RO132402A0

RO132402A0 - Sistem adaptiv pentru asigurarea calităţii energiei în reţelele de joasă tensiune

Info

Publication number: RO132402A0
Application number: ROA201700692A
Authority: RO
Inventors: Dumitru Sacerdoţianu; Marcel Nicola; Marian Ciontu; Sergiu Ivanov; Mircea Dorin Chindriş; Andrei Cristinel Cziker; Alexandru Radu; Camil-Sorin Dumitrescu
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Şi Încercări Pentru Electrotehnica -Icmet Craiova; Universitatea Din Craiova; Universitatea Tehnică Din Cluj-Napoca; Indaeltrac S.R.L.
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-02-28
Also published as: RO132402B1

Abstract

Invenţia se referă la un sistem adaptiv pentru asigurarea calităţii energiei în reţelele de joasă tensiune. Sistemul conform invenţiei este compus dintr-un prim filtru activ (A), conectat în paralel cu reţeaua electrică şi cu o sarcină (B), cuprinzând un invertor de tensiune (101), trei bobine inductoare (108, 109, 110) şi trei rezistoare (111, 112, 113) conectate în acelaşi punct cu sarcina (B), un bloc (118) de măsurare a curenţilor de sarcină, un bloc (119) de măsurare a curenţilor la ieşirea invertorului, un contactor trifazat (122), pentru conectarea/deconectarea sistemului la/de la reţea, şi un al doilea filtru activ (C), cuprinzând un invertor (102), un filtru sinusoidal (104), trei transformatoare monozate (105, 106, 107), conectate în serie la reţeaua de distribuţie, şi un bloc (115) de măsurare a tensiunilor de ieşire din invertor.

Description

(57) Rezumat:

Invenția se referă la un sistem adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune. Sistemul conform invenției este compus dintr-un prim filtru activ (A), conectat în paralel curețeaua electrică și cu o sarcină (B), cuprinzând un invertor de tensiune (101), trei bobine inductoare (108, 109, 110) și trei rezistoare (111,112,113) conectate în același punct cu sarcina (B), un bloc (118) de măsurare a curenților de sarcină, un bloc (119) de măsurare a curenților la ieșirea invertorului, un contactor trifazat (122), pentru eonectârea/deconectarea sistemului la/de la rețea, și un al doilea filtru activ (C), cuprinzând un invertor (102), un filtru sinusoidal (104), trei transformatoare monozate (105, 106, 107), conectate în serie la rețeaua de distribuție, și un bloc (115) de măsurare a tensiunilor de ieșire din invertor.

Revendicări: 3

Figuri: 10 '<«··

Fig. 1

Cu începere de la data publicării cererii de brevei, cererea asigură, fn mod provizoriu, solicitantului, protecția conferită potrivit dispozițiilor art:32 din Legea nr. 64/1991, cu excepția cazurilor în care cererea de brevet de invenție a fostrespinsă, retrasă sau considerată Ca fiind retrasă, întinderea protecției conferite de cererea de brevet de invenție este determinată de revendicările conținute Iri cererea publicată in conformitate cu art.23 alinți) - (3).

IUI

III

PICIUL OE STAT PENTRU INVBtJU Șl MĂRCI

Cerere de brevet de Invenție j Nr.....

j Data depozit

SISTEM ADAPTIV PENTRU ASIGURAREA CALITĂȚII ENERGIEI

ÎN REȚELELE DE JOASĂ TENSIUNE

Propunerea de invenție se referă la un sistem adaptiv care realizează compensarea perturbațiilor tensiunii de alimentare (armonici, nesimetrie, goluri și creșteri, fluctuații lente și rapide de scurtă durată, perturbații de lungă durată) și ale curentului (armonici și nesimetrie), în rețelele electrice de joasă tensiune, pentru asigurarea calității energiei electrice la consumator.

Sunt cunoscute sistemele de producere, transport și utilizare a energiei electrice centralizate în care, pentru reducerea regimului deformant sunt utilizate filtre pasive; acestea împiedică pătrunderea armonicilor de curent produse de consumatori în rețeaua de alimentare dar prezintă dezavantajul că nu asigură compensarea cumulată a diferitelor tipuri de perturbații ce pot apare concomitent în rețea: perturbații tranzitorii, perturbații de scurtă durată, perturbații de lungă durată, dezechilibre și distorsiuni de formă.

