clark-Transformation gemäß Gleichung IV in das drei phasige statische bzw. stationäre, nicht rotierende 123-Bezugssystem übertragen. A proportional integral controller (PI controller) is used for current control regulates the current to the respective reference value. To the control voltages or the To receive control signals for the converter or converter of the active filter the output signal of the PI current regulator, which shows the voltage drop at the on reproduces the active filter, plus the supply voltage additional decoupling components that crosstalk between the reactive and active prevent shares, deducted. The supply voltages become this equivalent to transferring the load currents into the FSRF reference system. The control chip The inverter or converter are then inverted using an inverse Park transformation according to equation III into the static αβ reference system and finally by means of an inverse Clark transformation according to equation IV into the three phase static or stationary, non-rotating 123 reference system.
Inverse Park-Transformation:
Inverse park transformation:
wobei U* fd, U* fq und U* f0 die drei ins dq-Bezugssystem (FSRF) und U* fα, U* fβ und U* f0 die drei ins αβ-Bezugssystem transformierten Referenzspannungen des Um- bzw. Stromrichters bezeichnen und ρ die Phasenlage des Vektorzeigers der Versorgungs spannung im statischen 123-Bezugssystem wiedergibt.where U * fd , U * fq and U * f0 designate the three reference voltages of the converter or converter transformed into the αβ reference system and U * fα , U * fβ and U * f0 and ρ shows the phase position of the vector pointer of the supply voltage in the static 123 reference system.
Inverse Clark-Transformation:
Inverse Clark transformation:
wobei U* fα, U* fβ und U* f0 die drei ins αβ-Bezugssystem und U* f1, U* f2 und U* f3 die drei ins dreiphasige statische Bezugssystem transformierten Referenzspannungen des Strom- oder Umrichters bezeichnen.where U * fα , U * fβ and U * f0 denote the three reference voltages of the converter or converter transformed into the αβ reference system and U * f1 , U * f2 and U * f3 the three reference voltages transformed into the three-phase static reference system.
Auch hier lassen sich die vorgenannten Transformationen alternativ mittels eines einzi gen Transformationsschrittes durchführen.Here, too, the aforementioned transformations can alternatively be carried out using a single one perform the transformation step.
Die erzeugten und in das dreiphasige statische 123-Bezugssystem transformierten Steuer- bzw. Referenzspannungen U* f1, U* f2 und U* f3 werden mittels Pulsbreitenmodu lation in die für die Halbleiterventile des Strom- oder Umrichters des aktiven Filters er forderlichen Schaltsignale umgewandelt und den Halbleiterventilen zugeführt.The control and reference voltages U * f1 , U * f2 and U * f3 generated and transformed into the three-phase static 123 reference system are converted by means of pulse width modulation into the switching signals required for the semiconductor valves of the current or converter of the active filter and the Semiconductor valves supplied.
Wird im FSRF-Bezugssystem lediglich ein einzelner Proportional-Integral-Regler zur Regelung der Gleich- sowie Wechselstromanteile jeder Bezugssystemachse, sowohl der d- als auch in der q-Achse eingesetzt, so tritt im stationären Betrieb eine Regel- bzw. Stellwertabweichung sowohl in der Phase als auch der Amplitude, bezogen auf die Wechselstromanteile an den Referenzwerten auf. Beides, sowohl Amplituden- als auch Phasenfehler nehmen mit zunehmender Frequenz und damit Ordnung der zu verarbei tenden Oberschwingung zu.If only a single proportional-integral controller is used in the FSRF reference system Regulation of the DC and AC components of each reference system axis, both If the d and q axes are used, a control or control value deviation in both the phase and the amplitude, based on the AC components on the reference values. Both, both amplitude and Phase errors take place with increasing frequency and thus the order of processing harmonics.
Die Regelung reagiert empfindlich auf Abtastzyklen, Totzeiten, Oberschwingungen und Unsymmetrien in der Versorgungsspannung.The control is sensitive to sampling cycles, dead times, harmonics and Asymmetries in the supply voltage.
Die Vorsteuerung der Versorgungsspannung innerhalb der Regelung ist nicht sehr ge nau und aufgrund des Abtastzyklus sowie einer Totzeit während der Abarbeitung durch die Regelung verzögert. Ein solches Regelverhalten läßt sich jedoch mittels Verwen dung von Meßwertdaten aus dem jeweils vorangegangenen Grundschwingungszyklus korrigieren.The pilot control of the supply voltage within the control is not very ge due to the sampling cycle and a dead time during processing the regulation is delayed. Such control behavior can, however, be used measurement data from the previous fundamental oscillation cycle correct.
Vorgenannte Sachverhalte sind insbesondere auch für die Lastströme in Betracht zu ziehen und auf diese anzuwenden.The aforementioned facts are also to be considered in particular for the load currents pull and apply to them.
Da die vom aktiven Filter erzeugten Spannungsverläufe der Ableitung des Laststromes entsprechen, ist es erforderlich, mittels der Informationen des vorangegangenen Grundschwingungszyklus für den Laststrom einen Phasenvorhalt von zwei Abtastzyklen vorzusehen. Der Phasenvorhalt und die Nutzung der Informationen vom vorangegan genen Zyklus sowohl für die Versorgungsspannung als auch für den Laststrom kann an oder ab- bzw. ausgeschaltet werden, je nachdem ob und wie groß die Differenz zwi schen den Werten des vorangegangenen Grundschwingungszyklus und den momenta nen Meßwerten ist. Durch Applizieren oder Beaufschlagen eines Phasenvorhalts auf die Versorgungsspannung und den Laststrom läßt sich die Leistungsfähigkeit der Regelung vergleichsweise deutlich erhöhen. Durch Anwenden eines Phasenvorhalts auf den Laststrom wird das Phasenproblem des Proportional-Integral-Reglers verringert, wohin gegen auftretende Verstärkungsfehler für Wechselstromgrößen unverändert bleiben.Since the voltage curves generated by the active filter derive the load current correspond, it is necessary to use the information from the previous one Fundamental oscillation cycle for the load current has a phase lead of two sampling cycles to provide. The phase reserve and the use of the information from the previous one cycle for both the supply voltage and the load current or be switched on or off, depending on whether and how large the difference between between the values of the previous fundamental cycle and the current is measured values. By applying or applying a phase lead to the Supply voltage and the load current can be the performance of the control increase comparatively significantly. By applying a phase lead to the Load current, the phase problem of the proportional integral controller is reduced wherever against amplification errors occurring for AC quantities remain unchanged.
In bekannten Verfahren werden vorausschauende Stromregler eingesetzt, die im we sentlichen aus einem PI-Regler bestehen, dessen Integrator nach jedem durchlaufenen Abtastzyklus zurückgesetzt wird. Der Proportional-Regler versucht ein "Dead Beat"- Betriebsverhalten zu erreichen, wohingegen der Integral-Regler versucht aufgrund sei nes nicht-idealen Verhaltens auftretende Fehler oder Abweichungen zu kompensieren.In known methods, forward-looking current regulators are used, which we consist of a PI controller, whose integrator after each run Sampling cycle is reset. The proportional control tries a "dead beat" - Achieve operating behavior, whereas the integral controller tries to be due To compensate for non-ideal behavior errors or deviations.
Des weiteren ist es möglich die Betriebsparameter des eingesetzten PI-Reglers derart zu optimieren, daß eine maximale Bandbreite und demgemäß hinsichtlich Wechsel stromgrößen eine minimierte Regelabweichung erreicht wird.It is also possible to use the operating parameters of the PI controller used in this way to optimize that a maximum bandwidth and accordingly in terms of change minimized control deviation is achieved.
Die Transformation von Oberschwingungen in individuelle Bezugsräume, auf der Grundlage synchron mit der Frequenz der jeweiligen Oberschwingung rotierender Be zugssysteme (ISRF-Theorie) und der demgemäßen Umwandlung einer Wechsel- in eine Gleichstrom- oder -spannungsgröße, ermöglicht eine weitere Verarbeitung ohne signifikante Regel- oder Stellwertabweichungen. Hierzu ist jedoch ein vergleichsweise hoher Aufwand erforderlich.The transformation of harmonics into individual reference spaces on which Basis rotating Be synchronous with the frequency of the respective harmonic train systems (ISRF theory) and the corresponding conversion of a change into a DC or voltage size allows further processing without significant control or manipulated value deviations. However, this is a comparative one great effort required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die im Rahmen einer Stromregelung bei der Verarbeitung von Wechselstromgrößen mittels entsprechender Regelglieder, wie bei spielsweise Proportional-Integral- und/oder Integral-Regler, auftretenden Regel- oder Stellwertabweichungen zu minimieren.The invention is based on the object in the context of a current control Processing of alternating current quantities by means of appropriate control elements, as with for example proportional-integral and / or integral controller, occurring control or To minimize control value deviations.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur vorausschauenden Korrektur der bei der Verarbeitung von Wechselstrom- oder -spannungsgrößen, insbe sondere auch bei der Verarbeitung von Oberschwingungen, auftretenden Regel- oder Stellwertabweichungen in Strom- oder Spannungsregelgliedern durch Anpassung der Referenzgrößen der auf Proportional-Integral- und/oder Integral-Reglern basierenden Strom- oder Spannungsregelung unter Heranziehung der Übertragungsfunktion des Regelkreises bzw. der Systemgleichungen gelöst.This task is accomplished by a method and a predictive device Correction of when processing AC or voltage quantities, esp especially when processing harmonics, occurring control or Adjustment value deviations in current or voltage control elements by adjusting the Reference quantities of those based on proportional-integral and / or integral controllers Current or voltage regulation using the transfer function of the Control loop or the system equations solved.
Die Systemgleichungen eines aktiven Filtersystems lassen sich nach Transformation in
das rotierende FSRF-Bezugssystem wie folgt angeben:
The system equations of an active filter system can be specified as follows after transformation into the rotating FSRF reference system:
wobei Uf die Spannungen des aktiven Filters, If den Strom des aktiven Filters, dlf die Änderung des Stromes des aktiven Filters, dt das Zeitintervall der Stromänderung dlf im dq-Bezugssystem, jeweils nach Wirk- (d-Index) und Blindanteil (q-Index) getrennt, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters, Rf den ohmschen Widerstand des aktiven Fil ters und ω die Grundschwingungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.where U f the voltages of the active filter, I f the current of the active filter, dl f the change in the current of the active filter, dt the time interval of the current change dl f in the dq reference system, in each case according to the active (d index) and reactive component (q index) separately, L f denote the input inductance of the active filter, R f the ohmic resistance of the active filter and ω the fundamental frequency of the supply voltage.
