[syoma 1]

По нелинейной нагрузке - это пойдет.

 

Но чего-то мне результат по токам не нравится. Ток должен вроде как только один раз за период появляться в виде горки. Похоже на то, что шаг моделирования слишком большой. Зайдите в Powergui (в модели слева вверху) и измените Simulation type на Discretize electrical model. Поставте там шаг, например 1e-6. Посмотрите, что получится.

 

Заливайте не рисунки а модель - она за 3секунды моделируется.

[syoma 1]

Точнее 2 раза за период - позитивный и негативный.

 

Кстати, поднял дипломные работы на нашей фирме. Хоть и идея с однофазными фильтрами вымерла еще 15лет назад, но кое какие результаты остались.

Короче есть пара методов выделения гармоник, которые полегче будут, чем этот Ваш TAN PERNG CHENG написал.

1. Компенсировать просто весь ток, что потребляется нагрузкой, но за минусом того тока, который будет генерировать контроллер звена пост. тока для поддержания напряжения конденсатора на пост. уровне. Тогда будет компенсироваться и гармоники и реактивный ток, но емкость конденсатора звена пост. тока должна быть сравнительно большой

2. Использовать т.н. Notch фильтр 2-го порядка. Этот фильтр должен быть настроен на 50гц. Надеюсь принцип понятен - отфильтровать 1ую гармонику. Тогда все остальное пойдет на компенсацию. Но активная компонента и фундаментальная реактивная компонента компенсироваться не будут.

[carliker 0]

Вот выложил модель, точнее архив с моделью, т.к. чисто модель не получается выложить, пишет что запрещено выкладывать фалы такого типа.

 

Я тут еще одну модель нашел, вроде как она проще, единственно, никак не могу понять системы управления....

New1.rar

SinglePhase_ActivePowerFilter.rar

Изменено 15 декабря, 2009 пользователем carliker

[carliker 0]

Вот еще что хотел попросить, может ктонибудь скачать статью с IEEE ?

 

Single-Phase Resonant Converter with Active Power Filter

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all...rnumber=4147897

[carliker 0]

Все статью уже скачали)

[syoma 1]

Я тут еще одну модель нашел, вроде как она проще, единственно, никак не могу понять системы управления....

 

Клацните на блоке FEEDBACK CONTROL правой кнопкой и затем Look under Mask. Увидите что внутри.

 

То, что я и говорил - этот фильтр работает по первому типу - то есть компенсирует все, за исключением тока, который генерируется контроллером звена пост. тока.

В простых словах: Напряжение на конденсаторе АКФ сравнивается с заданным значением (650В). Разница подается на ПИ-контроллер, который выдает амплитуду тока Ism*, необходимого, чтобы поддерживать напряжение на кондере на постоянном уровне. Ism* умножается на сетевое напряжение, чтобы получить синусоидальный активный ток для заряда конденсатора. По сути это активная часть тока,потребляемого нагрузкой из сети. Его компенсировать не надо. Поэтому из этого тока Is* вычитается ток нагрузки Icon. Полученный ток Ic* будет содержать только гармоники и реактивный ток. Это и есть ток, который нужно сгенерировать фильтру.

Дальше стоят два сумматора, которые создают гистерезис, чтобы транзисторы не так часто клацали и компараторы для сравнения заданного тока с током инвертера. Если ток превышает пороговое значение - ключи переключаются. Вот вам и управление инвертером готово.

 

Перед вами готовая схема однофазного активного фильтра гармоник. Даже работает с первого раза.

 

Единственное, что это гистерезисное управление инвертером сделано неправильно - там транзисторы клацают где-то на сотнях килогерц. Но уж это Вы можете исправить.

 

Исправил. Теперь действительно работает. Гистерезис задается в блоке Relay. Чем меньше гистерезис, тем чаще переключаются транзисторы и лучше компенсация.

SinglePhase_ActivePowerFilter.zip

[carliker 0]

Спсибо за подробное разъеснение. Теперь вопрос по расчетам, как расчитывается конденсатор фильтра, и выходная индуктивность? И еще че то если ставить в блоке релай значения -1 и +1, не работает (

Изменено 18 декабря, 2009 пользователем carliker

[carliker 0]

Все работает, это у меня были проблемы с матлабом(

И еще возник вопрос по расчету Кр и Ки Пи-регулятора

Изменено 18 декабря, 2009 пользователем carliker

[syoma 1]

Теперь вопрос по расчетам, как расчитывается конденсатор фильтра, и выходная индуктивность?

С индуктивностью все просто - если Вы поиграетесь ее размерами, то обнаружите, что чем она больше, тем меньше dI/dT на выходе фильтра и частота переключения IGBT будет падать. Но тут есть предел. Начиная с определенной величины dI/dT будет настолько маленькой, что ток инвертора не будет поспевать за заданным током и соответственно компенсации не будет.