Sunt cunoscute și alte soluții care utilizează filtre active sau combinații de filtre active și pasive (filtre hibride) care prezintă dezavantajul că au viteză de răspuns redusă pentru compensarea perturbațiilor, nu sunt suficient de flexibile și nu asigură predictibilitatea evoluției perturbațiilor.

Există o serie de invenții brevetate, atât la nivel național, cât și internațional, cum ar fi:

Documentul de brevet US 5731965 A/1998 descrie un sistem care combină efectele unui filtru activ și ale unui filtru pasiv. Filtrul activ injectează o armonică poluantă a curentului de fază distorsionat, în scopul de a diminua poluarea; echipamentul își propune să izoleze anumite armonici, în special armonicile de rang 5 și 7. Sistemul descris în acest document are dezavantajul de a nu elimina cu adevărat toate armonicele poluante și de a izola perfect componenta de 50 Hz.

Brevetul US 20060212238 Al/2006 abordează doar anumite aspecte ale calității energiei electrice bazate doar pe indicatorii de calitate ai formelor de undă.

Brevetul RO127599B1/2016 realizează numai determinarea indicatorilor de calitate ai puterii/energiei electrice printr-un modul de calcul pe baza componentelor armonice semnificative ale tensiunilor și curenților, fără a interveni în corectarea acestora, în scopul menținerii în limitele acceptate.

Problema pe care o rezolvă invenția se referă la compensarea perturbațiilor tranzitorii, a perturbațiilor de scurtă durată, a perturbațiilor de lungă durată, a dezechilibrelor și distorsiunilor de formă, asigurarea funcționării rețelei la factor de putere unitar și creșterea vitezei de răspuns pentru compensarea perturbațiilor și menținerea automată a tensiunii în limitele standardizate.

Sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune, conform propunerii de invenție, asigură compensarea perturbațiilor tranzitorii ale tensiunii și curentului (armonici, nesimetrii, scăderea tensiunii și supratensiuni de scurtă durată și goluri de tensiune) prin adăugarea, în timp real, Ia tensiunile sistemului de alimentare, a complementului până la obținerea unui sistem ideal de tensiuni cu valoarea nominală și compensarea perturbațiilor de curent de armonici superioare introduse de consumator, cu ajutorul unor filtre active conectate în serie și paralel cu sarcina, interconectate printr-un circuit comun de tensiune continuă.

Sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune asigură creșterea vitezei de răspuns pentru compensarea perturbațiilor prin monjț$®?gFea permanentă a mărimilor electrice din rețea și adaptarea comenzii în timp real.

ΓΠ ^,Ci+£T CRAir,-·

a 2017 00692

21/09/2017

Sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune asigură de asemenea compensarea perturbațiilor de lungă durată a tensiunii prin aceea că include în structura sa și un sistem de generare locală, bazat, spre exemplu, pe resurse regenerabile, a cărui ieșire de tensiune continuă este conectată la circuitul intermediar al sistemului.

Sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune asigură menținerea tensiunii în limitele de reglaj prin aceea că în regimul de gol/scădere sau creștere de tensiune invertorul aferent filtrului activ conectat în serie cu sarcina injectează/absoarbe în/din rețea o tensiune de compensare cu scopul de a menține constantă tensiunea la bornele sarcinii. în cazul unui gol de tensiune, puterea injectată va fi pozitivă, fapt ce înseamnă că invertorul furnizează o parte din puterea activă a sarcinii. Această putere poate fi absorbită tot din rețea, prin intermediul invertorului aferent filtrului activ conectat în paralel cu sarcina, caz în care curentul de linie depășește valoarea nominală pentru a asigura bilanțul puterilor în rețea și menținerea tensiunii din circuitul intermediar la valoarea dorită, sau poate fi furnizată de sursa locală de energie. în aceste condiții, sarcinii ί se furnizează puterea activă necesară chiar și în condițiile golului de tensiune.

La apariția unei creșteri de tensiune, filtrul activ conectat în serie cu sarcina absoarbe o anumită putere activă. Deoarece tensiunea rețelei depășește valoarea normată, este posibil ca tensiunea din circuitul intermediar să devină prea mare. Pentru a o menține la valoarea impusă, sistemul de control al invertorului aferent filtrului conectat în paralel cu sarcina reduce curentul absorbit din rețea, fapt echivalent cu a spune că sistemul injectează în rețeaua electrică de alimentare o anumită putere activă.