Gleicht man, bei Verwendung eines aktiven Filters mit Stromrichter und Drosselspule,
die Zeitkonstante des PI-Reglers der eingesetzten Stromregelung an die Zeitkonstante
der Drosselspule des aktiven Filters an, so ergibt sich für den geschlossenen Rückkop
pelkreis im Frequenzraum die folgende Übertragungsfunktion:
If, when using an active filter with converter and choke coil, the time constant of the PI controller of the current control used is adjusted to the time constant of the choke coil of the active filter, the following transfer function results for the closed feedback loop in the frequency domain:
wobei If den Strom des aktiven Filters, I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, Ki die Verstärkung des FSRF-Stromreglers, Ti die Zeitkonstante des FSRF-Stromreglers, s den Laplaceoperator, Lf die Eingangsinduktivität der Drosselspule des aktiven Filters und ω die Grundschwingungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.where I f the current of the active filter, I * f the reference current of the active filter, K i the gain of the FSRF current regulator, T i the time constant of the FSRF current regulator, s the Laplace operator, L f the input inductance of the choke coil of the active filter and ω denote the fundamental frequency of the supply voltage.
Aus Gleichung VI läßt sich entnehmen, daß bei Gleichstromgrößen keinerlei Regelab weichungen auftreten und daß bei Wechselstromgrößen mit ansteigender Frequenz bzw. Ordnung der Oberschwingung ein prozentualer Anstieg sowohl des Phasen- als auch des Amplitudenfehlers auftritt.It can be seen from equation VI that no rule is involved in direct current quantities softening occur and that with AC quantities with increasing frequency or order of the harmonic a percentage increase in both the phase and also the amplitude error occurs.
Die auftretenden Regel- oder Stellwertabweichungen lassen sich jedoch minimieren,
indem aus dem Referenzstrom I* f, wie folgt, der vorausschauend korrigierte Referenz
strom I* f PRED,
However, the regulating or control value deviations occurring can be minimized by f from the reference current I *, as follows, the foresight corrected reference current I * f PRED,
gebildet wird, wobei Ki die Verstärkung des FSRF-Stromreglers, Ti die Zeitkonstante des FSRF-Stromreglers, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters und s den Lapla ceoperator bezeichnen.is formed, K i denoting the gain of the FSRF current regulator, T i the time constant of the FSRF current regulator, L f the input inductance of the active filter and s the lapla ceoperator.
Der Differentialanteil von Gleichung VII läßt sich näherungsweise schreiben als
The differential part of equation VII can be approximately written as
und I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, Ki die Verstärkung des FSRF-Strom reglers, Ti die Zeitkonstante des FSRF-Stromreglers, s den Laplaceoperator, Lf die Ein gangsinduktivität des aktiven Filters, Kpred der Verstärkung der vorausschauenden Re gelung sowie ω die Grundschwingungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.and I * f the reference current of the active filter, K i the gain of the FSRF current controller, T i the time constant of the FSRF current controller, s the Laplace operator, L f the input inductance of the active filter, K pred the gain of the predictive control and ω denote the fundamental frequency of the supply voltage.
Demgemäß läßt sich der Differentialanteil von Gleichung VII, gemäß Gleichung VIII, der Übertragungsfunktion eines Tiefpasses erster Ordnung annähern und somit die Rauschverstärkung reduzieren. Die Abtastzeit des Stromreglers bestimmt den oberen Grenzwert der Verstärkung Kpred der vorausschauenden Regelung.Accordingly, the differential component of equation VII, according to equation VIII, can be approximated to the transfer function of a first-order low-pass filter, and thus the noise amplification can be reduced. The sampling time of the current controller determines the upper limit of the gain K pred of the predictive control.
Vergleichsweise bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn die vorausschauende Re gelung mit der fünffachen Geschwindigkeit der normalen Regelgeschwindigkeit arbeitet.Comparatively better results are achieved if the predictive re at five times the normal control speed.
Ein alternativer Weg zur Darstellung des in Gleichung VII dargelegten Differentialanteils
besteht in der Verarbeitung der Systemgleichungen unter Nutzung der Referenzwerte,
die sich bei Einsatz eines aktiven Filters zur Stromoberschwingungskompensation fol
gendermaßen ergeben:
An alternative way of representing the differential component set out in equation VII is to process the system equations using the reference values that result when using an active filter for current harmonic compensation as follows:
oder umgeformt zu
or transformed to
wobei I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, U die Versorgungsspannung, U* f die Referenzspannung des aktiven Filters, jeweils nach Wirk- (d-Index) und Blindanteil (q- Index) getrennt, s den Laplaceoperator, Lf die Eingangsinduktivität der Drosselspule des aktiven Filters, Rf den ohmschen Eingangswiderstand des aktiven Filters und ω die Grundschwingungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.where I * f the reference current of the active filter, U the supply voltage, U * f the reference voltage of the active filter, each separated by active (d-index) and reactive component (q-index), s the Laplace operator, L f the input inductance of the Inductor of the active filter, R f denote the ohmic input resistance of the active filter and ω the fundamental frequency of the supply voltage.
Bei Verwendung der Referenzspannung am Ausgang des Stromreglers mit Wirkanteil
U* Lfd und Blindanteil U* Lfq läßt sich aus Gleichung X folgende Relation ableiten:
When using the reference voltage at the output of the current controller with active component U * Lfd and reactive component U * Lfq , the following relation can be derived from equation X:
Für alle praktischen Anwendungsbereiche lassen sich die ohmschen Verluste entweder
vernachlässigen oder in die Entkoppelungsanteile integrieren, so daß die ohmschen
Anteile aus vorgenannten Gleichungen eliminiert werden können. Der vorausschauen
de, zu ermittelnde Differentialanteil gemäß Gleichung VII bzw. VIII ergibt sich demge
mäß zu
For all practical fields of application, the ohmic losses can either be neglected or integrated into the decoupling components, so that the ohmic components can be eliminated from the aforementioned equations. The predictive de to be determined differential component according to equations VII and VIII results accordingly
wobei I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, U* Lf die Referenzspannung am Aus gang des Stromreglers, jeweils nach Wirk- (d-Index) und Blindanteil (q-Index) getrennt, s den Laplaceoperator, Ki die Verstärkung der Stromregelung und Lf die Eingangsin duktivität des aktiven Filters bezeichnen. where I * f the reference current of the active filter, U * Lf the reference voltage at the output of the current controller, each separated by active (d-index) and reactive component (q-index), s the Laplace operator, K i the gain of the current control and L f denote the input inductance of the active filter.
Eine Minimierung bzw. ein Ausgleich der im Rahmen der Stromregelung auftretenden Regel- oder Stellwertabweichungen ist demgemäß durch eine vorausschauende Kor rektur oder Regelung auf Basis der Stromübertragungsfunktion erreichbar.A minimization or compensation of those occurring within the framework of the current regulation Control or manipulated value deviations are accordingly due to a predictive correction rectification or regulation based on the power transmission function.
Die Implementierung der vorausschauenden Korrektur bzw. Regelung in die bestehen de Stromregelung kann hierbei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, wobei zur vorausschauenden Korrektur und Regelung von Regel- oder Stellwertabweichungen, die bei der Verarbeitung von Wechselstrom- oder -spannungsgrößen in Strom- oder Spannungsreglern, insbesondere bei Verwendung von Proportional-Integral- oder Inte gral-Reglern auftreten eine vorausschauende (predictive) Anpassung der der Strom- oder Spannungsregelung zugrunde liegenden Referenzgrößen durch zusätzliche Im plementierung von in Abhängigkeit der Übertragungsfunktion des Regelkreises oder der Systemgleichungen konditionierten Regelglieder in das bestehende Regelschema der Strom- oder Spannungsregelung erreicht wird und hierdurch bereits im Voraus eine Kompensation oder Regelung der bei der Verarbeitung von Wechselstrom- oder -spannungsgrößen, insbesondere auch bei der Verarbeitung von Oberschwingungen, auftretenden möglichen Regel- oder Stellwertabweichung berücksichtigt wird.The implementation of the predictive correction or regulation in the existing de Current control can be done in different ways, with forward-looking correction and regulation of control or manipulated value deviations, the processing of AC or voltage quantities in current or Voltage regulators, especially when using proportional-integral or inte Grail controllers occur a predictive adaptation of the current or voltage regulation underlying reference values by additional Im implementation of depending on the transfer function of the control loop or System equations conditioned rule elements into the existing rule scheme Current or voltage regulation is achieved and thereby one in advance Compensation or regulation of the processing of AC or -voltage values, especially when processing harmonics, possible control or manipulated value deviation is taken into account.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren eröffnen sich vielfältige Anwendungsbereiche, bei spielsweise im Zusammenhang mit aktiven netzseitigen Stromrichtern (active front-end converter) oder Stromrichtern zur Korrektur des Leistungsfaktors im Bahn- und Indu striebereich. So weist in Hochleistungsstromrichtern die gewandelte Spannung nicht die gleichen Oberschwingungen auf wie die Versorgungsspannung, was darauf hindeutet, daß der Stromrichter selbst einige Stromoberschwingungen hervorruft. Diese können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Art und Weise korrigiert und kompensiert werden. Auch die Reduktion ausgewählter individueller Oberschwingungen auf der Gleichspannungsseite des netzseitigen Stromrichters (active front-end conver ter) ist mit Hilfe des Verfahrens möglich. Beispielsweise ist die Oberschwingung vierter Ordnung auf der Gleichstromseite von Bahnstromrichtern stark überhöht und kann mit tels vorgenanntem Verfahren eliminiert werden, das gleiche gilt auch für STATCOM's (Static Compensators).The method according to the invention opens up a wide range of applications in for example in connection with active line-side converters (active front-end converter) or power converters to correct the power factor in rail and ind flow area. In high-performance converters, for example, the converted voltage does not show that same harmonics as the supply voltage, suggesting that the converter itself causes some current harmonics. these can corrected in a simple manner by means of the method according to the invention and be compensated. Also the reduction of selected individual harmonics on the DC voltage side of the line-side converter (active front-end conver ter) is possible using the procedure. For example, the harmonic is fourth Order on the DC side of traction converters is greatly exaggerated and can with by means of the aforementioned method, the same also applies to STATCOM's (Static Compensators).