Например в худшем случае, когда сетевое напряжение находится в пике и имеет 324В, а напряжение инвертора равно +650В, напряжение на клемах индуктивности равно 650-324=326В - это минимальное напряжение, которое будет приложено к индуктивности вообще.

dI/dT в этом случае получается по простой формуле: dI/dT=U/L=324/100e-5=324000A/сек. Вроде бы до фига, ан нет. Посчитаем для примера dI/dT простой синусоиды 50-ой гармоники с амплитудой хотя бы 10А - производная A*sin(2pi*F*t) равна A*2pi*F*cos(2pi*f*t). В худшем случае cos равен 1 и мы получаем: 10*2*3.14*50Гц*50(гарм)=157000А/сек.

Вывод прост: при данных значениях индуктивности и напряжения на конденсаторе фильтра мы можем компенсировать 50 гармонику с амплитудой максимум 20А. Дальше либо надо напряжение на конденсаторе увеличивать либо индуктивность уменьшать. То есть тут конкретная зависимость.

Кстати нельзя забывать, что гармоники могут очень интересно накладываться друг на друга. То есть если фазы гармоник совпадают, то результирующие dI/dT будут суммироваться! И может случиться так, что уже определенные комбинации более низких гармоник уже будут превышать возможности фильтра. Мы с этим сталкивались много раз на практике.

Так что надо выбирать копромис.

[carliker 0]

Ясно, а можно ли как нибудь например посчитать индуктивнось опираясь на максимальную частоту переключения IGBT (допустим максимальная частота 10КГц тогда максимальная индуктивность ХХ Н)?

а как быть с коэффициентами регулятора?

Изменено 18 декабря, 2009 пользователем carliker

[syoma 1]

Все ясно, а как же быть с коэффициентами регулятора?

Ну тут немного сложнее. В идеале Кп должно быть равно 0 а Kи как можно меньше, чтобы контроллер не реагировал на всплески или провалы напряжения на конденсаторе изза компенсации гармоник. Но тогда емкость конденсатора должна быть огромна, пока интегратор среагирует и восстановит напряжение на нем.

При ограниченной же емкости основная проблема в том, что напряжение на конденсаторе должно находиться в заданных пределах - не ниже того, что необходимо для нормальной компенсации как я написал постом выше. Тем более не ниже сетевого выпрямленного напряжения - иначе будет неконтролируемый заряд через диоды транзисторов. Максимальное напряжение обычно ограничено макимально допустимым рабочим напряжением конденсаторов или транзисторов, что ниже.

Опять же можете поиграться - если контроллер звена пост. не будет достаточно расторопным, то напряжение на конденсаторе при резком изменении характера нагрузки может прилично просесть или вырости. А реальности это приведет к отключению фильтра схемами защиты от недо/перенапряжения.

Но с другой стороны, если коэфициенты будут большие и контроллер будет компенсировать любое изменение напряжения на конденсаторе, то компенсация гармоник будет очень плохой.

Так что опять компромис.

 

ПС Судя по опыту и публикациям неплохо в этой области себя зарекомендовали т.н. нелинейные ПИ-контроллеры. Смысл прост - если напряжение на конденсаторе находится в определенных заданных пределах - контроллер слабый и не мешает компенсации. Но если напряжение выходит за пределы, но еще не достигло порогов отключения - воздействие контроллера усиливается во много раз с тем, чтобы вернуть напряжение обратно в пределы. О компенсации гармоник в этом случае не думают - главное, чтобы инвертор не отключился.

[carliker 0]

А можно ли поробывать такой Нелинейный ПИ-контроллер в Матлабе смоделировать?

[syoma 1]

Ясно, а можно ли как нибудь например посчитать индуктивнось опираясь на максимальную частоту переключения IGBT (допустим максимальная частота 10КГц тогда максимальная индуктивность ХХ Н)?

В данном примере используется слишком простой гистерезисный принцип управления инвертером - в нем частота переключения транзисторов не постоянна и зависит от индуктивности и установленных токовых порогов переключения. Частота переключения здесь непостоянна. Если бы был ШИМ - было бы проще. А так надо смотреть на среднюю частоту за период и выбирать индуктивность и размеры порогов.

Так что лучше не заморачивайтесь пока. Ведь тут кроется огромный компромис. Сейчас у вас весь ток инвертора(такой красивый пилообразный) идет в сеть. В реальности так нельзя - его надо фильтровать . И вот тут начнется мудрежка с порогами гистерезиса, индуктивностью, частотой и т.д.

Подсказка - алгоритм управления инвертером придется выкинуть сразу. Для начала посмотрите спектр тока инвертера с примера и подумайте каким фильтром его отфильтровать, чтобы еще гармоники компенсировались.

 

А можно ли поробывать такой Нелинейный ПИ-контроллер в Матлабе смоделировать?

Конечно, проблем быть не должно.

[carliker 0]

Что то я перерыл столько литературы и нигде не могу найти внятного ответа на вопрос: как расчитать емкость конденсатора? Про "компромис" все понятно, да вот только это на словах можно преподу рассказать, а как же это все оформить в дипломе?

И кстате, насчет расчета пасивного фильтра, я думаю можно поставить LC фильтр настроенный на 3 и 5 гармонику?

Изменено 21 декабря, 2009 пользователем carliker

[carliker 0]

А лучше всего наверное поставить полосовой фильтр, только вот понятия не имею как их считать