în regimul de întrerupere sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei este deconectat de la rețea iar invertorul aferent filtrului activ conectat în paralel cu sarcina funcționează ca o sursă de tensiune alternativă. Pentru aceasta, un convertor DC/DC funcționează în regim de descărcare, permițând trecerea spre sarcină a energiei furnizate de un sistem local de generare, respectiv a celei existente într-un echipament de stocare locală.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje;

- se asigură, în același timp, compensarea perturbațiilor tensiunii de alimentare (armonici, nesimetrie, fluctuații lente și rapide etc.) și a perturbațiilor curentului; armonici și nesimetrie;

se micșorează pierderile la nivelul sistemului adaptiv prin introducerea filtrelor sinusoidale și a inductoarelor de cuplare la rețea realizate cu materiale cu pierderi foarte mici;

se furnizează puterea reactivă cerută de utilizatori;

se asigură viteza de răspuns necesară pentru compensarea perturbațiilor de tensiune și de curent;

pe durata întregului interval de funcționare, și în orice punct de amplasare al sistemului adaptiv, valorile tensiunii de alimentare sunt în domeniul Un ± 10%, considerând Un = 230Vc.a. între fiecare fază și conductorul neutru;

- se asigură compensarea nesimetriei tensiunii de alimentare astfel încât pe durata întregului interval de funcționare, și în orice punct de amplasare a sistemului adaptiv, valorile factorului de nesimetrie negativă al sistemului tensiunilor de alimentare să fie limitate la

2%;

se asigură limitarea valorilor efective ale fiecărei armonice individuale de tensiune la valorile indicate de normative și a valorii distorsiunii totale a tensiunii de alimentare (incluzând toate armonicele până la rangul 40) la 8%;

se asigură compensarea golurilor monofazate cu amplitudinea de 70% și durata de 180 ms, respectiv a golurilor trifazate cu amplitudinea de 50% și durata de 90 ms;

INSTITUTUL NAiî-C',,· i J

0E CERCEXR-XezTT' k Si (NCC .

'<r\ icwer craiova a 2017 00692

21/09/2017

- se asigură compensarea creșterilor de tensiune cu amplitudine de 10% pentru o durată de 230 ms dacă fenomenul se manifestă pe o singură fază, respectiv 100 ms dacă creșterea de tensiune apare pe toate fazele rețelei de alimentare;

- se asigură limitarea valorilor efective ale fiecărei armonice individuale de curent la valorile indicate de normative și a valorii distorsiunii totale a curentului din rețea la 5%;

Se dă în continuare un exemplu de aplicare a invenției în legătură cu fig. 1-10, care reprezintă:

Fig. 1 Arhitectura sistemului adaptiv

Fig. 2 Arhitectura filtrului activ (A)

Fig. 3 Arhitectura filtrului activ (C)

Fig. 4 Algoritmul de lucru al filtrului activ (A)

Fig. 5 Tensiunea pe condensatoarele din circuitul intermediar de curent continuu (103), pe durata pornirii

Fig. 6 Algoritmul de lucru al filtrului activ (C)

Fig. 7 Schema bloc generare sistem trifazat de referință pentru filtrele active

Fig. 8 Schema bloc bucla PLL utilizată

Fig. 9 Formele de undă ale tensiunilor și curenți lor la punctul comun de conectare Fig. 10 Tensiunile sursei și curenții absorbiți de la sursă

Sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune, conform invenției, se compune dintr-un filtru activ (A), conectat în paralel cu rețeaua electrică și cu sarcina (B) și un filtru activ (C) conectat în serie cu rețeaua electrică. Cele două filtre active A și C se compun din două invertoare sursă de tensiune 101 și 102, interconectate printr-un circuit comun de tensiune continuă 103, un filtru sinusoidal 104, 3 transformatoare monofazate 105, 106, 107 conectate în serie la rețeaua de distribuție de joasă tensiune, 3 bobine inductoare 108, 109, 110 și 3 rezistoare de putere 111,112, 113 conectate în același punct cu sarcina, un bloc 114 de măsurare a tensiunilor din rețea, un bloc de măsură 115 a tensiunilor de ieșire din invertorul 102, un bloc 116 de măsurare a tensiunii din circuitul intermediar 103, punctul comun de cuplare 117, un bloc 118 de măsură curenți de sarcină, un bloc 119 de măsură curenți la ieșirea invertorului 101, trei contactoare trifazate 120,121,122 pentru conectrea/deconectarea sistemului adaptiv la rețeaua de distribuție de joasa tensiune, un contactor 123 care realizează funția de by pass, un contactor 124 de preîncarcare a condensatoarelor din circuitul de tensiune continuă 103, un filtru trece sus 125, două module 126 și 127 pentru comanda invertoarelor 101 și 102, un modul electronic de protecție 128, un sistem local de generare 129, un echipament de stocare a energiei 130, un bloc 131 de măsură a tensiunii generatorului local, un convertor DC/DC 132, un bloc 133 de măsură a tensiunii injectate in circuitul intermediar 103 și un sistem automatizat 134 de cuplare a convertorului 132 la circuitul intermediar 103, format din două condensatoare identice 135,136.