Auch im Bereich unterbrechungsfreier Stromversorgungen (USV) findet das erfindungs gemäße Verfahren Anwendung. Hier gilt es, im Gegensatz zu aktiven Filtern, die sinusförmige Ausgangsspannung zu erhalten und die Qualität der Ausgangsspannung zu verbessern. Durch Verbesserung der Spannungsqualität ist ein Angleichen des USV- Ausgangsstromes an den Laststrom möglich, was wiederum bedeutet, daß die Ober schwingungen daran gehindert werden den ausgangsseitig parallelgeschalteten Kon densator zu belasten. Hierdurch kann die Funktion des ausgangsseitigen Kondensator filters auf die eines Schaltfrequenzfilters reduziert werden, wodurch dessen Größe mi nimiert werden kann. Die Reduktion der Größe des Kondensatorfilters führt gleichzeitig zu einer Verbesserung der dynamischen Eigenschaften der USV-Spannungsregelung. Auf diese Weise läßt sich die Ursache der Störung, beispielsweise ein nichtlinearer Laststrom, direkt an der Quelle des Problems, nämlich der Stromregelung, beseitigen.This also applies to the area of uninterruptible power supplies (UPS) according to application procedures. Here, in contrast to active filters, the sinusoidal one applies Get output voltage and quality of output voltage too improve. By improving the voltage quality, the UPS Output current to the load current possible, which in turn means that the upper vibrations are prevented from this on the output side connected parallel load the capacitor. As a result, the function of the output-side capacitor Filters are reduced to that of a switching frequency filter, whereby its size mi can be minimized. The reduction in the size of the capacitor filter leads simultaneously to improve the dynamic properties of the UPS voltage control. In this way the cause of the disturbance, for example a non-linear one, can be identified Eliminate load current directly at the source of the problem, namely current regulation.
Auch Antriebsregelungen werden durch das Auftreten von Oberschwingungen im Strompfad gestört. Maßgebliche Quellen solcher Oberschwingungen können ein schlechter mechanischer Aufbau sowie eine stark gestörte Gleichspannung bei der Ein speisung sein. Oberschwingungen, selbst mit vergleichsweise kleinen Amplituden, kön nen Oszillationen des Drehmomentes hervorrufen, die groß genug sein können den Motor und andere mechanische Teile und Komponenten nachhaltig zu beschädigen. Diese Beschädigungen wiederum führen in aller Regel zu reperaturbedingten Verzöge rungen und Ausfallzeiten sowie immensen Kosten. Auch hier liegt die Lösung des Pro blems in der Kompensation auftretender Oberschwingungen mittels des erfindungsge mäßen Verfahrens.Drive controls are also affected by the occurrence of harmonics in the Current path disturbed. Relevant sources of such harmonics can be poor mechanical structure as well as a strongly disturbed DC voltage when switched on be food. Harmonics, even with comparatively small amplitudes, can cause torque oscillations that can be large enough Damage the engine and other mechanical parts and components sustainably. As a rule, this damage leads to delays due to repairs and downtimes as well as immense costs. The Pro solution is also here blems in the compensation of harmonics occurring by the erfindungsge procedure.
Die Realisierung bzw. Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren kann hierbei in festverdrahter Form unter Verwendung analoger Bauelemente und Regelglieder sowie unter Verwendung digitaler Prozessoren oder auch in Form eines Datenverarbeitungs programmes unter Verwendung digitaler Regelglieder, geeigneter Schnittstellen zur Daten- bzw. Signalein- und -ausgabe sowie einer entsprechend ausgestalteten Daten verabeitungseinrichtung oder als Kombination vorgenannter Möglichkeiten und Bau elemente erfolgen.The implementation or implementation of the method according to the invention can be done in hard-wired form using analog components and control elements as well using digital processors or in the form of data processing programs using digital control elements, suitable interfaces for Data or signal input and output and a correspondingly designed data processing device or as a combination of the aforementioned possibilities and construction elements done.
Die weitere Erläuterung und Darlegung der Erfindung erfolgt anhand von einigen Zeich nungen und Ausführungsbeispielen. The further explanation and presentation of the invention is based on a few characters tion and examples.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Figurenbeschreibungen und den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the figure descriptions and the dependent claims.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Prinzipschaltbild einer Systemanordnung mit parallelgeschaltetem aktivem Filter; Fig. 1: Schematic diagram of a system arrangement with an active filter connected in parallel;
Fig. 2: Aufbauschema eines dreiphasigen aktiven Filters; Fig. 2: structural diagram of a three-phase active filter;
Fig. 3: Drei Bezugssysteme: Ein statisches dreiphasiges Bezugssystem, ein sta tisches kartesisches Bezugssystem und ein rotierendes kartesisches Be zugssystem; Fig. 3: three reference systems: a static three-phase reference system, a static Cartesian reference system and a rotating Cartesian reference system;
Fig. 4: Schema einer Referenzstromerzeugung auf Basis der FSRF-Theorie; Fig. 4: Scheme of a reference current generation based on the FSRF theory;
Fig. 5: Bode-Diagramm der Stromübertragungsfunktion im FSRF-Bezugssystem bei geschlossenem Regelkreis; FIG. 5 shows the Bode diagram of the power transfer function in FSRF reference system with a closed control loop;
Fig. 6: Regelschema einer FSRF-Stromregelung; Fig. 6: Control scheme of an FSRF current control;
Fig. 7: In die FSRF-Stromregelung zu integrierendes Regelschema zur voraus schauenden Anpassung des Referenzstromes auf Basis der Stromüber tragungsfunktion der Regelung; Fig. 7: Control scheme to be integrated in the FSRF current control for anticipatory adaptation of the reference current on the basis of the current transfer function of the control;
Fig. 8: In die FSRF-Stromregelung zu integrierendes Regelschema zur voraus schauenden Anpassung der Referenzspannung auf Basis der Systemglei chungen; Fig. 8: In the FSRF current control to be integrated control scheme for predictive adjustment of the reference voltage on the basis of the system equations;
Fig. 9: In die FSRF-Stromregelung zu integrierendes modifiziertes Regelschema zur vorausschauenden Anpassung der Referenzspannung auf Basis der Systemgleichungen; Fig. 9: Modified control scheme to be integrated into the FSRF current control for predictive adaptation of the reference voltage on the basis of the system equations;
Fig. 10: In die FSRF-Stromregelung zu integrierendes modifiziertes Regelschema zur vorausschauenden Anpassung der Referenzspannung auf Basis der Systemgleichungen; Fig. 10: Modified control scheme to be integrated into the FSRF current control for predictive adaptation of the reference voltage based on the system equations;
Fig. 11: Gemessener nichtlinearer Laststrom; Fig. 11: Measured non-linear load current;
Fig. 12: Durch Oberschwingungen gestörter Versorgungsstrom; Fig. 12: Supply current disturbed by harmonics;
Fig. 13: Mittels erfindungsgemäßer vorausschauender Regelung bereinigter si nusförmiger Versorgungsstrom. Fig. 13: By means of the present invention predictive scheme si nusförmiger adjusted supply current.
Die Arbeits- bzw. Wirkungsweise und Struktur eines Regelverfahrens mit korrigierender Regelung wird im Folgenden anhand einer Regelung mit aktivem Filter zur Kompensa tion durch nichtlineare Lasten hervorgerufener Stromoberschwingungen dargelegt.The work or mode of action and structure of a control procedure with corrective In the following, regulation becomes compensation on the basis of regulation with an active filter tion of current harmonics caused by nonlinear loads.
In Fig. 1 ist ein Schaltungsaufbau dargestellt, in dem eine nichtlineare Last 12 aus einer dreiphasigen Wechselspannungsquelle 11 gespeist wird. Parallel zur Last ist ein aktives Filter 10 zur Kompensation durch nichtlineare Lasten verursachter Oberschwingungen geschaltet. Ein beispielhafter Verlauf der Versorgungsspannung, des Laststromes, des Filterstromes bzw. Stromes des aktiven Filters und des kompensierten Versorgungs stromes ist jeweils dargestellt.In Fig. 1, a circuit configuration is shown in which a non-linear load is fed from a three-phase AC voltage source 11 12. An active filter 10 for compensating harmonics caused by nonlinear loads is connected in parallel with the load. An exemplary course of the supply voltage, the load current, the filter current or current of the active filter and the compensated supply current is shown in each case.