Componentele 101, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 118, 119, 122, 124, 125, 127, 128 constituie un filtrul activ A conectat în paralel cu rețeaua, respectiv cu sarcina B.

Componentele 102, 104, 105, 106, 107, 114, 115, 126 constituie filtrul activ C conectat în serie cu rețeaua.

Sistemul adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune, conform invenției, este bazat pe o topologie cu două invertoare surse de tensiune 101,102 și circuit intermediar de tensiune continuă 103 cu un condensator divizat. Primul invertQr 101 reprezintă o sursă variabilă de curent, legată în paralel cu rețeaua de/dBîrâiîțîef ce

a 2017 00692

21/09/2017 compensează perturbațiile curentului (în principal armonici și nesimetrie), furnizează puterea reactivă cerută de utilizatori și reglează tensiunea din circuitul intermediar 103. Al doilea invertor 102 funcționează ca o sursă de tensiune variabilă conectată în serie cu tensiunea rețelei și compensează perturbațiile tensiunii de alimentare (armonici, nesimetrie, fluctuații lente și rapide);

Racordarea la rețea în punctul comun de cuplare 117 este realizată prin 3 bobine inductoare 108, 109, 110 și 3 rezistoare de putere 111, 112, 113 pentru invertorul 101, respectiv prin trei transformatoare monofazate 105, 106, 107 și un filtru sinusoidal 104, în cazul invertorului 102. Pentru compensarea curentului prin conductorul de nul se folosește soluția cu circuit divizat de tensiune continuă 103 format din două condensatoare identice 135 și 136, nodul dintre acestea fiind legat la al patrulea conductor al rețelei de distribuție.

Filtrul activ A realizează încărcarea condensatoarelor din circuitul intermediar 103 în trei etape, astfel;

- în prima etapă, pentru limitarea curentului de încărcare, contactorul 124 de preîncărcare a condensatoarelor din circuitul 103, care asigură scurtcircuitarea rezistențelor 111, 112, 113 este deschis. Când tensiunea pe condensatoarele din circuitul de tensiune continuă 103 atinge o valoare de referință prescrisă UI, începe etapa a doua;

- în etapa a doua, condensatoarele continuă să se încarce direct, fără a fi comandate elementele din invertorul 101. Această etapă se desfășoară până când tensiunea pe condensatoare atinge valoarea de referința prescrisă U2. Cele doua valori prescrise sunt programate pentru asigurarea unui regim dinamic de încărcare. Cele două praguri pot fi prescrise urmărindu-se desfășurarea corectă a regimului de încărcare.

- în etapa a treia, tranzistoarele invertorului 101 încep să fie comandate.

Cele trei etape se desfășoară astfel: în primele aproximativ 10 ms încărcarea se realizează cu rezistențele 111, 112, 113 în circuit, continuarea încărcării libere cu rezistența scurtcircuitată până la aproximativ 35 ms, respectiv pornirea filtrului activ C și încărcarea până la valoarea Uf_m, atinsă la aproximativ 180 ms. Valorile tensiunii, respectiv valoarea prescrisă finala de încărcare Ufj_n și cea măsurată a tensiunii pe condensatoare, se aplică unui regulator de tip PI. Mărimea de ieșire a regulatorului este utilizată pentru a obține amplitudinea componentelor în fază ale curenților de referință I_ref ai filtrului activ A. Cei trei curenți reprezintă valorile de referință I_ref, considerate cu semnul minus. Aceștia se aplică unui modulator cu histerezis. în urma comparării valorilor de referință I_ref cu cele măsurate rezultă comenzile tranzistoarelor invertorului 101.

Din acest moment poate fi activată și comanda filtrului activ C.