Der exemplarische Aufbau eines aktiven dreiphasigen Filters 10 mit einem Stromrichter 20, mit Halbleiterventilen 21, Induktivitäten Lf, ohmschen Widerständen Rf sowie Kon densatoren 22 ist in Fig. 2 gezeigt. Die an den Kondensatoren 22 anliegende Spannung wird geregelt, um eine konstante virtuelle Gleichspannung Udc aufrechtzuerhalten. Die netzseitigen Spannungen U1, U2 und U3 werden ermittelt und es werden entsprechende Schaltsignale generiert, so daß die Spannungsdifferenz zwischen jeweils U1 und Uf1, U2 und Uf2 sowie zwischen U3 und Uf3 den gewünschten Wert annimmt. Durch Regelung der Spannungen Uf1, Uf2 und Uf3 am Stromrichter 20 lassen sich die Filterströme If1, If2 und If3 regeln und das aktive Filter 10 demgemäß als eine Art geregelte Stromquelle betreiben. Bei den eingesetzten Halbleiterventilen 21 handelt es sich beispielsweise um IGBT's (Insulated Gate Bipolar Transistoren).The exemplary construction of an active three-phase filter 10 with a converter 20 , with semiconductor valves 21 , inductors L f , ohmic resistors R f and capacitors 22 is shown in FIG. 2. The voltage across the capacitors 22 is regulated to maintain a constant virtual DC voltage U dc . The network-side voltages U 1 , U 2 and U 3 are determined and corresponding switching signals are generated, so that the voltage difference between U 1 and U f1 , U 2 and U f2 and between U 3 and U f3 assumes the desired value. By regulating the voltages U f1 , U f2 and U f3 on the converter 20 , the filter currents I f1 , I f2 and I f3 can be regulated and the active filter 10 can accordingly be operated as a type of regulated current source. The semiconductor valves 21 used are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
In Fig. 3 werden die verschiedenen Bezugssysteme vorgestellt, die im Rahmen des Regelverfahrens zur Verarbeitung der Grund- und Oberschwingungen herangezogen werden. In Fig. 3 auf der linken Seite ist das dreiphasige statische bzw. stationäre, nicht rotierende Bezugssystem bzw. 123-Bezugssystem 30 gezeigt, dessen jeweils um 120° gegeneinander versetzte 1-, 2- und 3-Achse den drei Phasen des Stromes oder der Spannung entsprechen. Mittig in Fig. 3 ist das statische bzw. stationäre, nicht rotierende kartesische αβ-Bezugssystem 31 mit α-, β- und Null-Achse gezeigt, dessen Ströme oder Spannungen sich mittels einer Clark-Transformation aus den dreiphasigen Strö men des vorgenannten statischen Bezugssystems 30 ergeben. Auf der rechten Seite von Fig. 3 ist ein rotierendes kartesisches Bezugssystem 32 gezeigt, dessen rotierende d-Achse den Wirk- und q-Achse den Blindanteil der Spannung oder des Stromes wiedergibt. Der Übertrag bzw. Übergang vom αβ-Bezugssystem 31 in das dq-System 32 erfolgt mittels einer Park-Transformation. Will man die verschiedenen Bezugssysteme in umgekehrter Richtung durchlaufen, so sind entsprechend die inversen Transforma tionen auf die jeweiligen Meßgrößen anzuwenden.In Fig. 3 the different reference systems are presented, which are used in the control process for processing the fundamental and harmonics. In Fig. 3 on the left side, the three-phase static or stationary, non-rotating reference system or 123 reference system 30 is shown, the 1-, 2- and 3-axis offset by 120 ° in each case the three phases of the current or Voltage. Centrally in Fig. 3, the static or stationary, non-rotating Cartesian αβ reference system 31 is provided with α-, β- and illustrated zero axis, the currents or voltages men by means of a Clark-transformation from the three-phase Strö the aforementioned static reference system 30 result. A rotating Cartesian reference system 32 is shown on the right-hand side of FIG. 3, the rotating d-axis representing the active and q-axis the reactive component of the voltage or the current. The transfer or transition from the αβ reference system 31 to the dq system 32 takes place by means of a park transformation. If you want to go through the different reference systems in the opposite direction, the inverse transformations must be applied to the respective measured variables.
In Fig. 4 ist schematisch die Referenzstromerzeugung aus den nichtlinearen Lastströ men auf Basis der FSRF-Theorie dargelegt. Zur Erzeugung der Referenzströme zur Stromregelung mittels eines aktiven Filterelementes 10 (vgl. Fig. 1) werden zunächst die Lastströme mit Stromgrund- sowie Stromoberschwingungen in einem ersten Schritt mittels eines Transformationsgliedes 40 mittels einer Clark-Transformation, die durch Gleichung I wiedergegeben wird, in das stationäre αβ-Bezugssystem 31 (vgl. Fig. 3) übertragen und von dort in einem zweiten Schritt mittels eines weiteren Transformati onsgliedes 41, durch die in Gleichung II wiedergegebene Park-Transformation, in das FSRF-Bezugssystem 32 (vgl. Fig. 3) übertragen. Da der auf der d-Achse des FSRF- Bezugssystems 32 wiedergegebene Gleichstromwirkanteil den nützlichen Grund schwingungswirkanteil des Laststroms beinhaltet, läßt sich dieser in einem dritten Schritt mittels eines Tiefpassfilters 42 extrahieren und an einer Additionsstelle 43 vom gesamten Wirkstromanteil der d-Achse subtrahieren, wodurch lediglich der zu kom pensierende Stromanteil d übrig bleibt. Da die zur Kompensation der Oberschwingun gen erzeugten Ströme des aktiven Filterelementes 10 (vgl. Fig. 1) von entsprechender Größe, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen wie der Laststrom sein müssen, werden die ermittelten Ströme Id, Iq und I0 in einem vierten Schritt in einem Regelglied zur Refe renzstrombildung 44 invertiert und in der d-Achse auftretende, durch das aktive Filter 10 (vgl. Fig. 1) verursachte Verluste oder auch andere Wirkanteile am Gleichspannungs zwischenkreis mittels eines Gleichspannungsreglers 45 wieder ausgeglichen und somit die Referenzströme I* fd, I* fq und I* f0 gebildet. Im Gleichspannungsregler 45 wird durch Differenzbildung aus Gleichspannungsistwert- und -sollwert U* dc an einer Additions stelle 46 das Eingangssignal eines Proportional-Integral-Reglers 47 gebildet. Das Aus gangssignal Idloss des PI-Reglers 47 ist dem Regelglied zur Referenzstrombildung 44 zugeführt.In Fig. 4, the reference current generation from the non-linear load currents is shown schematically based on the FSRF theory. To generate the reference currents for current control using an active filter element 10 (see FIG. 1), the load currents with current fundamental and current harmonics are first converted into a first step using a transformation element 40 using a Clark transformation, which is represented by equation I. stationary αβ reference system 31 (cf. FIG. 3) and from there in a second step by means of a further transformation element 41 , by means of the park transformation represented in equation II, into the FSRF reference system 32 (cf. FIG. 3) transfer. Since the DC active component represented on the d-axis of the FSRF reference system 32 contains the useful basic oscillation active component of the load current, this can be extracted in a third step by means of a low-pass filter 42 and subtracted from the total active current component of the d-axis at an addition point 43 , thereby only the current component d to be compensated remains. Since the currents generated to compensate for the harmonics of the active filter element 10 (cf. FIG. 1) must be of an appropriate size, but with the opposite sign as the load current, the currents I d , I q and I 0 determined are in a fourth step inverted in a control element for reference current formation 44 and losses occurring in the d-axis caused by the active filter 10 (cf. FIG. 1) or other active components in the DC voltage intermediate circuit are compensated again by means of a DC voltage regulator 45 and thus the reference currents I * fd , I * fq and I * f0 . In the DC voltage regulator 45 , the input signal of a proportional-integral regulator 47 is formed by forming the difference from the actual DC value and setpoint U * dc at an addition point 46 . The output signal I dloss of the PI controller 47 is fed to the control element for reference current formation 44 .
Das in Fig. 5 gezeigte Bode-Diagramm gibt im wesentlichen die Übertragungsfunktion
des geschlossenen Regel- bzw. Rückkoppelkreises der Stromregelung im FSRF-Bezugssystem
wieder, welches sich gemäß Gleichung VI in folgender Weise darstellen
läßt:
The Bode diagram shown in FIG. 5 essentially reproduces the transfer function of the closed control or feedback circuit of the current control in the FSRF reference system, which can be represented in the following manner according to equation VI:
wobei If den Strom des aktiven Filters 10 (vgl. Fig. 2), I* f den Referenzstrom des aktiven Filters 10 (vgl. Fig. 2), Ki die Verstärkung des FSRF-Stromreglers, s den Laplaceope rator, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters und ω die Grundschwingungsfre quenz der Versorgungsspannung bezeichnen.where I f current of the active filter 10 (see FIG. FIG. 2), I * f the reference current of the active filter 10 (see FIG. FIG. 2), K i is the gain of the FSRF flow regulator, s rator the Laplaceope, L f denote the input inductance of the active filter and ω the fundamental frequency of the supply voltage.
Deutlich ist hier, vgl. Fig. 5, zu sehen, daß Gleichstromgrößen eine Regel- oder Stell wertabweichung von Null, bei Wechselstromgrößen jedoch mit zunehmender Frequenz bzw. Ordnung der Oberschwingung eine prozentuale Zunahme der Regelabweichung, sowohl in der Phase 50 als auch in der Amplitude 51 zu verzeichnen ist. Sowohl die Amplitudenabweichung als auch die Phasenabweichung sind dem hier gezeigten Dia gramm als Funktion der Frequenz zu entnehmen.It is clear here, cf. Fig. 5, to see that DC variables a control or manipulated value deviation of zero, but with AC quantities, however, with increasing frequency or order of the harmonic a percentage increase in the control deviation, both in phase 50 and in amplitude 51 is recorded. Both the amplitude deviation and the phase deviation can be found in the diagram shown here as a function of frequency.
An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt, daß die Frequenz und damit auch die Ord nung der höchsten regelbaren Oberschwingung durch die halbe Schaltfrequenz des Stromrichters 20 vorgegeben ist.At this point it should be noted once again that the frequency and thus also the order of the highest controllable harmonic is predetermined by half the switching frequency of the converter 20 .
Der systematische Aufbau einer Stromregelung im FSRF-Bezugssystem wird anhand von Fig. 6 verdeutlicht. Die gemäß Fig. 4 generierten Referenzströme I* fd, I* fq und I* f0 werden in einem ersten Schritt mittels eines Stromreglers 60 mit Additionsstellen 61 mit den ins FSRF-Bezugssystem 32 (vgl. Fig. 3) transformierten Strömen Ifd, Ifq und If0 des aktiven Filters 10 (vgl. Fig. 2) verglichen und mittels Proportional-Integral-Regler 62 wird jeweils eine der jeweiligen Stromdifferenz entsprechende Steuerspannung U* Lfd, U* Lfq und U* Lf0 erzeugt. Diese wiederum werden, jede Achse (vgl. Fig. 4) für sich, an Additi onsstellen 63 mit den jeweiligen Versorgungsspannungen zuzüglich zusätzlicher jewei liger Entkoppelungsanteile, (+ωLfI* fq) für die d- und (-ωLfI* fd) für die q-Achse, verknüpft. Anschließend werden in einem zweiten Schritt die resultierenden Spannungen U* fd, U* fq und U* f0 in einem ersten Transformationsglied 64 mittels einer inversen Park- und darauf folgend in einem dritten Schritt in einem weiteren Transformationsglied 65 mittels einer inversen Clark-Transformation in das statische dreiphasige 123-Bezugssystem 30 (vgl. Fig. 4) rücküberführt und einem Pulsbreitenmodulator 66 zugeführt. Mittels der zu geführten Steuerspannungen U* f1, U* f2 und U* f3 erzeugt dieser die zum Schalten des Stromrichters 20 bzw. der Halbleiterventile 21 des aktiven Filters 10 notwendigen Schaltsignale.The systematic structure of a current control in the FSRF reference system is illustrated in FIG. 6. The reference currents I * fd , I * fq and I * f0 generated according to FIG. 4 are in a first step by means of a current regulator 60 with addition points 61 with the currents I fd , I transformed into the FSRF reference system 32 (see FIG. 3) fq and I f0 of the active filter 10 (cf. FIG. 2) are compared and a proportional voltage control voltage U * Lfd , U * Lfq and U * Lf0 corresponding to the respective current difference is generated by means of proportional-integral controller 62 . These in turn, each axis (see FIG. 4) for itself, at add-ons 63 with the respective supply voltages plus additional respective decoupling components, (+ ωL f I * fq ) for the d- and (-ωL f I * fd ) for the q axis. Then, in a second step, the resulting voltages U * fd , U * fq and U * f0 are converted into a first transformation element 64 by means of an inverse parking transformation and subsequently in a third step in a further transformation element 65 by means of an inverse Clark transformation static three-phase 123 reference system 30 (cf. FIG. 4) and transferred to a pulse width modulator 66 . By means of the control voltages U * f1 , U * f2 and U * f3 to be supplied , the latter generates the switching signals necessary for switching the converter 20 or the semiconductor valves 21 of the active filter 10 .
In Fig. 7 ist eine Implementierung zur erfindungsgemäß vorausschauenden Regelung des Referenzstromes I* f des aktiven Filters 10 (vgl. Fig. 2) zur Kompensation bei der Verarbeitung von Wechselstromgrößen, und somit auch Stromoberschwingungen auf tretender Regel- oder Stellwertabweichungen einer konventionellen FSRF-basierten Stromregelung gezeigt. Die vorausschauende Anpassung des Referenzstromes wird hier mittels eines Regelgliedes 70 realisiert, dessen Übertragungsfunktion durch die rechte Seite von Gleichung VIII gegeben ist. Durch Verknüpfung des ursprünglichen Referenzstromes I* f mit dem durch das Regelglied 70 gelieferten Korrekturwert an der Additionsstelle 71 ergibt sich der zur Regel- oder Stellwertkompensation erforderliche vorausschauende Referenzstrom I* f pred, der zur Regelung und Kompensation auftreten der Stromoberschwingungen einer konventionellen FSRF-Stromregelung zugeführt wird.In Fig. 7, an implementation is for the present invention predictive control of the reference current I * f of the active filter 10 (see FIG. FIG. 2) of a conventional order to compensate for the processing of AC quantities, and thus current harmonics on kicking regulating or control value deviations FSRF-based Current control shown. The predictive adaptation of the reference current is implemented here by means of a control element 70 , the transfer function of which is given by the right-hand side of equation VIII. Linking the original reference current I * f with the correction value provided by the control element 70 at the addition point 71 results in the predictive reference current I * f pred required for control or manipulated value compensation, which occurs for regulation and compensation of the current harmonics fed to a conventional FSRF current regulation becomes.
In Fig. 8 sind zwei alternative Schaltungsaufbauten zur Implementierung des erfin dungsgemäßen Verfahrens auf Basis des in Gleichung VII dargelegten vorausschauen den Referenzstromes I* f PRED gezeigt. In der oberen Darstellung wird mittels eines Über tragungsgliedes 80, dessen Übertragungsfunktion durch den Differentialanteil von Glei chung VII bestimmt wird, aus dem Referenzstrom I* f ein Korrekturwert ermittelt und über eine Additionsstelle 81 mit dem Referenzstrom I* f verknüpft, wodurch, entsprechend Gleichung VII, der vorausschauende Referenzstrom I* f PRED gebildet wird. Nach Sub traktion des Stromes des aktiven Filters If vom vorausschauenden Referenzstrom I* f PRED an einer weiteren Additionsstelle 61 wird mittels eines Proportional-Integral-Strom reglers 62 im FSRF-Bezugssystem ein der Stromdifferenz entsprechender voraus schauender Spannungswert U* Lf PRED generiert und zur weiteren Verarbeitung am Aus gang der Stromregelung zur Verfügung gestellt.In Fig. 8, two alternative circuit arrangements for implementing the method to the invention OF INVENTION are based on the f * set out in equation VII look ahead the reference current I PRED shown. In the upper diagram, a correction value equation is by means of an tragungsgliedes 80 whose transfer function is determined by the differential component of sliding chung VII determined, f from the reference current I * is determined and f linked via an addition point 81 to the reference current I *, which, according VII , the predictive reference current I * f PRED is formed. After subtraction of the current of the active filter I f from the forward-looking reference current I * f PRED at a further addition point 61 , a forward-looking voltage value U * Lf PRED is generated by means of a proportional-integral current controller 62 in the FSRF reference system provided for further processing at the output of the current control.
Das untere Regelschema in Fig. 8 zeigt demgegenüber einen etwas anderen Aufbau. In contrast, the lower control diagram in FIG. 8 shows a somewhat different structure.
Durch Kombination des Übertragungsgliedes 80 mit dem Proportional-Integral-Regler 62 wird ein neues Regelglied 85 gebildet, das aus dem Referenzstrom I* f einen korrigie renden Spannungswert ermittelt und diesen über eine weitere Additionsstelle 84 der Referenzspannung U* Lf am Ausgang der Stromregelung 62 hinzufügt, eine voraus schauende Referenzspannung U* Lf PRED gebildet und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Die Referenzspannung U* Lf wird durch Subtraktion des Stromes des aktiven Filters If vom Referenzstrom I* f an der Additionsstelle 61 und der anschließen den Verarbeitung der sich ergebenden Stromdifferenz mittels des Proportional-Integral- Stromreglers 62 im FSRF-Bezugssystem gebildet. Durch die korrigierten bzw. geregel ten Spannungswerte U* Lf PRED werden die durch Verarbeitung von Wechselstromgrößen auftretende Regel- oder Stellwertabweichungen bereits im voraus kompensiert.By combining the transmission element 80 with the proportional-integral controller 62 , a new control element 85 is formed, which determines a corrective voltage value from the reference current I * f and adds this via a further addition point 84 to the reference voltage U * Lf at the output of the current control 62 , a look-ahead reference voltage U * Lf PRED is formed and made available for further processing. The reference voltage U * Lf is formed by subtracting the current of the active filter I f from the reference current I * f at the addition point 61 and then processing the resulting current difference by means of the proportional-integral current regulator 62 in the FSRF reference system. The corrected or regulated voltage values U * Lf PRED compensate for the control or manipulated value deviations that occur due to the processing of AC quantities .
Unter Berücksichtigung von Gleichung XII lassen sich die in Fig. 8 gezeigten Rege lungsstrukturen weiter vereinfachen und führen schließlich auf die in Fig. 9 gezeigten Inhalte.Taking into account equation XII, the control structures shown in FIG. 8 can be further simplified and ultimately lead to the contents shown in FIG. 9.
In Fig. 9 wird nach Subtraktion des Stromes des aktiven Filters If vom Referenzstrom I* f an der Additionsstelle 61 mittels eines Proportional-Integral-Stromreglers 62 im FSRF- Bezugssystem eine der Stromdifferenz entsprechende Referenzspannung U* Lf gebildet. Die Referenzspannung U* Lf wird über einen PI-Regler 92 mit Verstärkung Eins geführt und der resultierende Spannungswert der ursprünglichen Referenzspannung U* Lf an einer zweiten Additionsstelle 93 aufaddiert. Der Addition entspringt die vorausschauen de Referenzspannung U* Lf PRED.In Fig. 9 of the active filter I after subtraction of the current f from the reference current I * is a current difference f at the summation point 61 by means of a proportional integral current regulator 62 in the FSRF- reference system corresponding reference voltage U * Lf formed. The reference voltage U * Lf is passed through a PI controller 92 with unity gain, and the resulting voltage value of the original reference voltage U * Lf added at a second addition point 93rd The look-ahead reference voltage U * Lf PRED arises from the addition.
In Fig. 10 ist eine weitere regelungstechnische Integrationsmöglichkeit und vereinfachte
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in eine bestehende Stromregelung ge
zeigt. Äquivalent zu Fig. 9 wird auch hier die Referenzspannung U* Lf ermittelt und ei
nem weiteren PI-Regelglied 100 mit folgender Übertragungsfunktion
In Fig. 10 a further control integration option and simplified implementation of the method according to the invention in an existing current control is shown ge. Equivalent to FIG. 9, the reference voltage U * Lf is also determined here and a further PI control element 100 with the following transfer function
zuge führt. Als Resultat ergibt sich auch hier ein vorausschauend ermittelter Referenzspan nungswert U* Lf PRED zur Korrektur und Kompensation durch die Verarbeitung von Wech selstromgrößen auftretender Regel- oder Stellwertabweichungen. leads. Here, too, the result is a forward-looking reference voltage value U * Lf PRED for correction and compensation by processing alternating current variables of control or manipulated value deviations that occur.
In Fig. 11 wird eine Phase eines nichtlinearen, mit Oberschwingungen behafteten, ge messenen Laststromes als Funktion der Zeit gezeigt.In Fig. 11, a phase is shown a non-linear afflicted with harmonics ge measured load current as a function of time.
Der nicht optimal bereinigte Versorgungsstrom des nichtlinearen Laststromes ist in Fig. 12 als Funktion der Zeit gezeigt. Deutlich sind im hier dargelegten Stromverlauf verblie bene Oberschwingungsanteile zu erkennen, die nicht vollständig kompensiert wurden.The supply current of the non-linear load current, which is not optimally adjusted, is shown in FIG. 12 as a function of time. Remaining harmonic components that have not been fully compensated can be clearly seen in the current curve shown here.
Demgegenüber zeigt sich in Fig. 13 ein sehr viel glatterer, sinusförmiger Stromverlauf des Versorgungsstromes, aus dem alle Nichtlinearitäten nahezu vollständig mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt wurden. Es ist anzumerken, daß hier ein ge schlossener Regelkreis zugrunde gelegt wurde. In contrast, FIG. 13 shows a much smoother, sinusoidal current profile of the supply current, from which all non-linearities have been removed almost completely by means of the method according to the invention. It should be noted that a closed control loop was used here.
U* dc U * dc
dc Referenzspannung oder Spannungssollwert
Udc dc reference voltage or voltage setpoint
U dc
dc Spannungsistwert
Idc dc actual voltage value
I dc
dc-seitiger Strom des aktiven Filters dc-side current of the active filter
1010th
Kudc K udc
Verstärkung des PI-Reglers zur dc-Spannungsregelung
Tudc Amplification of the PI controller for dc voltage regulation
T udc
Integrationskonstante des dc-Spannungs-PI-Reglers
U1 Integration constant of the dc voltage PI controller
U 1
, U2 , U 2
, U3 , U 3
Versorgungsspannungen im dreiphasigen statischen 123-Bezugssystem Supply voltages in the three-phase static 123 reference system
3030th
U verallgemeinerte Bezeichnung der Versorgungsspannung
Uα U generalized designation of the supply voltage
U α
, Uβ , U β
Versorgungsspannungen im stationären αβ-Bezugssystem Supply voltages in the stationary αβ reference system
3131
U0 U 0
Null-Achsenanteil der Versorgungsspannung
Ud Zero-axis portion of the supply voltage
U d
, Uq , U q
Versorgungsspannungen im rotierenden dq-Bezugssystem (FSRF) Supply voltages in the rotating dq reference system (FSRF)
3232
I1 I 1
, I2 , I 2
, I3 , I 3
Lastströme im dreiphasigen statischen 123-Bezugssystem Load currents in the three-phase static 123 reference system
3030th
I verallgemeinerte Bezeichnung des Laststromes
Iα I generalized description of the load current
I α
, Iβ , I β
Lastströme im statischen αβ-Bezugssystem Load currents in the static αβ reference system
3131
I0 I 0
Null-Achsenanteil des Laststromes
Id Zero-axis portion of the load current
I d
, Iq , I q
Lastströme im rotierenden dq-Bezugssystem (FSRF) Load currents in the rotating dq reference system (FSRF)
3232
Tp T p
Zeitkonstante des Tiefpassfilters
d Low pass filter time constant
d
ac-Anteil des d-Achsen (Wirkanteil) Laststromes
Idloss ac component of the d-axis (active component) load current
I dloss
d-Achsen (Wirkanteil) dc-Verluststrom des aktiven Filtersystems
If1 d-axes (active component) dc leakage current of the active filter system
I f1
, If2 , I f2
, If3 , I f3
Ströme des aktiven Filters Active filter currents
1010th
im dreiphasigen statischen 123- Bezugssystem in the three-phase static 123- Frame of reference
3030th
If I f
verallgemeinerte Bezeichnung des Stromes des aktiven Filters generalized description of the current of the active filter
1010th
Ifα I fα
, Ifβ , I fβ
Ströme des aktiven Filters Active filter currents
1010th
im statischen αβ-Bezugsraum in the static αβ reference space
3131
If0 I f0
Null-Achsenanteil des Stromes des aktiven Filters Zero-axis component of the current of the active filter
1010th
Ifd I fd
, Ifq , I fq
Ströme des aktiven Filters Active filter currents
1010th
im rotierenden dq-Bezugssystem (FSRF) in the rotating dq reference system (FSRF)
3232
I* fd I * fd
, I* fq , I * fq
Wirkanteil (d-Achse) und Blindanteil (q-Achse) des Referenzstromes im FSRF-Bezugssystem Active component (d-axis) and reactive component (q-axis) of the reference current in the FSRF reference system
3232
I* f0 I * f0
Null-Achsenanteil des Referenzstromes im FSRF-Bezugssystem Zero-axis component of the reference current in the FSRF reference system
3232
I* f I * f
verallgemeinerte Bezeichnung des Referenzstromes im FSRF-
Bezugssystem
I* f PRED Generalized designation of the reference current in the FSRF reference system
I * f PRED
verallgemeinerte Bezeichnung des Referenzstromes mit Vorausschau im
FSRF-Bezugssystem
Ki Generalized designation of the reference current with foresight in the FSRF reference system
K i
Verstärkung des FSRF-Stromreglers oder der FSRF-Stromregelung
Ti Amplification of the FSRF current controller or the FSRF current control
T i
Zeitkonstante des FSRF-Stromreglers oder der FSRF-Stromreglung
Kpred Time constant of the FSRF current controller or the FSRF current control
K pred
Verstärkung der vorausschauenden Regelung bei approximativer Diffe
rentiation
U* Lfd Strengthening the forward-looking regulation for approximate differential renting
U * Current
, U* Lfq , U * Lfq
Wirkanteil (d-Achse) und Blindanteil (q-Achse) der Referenzspannung am Ausgang der Stromregelung im FSRF-Bezugsraum Active component (d-axis) and reactive component (q-axis) of the reference voltage on Output of the current control in the FSRF reference room
3232
U* Lf0 U * Lf0
Null-Achsenanteil der Referenzspannung im FSRF-Bezugsraum Zero-axis component of the reference voltage in the FSRF reference space
3232
U* Lf PRED U * Lf PRED
Vorausschauende Referenzspannung am Ausgang der Stromregelung im FSRF-Bezugssystem Predictive reference voltage at the output of the current control in FSRF reference system
3232
U* fd U * fd
, U* fq , U * fq
Wirkanteil (d-Achse) und Blindanteil (q-Achse) der resultierenden Refe renzspannung des aktiven Filters Active component (d-axis) and reactive component (q-axis) of the resulting ref limit voltage of the active filter
1010th
im FSRF-Bezugssystem in the FSRF reference system
3232
U* f0 U * f0
Null-Achsenanteil der Referenzspannung des aktiven Filters Zero-axis component of the reference voltage of the active filter
1010th
im FSRF- Bezugssystem in the FSRF Frame of reference
3232
U* fα U * fα
, U* fβ , U * fβ
Resultierende Referenzspannung des aktiven Filters Resulting reference voltage of the active filter
1010th
im statischen αβ- Bezugssystem in the static αβ- Frame of reference
3131
U* f1 U * f1
, U* f2 , U * f2
, U* f3 , U * f3
Resultierende Referenzspannungen des aktiven Filters Resulting reference voltages of the active filter
1010th
im dreiphasi gen statischen 123-Bezugssystem in three phases against the static 123 reference system
3030th
Uf1 U f1
, Uf2 , U f2
, Uf3 , U f3
Spannungen des aktiven Filters Active filter voltages
1010th
im dreiphasigen statischen 123- Bezugssystem in the three-phase static 123- Frame of reference
3030th
ω Grundschwingungsfrequenz der Versorgungsspannung
ρ Raumzeigerposition im dreiphasigen statischen 123-Bezugssystem ω fundamental frequency of the supply voltage
ρ position in the three-phase static 123 reference system
3030th
Lf L f
, Rf , R f
Eingangsinduktivität (Drossel) und ohmscher Widerstand des aktiven Filters Input inductance (choke) and ohmic resistance of the active Filters
1010th
Cdc C dc
dc-seitiger Kondensator des aktiven Filters dc-side capacitor of the active filter
1010th
s Laplaceoperator
J √-1
s Laplace operator
J √-1
SRF (Synchronous Reference Frame); synchron rotierendes Bezugssystem
FSRF (Fundamental Synchronous Reference Frame); synchron mit der Frequenz
der Grundschwingung rotierendes Bezugssystem SRF (Synchronous Reference Frame); synchronously rotating reference system
FSRF (Fundamental Synchronous Reference Frame); Reference system rotating synchronously with the frequency of the fundamental oscillation
3232
1010th
aktiver Filter (Leistungsteil)
active filter (power unit)
1111
dreiphasige Versorgungsspannung
three-phase supply voltage
1212
Lastquelle
Load source
2020th
Umrichter bzw. Stromrichter des aktiven Filters Inverter or converter of the active filter
1010th
2121st
Halbleiterventile des Stromrichters Semiconductor valves of the converter
2121st
2222
Kondensatoren des dc-Spannungszwischenkreises
Capacitors of the DC voltage intermediate circuit
3030th
dreiphasiges statisches bzw. stationäres, nicht rotierendes Bezugssystem
bzw. 123-Bezugssystem
three-phase static or stationary, non-rotating reference system or 123 reference system
3131
statisches bzw. stationäres, nicht rotierendes kartesisches αβ-
Bezugssystem
static or stationary, non-rotating Cartesian αβ reference system
3232
synchron mit der Frequenz ω rotierendes dq-Bezugssystem (FSRF)
dq reference system (FSRF) rotating synchronously with the frequency ω
4040
Clark-Transformation ins αβ-Bezugssystem in Clark transformation into the αβ reference system in
Fig.Fig.
4
4th
4141
Park-Transformation ins dq-Bezugssystem (FSRF) in Park transformation into the dq reference system (FSRF) in
Fig.Fig.
4
4th
4242
Tiefpassfilter in Low pass filter in
Fig.Fig.
4
4th
4343
Additionsstelle zur Eliminierung der Gleichstromwirkanteile in Addition point for eliminating the DC active components in
Fig.Fig.
4
4th
4444
Regelglied zur Referenzstrombildung in Control element for reference current formation in
Fig.Fig.
4
4th
4545
Gleichspannungsregler in DC voltage regulator in
Fig.Fig.
4
4th
4646
Additionsstelle zur Berechnung der Regelabweichung zwischen dem Udc Addition point for calculating the control deviation between the U dc
-
Ist- und -referenzwert
- Actual and reference value
4747
PI-Regler des Gleichspannungsreglers in PI regulator of the DC voltage regulator in
Fig.Fig.
4
4th
5050
Phase in Phase in
Fig.Fig.
5
5
5151
Amplitude in Amplitude in
Fig.Fig.
5
5
6060
Stromregler der FSRF-Regelung in Current controller of the FSRF control in
Fig.Fig.
6
6
6161
Additionsstelle des Stromreglers zur Subtraktion des Stromes des aktiven Filters If Addition point of the current regulator for subtracting the current of the active filter I f
vom Referenzstrom des aktiven Filters I* f from the reference current of the active filter I * f
in in
Fig.Fig.
6
6
6262
PI-Regler einer konventionellen FSRF-Stromregelung mit der Übertra
gungsfunktion
PI controller of a conventional FSRF current control with the transfer function
63 weitere Additionsstelle des Stromreglers zur Spannungsdifferenzbildung
in Fig. 6
64 inverse Park-Transformation ins αβ-Bezugssystem in Fig. 6
65 inverse Clark-Transformation ins dreiphasige stationäre Bezugssystem in
Fig. 6
66 Pulsbreitenmodulator
70 Regel- oder Übertragungsglied mit der Übertragungsfunktion
63 further addition point of the current regulator for forming the voltage difference in FIG. 6
64 inverse park transformation into the αβ reference system in FIG. 6
65 inverse Clark transformation into the three-phase stationary reference system in FIG. 6
66 pulse width modulator
70 control or transmission element with the transfer function
in Fig. 771 Additionsstelle zur Bildung von I* f PRED
80 Regel- oder Übertragungsglied mit der Übertragungsfunktion
in Fig. 7 71 addition point for the formation of I * f PRED
80 control or transmission element with the transfer function
in Fig. 881 erste Additionsstelle zur Bildung von I* f PRED in Fig. 8 oben
84 Additionsstelle bzw. Spannungsadditionsstelle zur Bildung von U* Lf PRED in
Fig. 8 unten
85 Regel- oder Übertragungsglied mit der Übertragungsfunktion
in FIG. 8 81 first addition point for the formation of I * f PRED in FIG. 8 above
84 addition point or voltage addition point for the formation of U * Lf PRED in Fig. 8 below
85 control or transmission element with the transfer function
in Fig. 8 unten92 Regel- oder Übertragungsglied mit der Übertragungsfunktion
in Fig. 8 below 92 control or transfer element with the transfer function
in Fig. 993 Additionsstelle bzw. Spannungsadditionsstelle zur Bildung von U* Lf PRED in
Fig. 9
100 Regel- oder Übertragungsglied mit der Übertragungsfunktion
in FIG. 9 93 addition point or voltage addition point for forming U * Lf PRED in FIG. 9
100 control or transfer element with the transfer function
in Fig. 10in Fig. 10
Claims (17)
und If den Strom des aktiven Filters, I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, Ki die Verstärkung des Stromreglers, Ti die Zeitkonstante des Stromreglers, s den Lapla ceoperator, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters (10) und ω die Grund schwingungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that when used for the compensation of current harmonics when the active filter ( 10 ) is used, the transfer function of the closed current control loop is as follows:
and I f the current of the active filter, I * f the reference current of the active filter, K i the gain of the current regulator, T i the time constant of the current regulator, s the lapla ceoperator, L f the input inductance of the active filter ( 10 ) and ω the Designate the basic oscillation frequency of the supply voltage.
erreicht wird, und Ki die Verstärkung des Stromreglers bzw. der Stromregelung, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters, I* f PRED den vorausschauend angepassten Refe renzstrom und s den Laplaceoperator bezeichnen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that when used to compensate for current harmonics when used Akti vem filter with a given transfer function, a minimization of the control or manipulated value deviations of the current control by predictive adjustment of the reference current I * f of the active Filters ( 10 ) according to
is reached, and K i the gain of the current controller or the current control, L f the input inductance of the active filter, I * f PRED the anticipated reference current and s the Laplace operator.
und I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, U die Versorgungsspannung, U* f die Referenzspannung des aktiven Filters jeweils nach Wirk- (d-Index) und Blindanteil (q- Index) getrennt, s den Laplaceoperator, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters, Rf den ohmschen Eingangswiderstand des aktiven Filters (10) und ω die Grundschwin gungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that when used to compensate for current harmonics when the active filter ( 10 ) is used, the system equations describing the system, taking into account reference variables, are as follows:
and I * f the reference current of the active filter, U the supply voltage, U * f the reference voltage of the active filter, each separated by active (d-index) and reactive component (q-index), s the Laplace operator, L f the input inductance of the active Filters, R f denote the ohmic input resistance of the active filter ( 10 ) and ω the fundamental frequency of the supply voltage.
und I* f den Referenzstrom des aktiven Filters, Ki die Verstärkung des FSRF-Strom reglers, Ti die Zeitkonstante des FSRF-Stromreglers, s den Laplaceoperator, Lf die Ein gangsinduktivität des aktiven Filters, Kpred die Verstärkung der vorausschauenden Re gelung sowie ω die Grundschwingungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.7. The method according to any one of claims 1, 2 or 4 to 6, characterized in that when used to compensate for current harmonics when the active filter ( 10 ) is inserted, the predictive adjustment of the reference current by means of a control element ( 70 ) with the following transfer function F he follows:
and I * f the reference current of the active filter, K i the gain of the FSRF current controller, T i the time constant of the FSRF current controller, s the Laplace operator, L f the input inductance of the active filter, K pred the gain of the predictive control and ω denote the fundamental frequency of the supply voltage.
und Ki die Verstärkung des Stromreglers bzw. der Stromregelung, Lf die Eingangsin duktivität des aktiven Filters und s den Laplaceoperator bezeichnen.8. The method according to any one of claims 1, 2 or 4 to 6, characterized in that when used to compensate for current harmonics active filter ( 10 ), the predictive adjustment of the reference current I * f by means of a control or transmission element ( 80 ) with the following transfer function F:
and K i denote the gain of the current regulator or the current regulator, L f the input inductance of the active filter and s the Laplace operator.
mit dem Laplaceoperator s, der Eingangsinduktivität Lf des aktiven Filters und der Zeit konstante der Stromregelung Ti, wobei aus dem Referenzstrom I* f ein korrigierender Spannungswert ermittelt und an einer Additionsstelle (84) der Referenzspannung U* Lf der Eingangsdrossel des aktiven Filters (10) hinzugefügt und eine vorausschauende Referenzspannung U* Lf PRED gebildet wird, wobei die Referenzspannung der Eingangs drossel U* Lf aus einem Vergleich (61) zwischen Referenzsstrom I* f und dem Strom des aktiven Filters If und der anschließenden Verarbeitung der sich ergebenden Stromdiffe renz mittels eines Proportional-Integral-Stromreglers (62) erhält.9. The method according to any one of claims 1, 3 or 4 to 6, characterized in that when used to compensate for current harmonics when the active filter ( 10 ) is used, the predictive adjustment of the reference voltage U * Lf by means of a control element ( 85 ) with the transfer function
with the Laplace operator s, the input inductance L f of the active filter and the time constant of the current control T i , a correcting voltage value being determined from the reference current I * f and the input choke of the active filter ( 84 ) being added to the reference voltage U * Lf 10 ) added and a predictive reference voltage U * Lf PRED is formed, the reference voltage of the input choke U * Lf from a comparison ( 61 ) between the reference current I * f and the current of the active filter I f and the subsequent processing of the resulting current differences obtained by means of a proportional-integral current controller ( 62 ).
mit der Laplacefunktion s und der Zeitkonstanten der Stromregelung Ti, zugeführt und somit der vorausschauende Referenzspannungswert U* Lf PRED gebildet wird.11. The method according to any one of claims 1, 3 or 4 to 6, characterized in that when used to compensate for current harmonics with an active filter ( 10 ), the predictive adjustment of the reference voltage U * Lf after comparison ( 61 ) of the reference current I * f with the current of the active filter I f by means of a proportional-integral current regulator ( 62 ) a reference voltage U * Lf corresponding to the current difference is formed and a further PI control element ( 100 ) with the transfer function
with the Laplace function s and the time constant of the current control T i , and thus the predictive reference voltage value U * Lf PRED is formed.
eingangsseitig in den Stromregler (60) implementiert ist und das zusätzliche Regelglied (70) vor der jeweiligen ersten Additionsstelle (61) elektrisch parallel in den Strompfad des Referenzstromes geschaltet ist und das Ausgangssignal des Regelgliedes (70) über jeweils eine weitere Additionsstelle (71) mit dem Referenzstrom (I* f) zur Bildung eines vorausschauend korrigierten oder geregelten Referenzstromes I* f PRED verknüpft ist, wobei Ki die Verstärkung des FSRF-Stromreglers, Ti die Zeitkonstante des FSRF- Stromreglers, s den Laplaceoperator, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters, Kpred die Verstärkung der vorausschauenden Regelung sowie ω die Grundschwin gungsfrequenz der Versorgungsspannung bezeichnen.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that for the forward-looking adjustment or control of the reference current when using an active filter ( 10 ) both for the d-, q- and possibly 0-axis portion in the FSRF reference system at least one additional control element ( 70 ) with the transfer function F
is implemented on the input side in the current controller ( 60 ) and the additional control element ( 70 ) is connected electrically in parallel in the current path of the reference current upstream of the respective first addition point ( 61 ) and the output signal of the control element ( 70 ) is also connected via a further addition point ( 71 ) the reference current (I * f ) is linked to form a predictively corrected or regulated reference current I * f PRED , where K i is the gain of the FSRF current regulator, T i is the time constant of the FSRF current regulator, s is the Laplace operator, L f is the input inductance of the active filter, K pred denote the gain of the predictive control and ω the fundamental frequency of the supply voltage.
eingangsseitig in den Stromregler (60) implementiert ist und das zusätzliche Regelglied (80) vor der jeweiligen ersten Additionsstelle (61) elektrisch parallel in den Strompfad des Referenzstromes I* f geschaltet ist und das Ausgangssignal des Regelgliedes (80) jeweils über eine weitere Additionsstelle (81) mit dem Referenzstrom I* f zur Bildung ei nes vorausschauend korrigierten oder geregelten Referenzstromes verknüpft ist und Ki die Verstärkung des Stromreglers bzw. der Stromregelung, Lf die Eingangsinduktivität des aktiven Filters und s den Laplaceoperator bezeichnen.14. The apparatus according to claim 12, characterized in that for the forward-looking adjustment or control of the reference current when using an active filter ( 10 ) for both the d-, q- and possibly 0-axis portion in the FSRF reference system at least one additional control element ( 80 ) with the transfer function F
is implemented on the input side in the current controller ( 60 ) and the additional control element ( 80 ) before the respective first addition point ( 61 ) is electrically connected in parallel in the current path of the reference current I * f and the output signal of the control element ( 80 ) is in each case via a further addition point ( 81 ) is linked to the reference current I * f to form a forward-looking corrected or regulated reference current and K i designate the gain of the current regulator or current regulator, L f the input inductance of the active filter and s the Laplace operator.
mit dem Laplaceoperator s, der Eingangsinduktivität Lf des aktiven Filters und der Zeit konstante der Stromregelung Ti in den Stromregler (60) implementiert und der jeweili gen ersten Additionsstelle (61) sowie dem jeweiligen PI-Regelglied (62) elektrisch par allelgeschaltet ist, wobei dem zusätzlichen Regelglied (85) eingangsseitig der Refe renzstrom I* f eingespeist ist und das ausgangsseitige Spannungssignal über eine weite re Additionsstelle (84) mit der Steuerspannung U* Lf verknüpft ist und dadurch resultie rend eine vorausschauend korrigierte Steuerspannung U* Lf PRED gebildet ist, die der zweiten Additionsstelle (63) des Stromreglers zugeleitet ist.15. The apparatus according to claim 12, characterized in that for the forward-looking adjustment or control of the control voltage U * Lf using egg nes active filter ( 10 ) both for the d-, q- and optionally 0-axis portion in the FSRF reference system at least each an additional control element ( 85 ) with the transfer function F
implemented with the Laplace operator s, the input inductance L f of the active filter and the time constant of the current control T i in the current controller ( 60 ) and the respective first addition point ( 61 ) and the respective PI control element ( 62 ) are electrically connected in parallel, the additional control element ( 85 ) on the input side the reference current I * f is fed in and the output side voltage signal is linked via a further re addition point ( 84 ) to the control voltage U * Lf and thereby a predictively corrected control voltage U * Lf PRED is formed , which is fed to the second addition point ( 63 ) of the current regulator.
mit der Laplacefunktion s und der Zeitkonstanten der Stromregelung Ti, in den Strom regler (60) implementiert und dem jeweiligen PI-Regelglied (62) elektrisch nachge schaltet ist, wobei dem zusätzlichen Regelglied (85) eingangsseitig die Steuerspannung U* Lf eingespeist ist und das ausgangsseitige Spannungssignal über eine weitere Additi onsstelle (93) mit der Steuerspannung U* Lf verknüpft ist und dadurch resultierend eine vorausschauend korrigierte Steuerspannung U* Lf PRED gebildet ist, die der zweiten Addi tionsstelle (63) des Stromreglers zugeleitet ist.16. The apparatus according to claim 12, characterized in that for the forward-looking adjustment or control of the control voltage U * Lf when using egg nes active filter ( 10 ) both for the d-, q- and optionally 0-axis portion in the FSRF reference system at least one additional PI control element ( 92 ) with amplification one and the transfer function F
with the Laplace function s and the time constant of the current control T i , implemented in the current controller ( 60 ) and electrically connected to the respective PI control element ( 62 ), the control voltage U * Lf being fed into the additional control element ( 85 ) on the input side and the voltage signal on the output side is linked to the control voltage U * Lf via a further add-on point ( 93 ), and as a result a predictively corrected control voltage U * Lf PRED is formed, which is fed to the second addition point ( 63 ) of the current regulator.
mit der Laplacefunktion s und der Zeitkonstanten der Stromregelung Ti, in den Strom regler (60) implementiert und dem PI-Regelglied (62) elektrisch in Reihe nachgeschaltet ist, wobei dem zusätzlichen Regelglied (100) eingangsseitig die Steuerspannung U* Lf eingespeist ist und die ausgangsseitig resultierende, vorausschauend korrigierte Steu erspannung U* Lf PRED der zweiten Additionsstelle (63) des Stromreglers zugeleitet ist.17. The apparatus according to claim 12, characterized in that for the forward-looking adjustment or control of the control voltage U * Lf when using egg nes active filter ( 10 ) both for the d-, q- and optionally 0-axis portion in the FSRF reference system at least one additional control element ( 100 ) each with the transfer function F
with the Laplace function s and the time constant of the current control T i , implemented in the current controller ( 60 ) and the PI control element ( 62 ) electrically connected in series, the additional control element ( 100 ) being fed with the control voltage U * Lf on the input side and the output-side, anticipatory corrected control voltage U * Lf PRED is fed to the second addition point ( 63 ) of the current regulator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10118504A DE10118504A1 (en) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Method and device for predictive correction of control or manipulated value deviations in current or voltage regulators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10118504A DE10118504A1 (en) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Method and device for predictive correction of control or manipulated value deviations in current or voltage regulators |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10118504A1 true DE10118504A1 (en) | 2002-10-17 |
Family
ID=7681520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10118504A Withdrawn DE10118504A1 (en) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Method and device for predictive correction of control or manipulated value deviations in current or voltage regulators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10118504A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102394498A (en) * | 2011-10-11 | 2012-03-28 | 国电联合动力技术有限公司 | Singlechip digital filtering device for voltage measurement of double-fed wind farm |
DE102012202217A1 (en) | 2012-02-14 | 2013-08-14 | Krones Ag | Bottling plant and computer-implemented process for the automatic creation of a current and individual work list |
CN113890317A (en) * | 2020-07-01 | 2022-01-04 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | Inverter output voltage harmonic suppression method without voltage sensor, inverter multi-harmonic suppression controller and application method |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3721504A1 (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Bosch Gmbh Robert | Control system |
US5513090A (en) * | 1994-11-15 | 1996-04-30 | Electric Power Research Institute, Inc. | Hybrid series active, parallel passive, power line conditioner for harmonic isolation between a supply and a load |
DE19532142A1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Siemens Ag | Method and device for controlling a four-dimensional vector of a route by means of a discrete-value actuator with a limited switching frequency |
US5731965A (en) * | 1996-06-21 | 1998-03-24 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Power line harmonic reduction by hybrid parallel active/passive filter system with square wave inverter and DC bus control |
US5757099A (en) * | 1996-03-01 | 1998-05-26 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Hybrid parallel active/passive filter system with dynamically variable inductance |
DE19648534A1 (en) * | 1996-11-24 | 1998-05-28 | Innotas Gmbh Antriebs Und Sich | Rotor flux orientated control method for asynchronous drive |
US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
DE69325621T2 (en) * | 1992-03-31 | 1999-11-04 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu | DEVICE FOR PREDICTIVE CONTROL |
-
2001
- 2001-04-12 DE DE10118504A patent/DE10118504A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3721504A1 (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Bosch Gmbh Robert | Control system |
DE69325621T2 (en) * | 1992-03-31 | 1999-11-04 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu | DEVICE FOR PREDICTIVE CONTROL |
US5513090A (en) * | 1994-11-15 | 1996-04-30 | Electric Power Research Institute, Inc. | Hybrid series active, parallel passive, power line conditioner for harmonic isolation between a supply and a load |
DE19532142A1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Siemens Ag | Method and device for controlling a four-dimensional vector of a route by means of a discrete-value actuator with a limited switching frequency |
US5757099A (en) * | 1996-03-01 | 1998-05-26 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Hybrid parallel active/passive filter system with dynamically variable inductance |
US5731965A (en) * | 1996-06-21 | 1998-03-24 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Power line harmonic reduction by hybrid parallel active/passive filter system with square wave inverter and DC bus control |
US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
DE19648534A1 (en) * | 1996-11-24 | 1998-05-28 | Innotas Gmbh Antriebs Und Sich | Rotor flux orientated control method for asynchronous drive |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102394498A (en) * | 2011-10-11 | 2012-03-28 | 国电联合动力技术有限公司 | Singlechip digital filtering device for voltage measurement of double-fed wind farm |
DE102012202217A1 (en) | 2012-02-14 | 2013-08-14 | Krones Ag | Bottling plant and computer-implemented process for the automatic creation of a current and individual work list |
WO2013120555A1 (en) | 2012-02-14 | 2013-08-22 | Krones Ag | Filling installation and computer implemented method for automatic detection of a current and individual work list |
CN113890317A (en) * | 2020-07-01 | 2022-01-04 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | Inverter output voltage harmonic suppression method without voltage sensor, inverter multi-harmonic suppression controller and application method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2179498B1 (en) | Method and apparatus for compensation of vibration effects of network asymmetry in a doubly-fed asynchronous machine | |
EP2534748B1 (en) | Control of a modular multilevel converter with an observer for the currents and an estimator for the energy of the intermediate circuit | |
DE69218580T2 (en) | Control device of a converter | |
DE102009000609B4 (en) | Current regulator and method and system for current regulation for AC motors | |
DE102008009181B4 (en) | Reduction of a subharmonic oscillation during high-frequency operation of a converter | |
DE102020200673B3 (en) | Control device, control method and computer program for a polyphase converter using a virtual impedance with transient components | |
DE3212439A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN ASYNCHRONOUS MACHINE FEEDED BY FAST ELECTRICAL ACTUATORS | |
WO2008052714A1 (en) | Open-loop and/or closed-loop control of a 3-phase power converter for the operation of an asynchronous machine | |
DE102017127780A1 (en) | Adaptive pulse width modulation in motor control systems | |
DE102007036028A1 (en) | Method and system for controlling permanent magnet motor drive systems | |
DE19612920A1 (en) | Method and device for direct torque control of an induction machine | |
DE69011312T2 (en) | Inverter control device. | |
WO2018095659A1 (en) | Regulation of an output current of a converter | |
WO1995003649A1 (en) | Process and device for compensating a fault voltage at a pulse-controlled inverter | |
AT512488A1 (en) | RECTIFIER CIRCUIT WITH THROTTLE | |
DE4418997C2 (en) | Field-oriented control for a three-phase motor fed via a voltage pulse inverter | |
DE10118504A1 (en) | Method and device for predictive correction of control or manipulated value deviations in current or voltage regulators | |
DE102012111696A1 (en) | Method for deadtime compensation in inverter i.e. three-phase inverter, for supplying electric motor e.g. asynchronous machine, involves determining fundamental oscillation of correction voltages for phases while determining load angle | |
DE10204110B4 (en) | Motor driver circuit and method of controlling the motor driver circuit | |
EP1708349A1 (en) | Current regulation of mains connected voltage converter | |
DE102008007100A1 (en) | Device i.e. pre-controller, for e.g. linear actuator, in field-oriented co-ordinate system, has synchronous machine, where manipulated variable over plugged by device over integral divider of electrical angle in circuit | |
EP3504788B1 (en) | Operation of a converter for coupling an electrical machine designed for operation on ac voltage with ac voltage power | |
WO2024074550A1 (en) | Controlling an electric machine with a harmonic suppression using a counter signal in the vector space representation | |
EP0570602B1 (en) | Three-phase machine regulation method with high quality dynamical determination of its statorvoltages in the electrical steady state | |
DE10118505A1 (en) | Regulating or compensating individual harmonics in current or voltage profiles involves processing fundamental and harmonic oscillations into individual corrective reference values |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8130 | Withdrawal |