Sistemul adaptiv asigură, prin intermediul filtrului activ C menținerea tensiunii în limitele de reglaj prin aceea că în regimul de gol/scădere sau creștere de tensiune invertorul 102 injectează/absoarbe în/din rețea, prin intermediul transformatoarelor 105, 106, 107 o tensiune de compensare cu scopul de a menține constantă tensiunea la bornele sarcinii.

Filtrul activ C permite următoarele moduri de funcționare:

- regim normal; este modul uzual de funcționare, caracterizat printr-o valoare a tensiunii rețelei de Un ± 10%;

- regimul de gol/scădere sau creștere de tensiune; atunci când tensiunea rețelei are valori între 0,3 și 0,9 p.u. sau valori mat mari de 1,1 p.u.;

- regimul de întrerupere a alimentării (regimul de întrerupere a furnizării energiei electrice în PCC). dacă tensiunea scade sub 0,3 p.u.

în regimul normal de funcționare tensiunea rețelei este practic sinusoidală, cu o valoare efectivă în limite, sistemul tensiunilor de alimentare fiind practic simetric, și ca urmare, invertorul 102 nu intervine în funcționarea sistemului energetic.

a 2017 00692

21/09/2017

Dacă tensiunile din sistem au valori normale dar includ și armonici superioare, invertorul 102 generează tensiuni în antifază cu aceste armonici asigurând alimentarea consumatorului cu un sistem sinusoidal simetric și echilibrat.

In regimul de gol/scădere sau creștere de tensiune invertorul 102 generează o tensiune de compensare în fază (în cazul scăderii tensiunii din rețea) sau în antifază (în cazul creșterii de tensiune) cu scopul de a menține constantă tensiunea la bornele sarcinii B în cazul unui gol/scădere de tensiune, pentru care tensiunea de defect V^f este mai mică decât tensiunea de referință V_ref, puterea injectată va fi pozitivă, fapt ce înseamnă că invertorul 102 furnizează o parte din puterea activă a sarcinii. Această putere poate fi absorbită tot din rețea, prin intermediul invertorului 101, astfel încât curentul de linie depășește valoarea nominală pentru a asigura bilanțul puterilor în rețea și menținerea tensiunii din circuitul intermediar 103 la valoarea dorită, sau poate fi consumată din sursa locală. în aceste condiții, sarcinii B i se furnizează puterea activă necesară chiar și în condițiile golului de tensiune. Invertorul 101 îndeplinește suplimentar aceleași funcții ca și în regimul normal.

La apariția unei creșteri de tensiune, pentru care tensiunea de defect Vdef este mai mare decât tensiunea de referință V_ref, filtrul activ C absoarbe o anumită putere activă. Deoarece tensiunea rețelei depășește valoarea normată, este posibil ca tensiunea din circuitul intermediar 103 să devină prea mare. Pentru a o menține la valoarea impusă, modulul de comandă 127 al invertorului 101 reduce curentul absorbit din rețea, fapt echivalent cu a spune că sistemul injectează în rețeaua electrică de alimentare o anumită putere activă.

în toate regimurile de funcționare, invertorul 101 furnizează puterea reactivă necesară sarcinii (pe fundamentală) și absoarbe armonicile de curent generate de utilizator (asigurând în acest fel și compensarea armonicilor de tensiune pe barele acestuia).

Metoda de generare a tensiunilor de referință pentru comanda filtrului activ C se bazează pe utilizarea unei bucle PLL trifazate de calare pe fază, cu ajutorul căreia se determină originea de fază a primei faze a sistemului trifazat, iar apoi se generează un sistem trifazat simetric și echilibrat ideal de tensiuni cu amplitudinea egală cu valoarea nominală care reprezintă valorile de referință pentru comanda filtrului activ C.

Valorile de referință sunt comparate cu tensiunile reale, iar diferența dintre ele trebuie să fie generată de filtrul activ C astfel încât sistemul trifazat de tensiuni rezultat să fie simetric, echilibrat și cu valoarea nominală. în mod similar se generează curenții de referință pentru comanda filtrului activ A.

Pentru obținerea comenzilor care se aplică tranzistoarelor filtrului activ C, tensiunile V_Sa, V_Sb, V_Sc din blocul 114 sunt aplicate unui bloc PLL trifazat 137 , care furnizează poziția primei faze prin funcțiile sin și cos. Aceasta este utilizată pentru a genera un sistem trifazat de tensiuni ideal, cu valoarea maximă a tensiunilor de fază V.

Rezultatul îl constituie valorile instantanee prescrise ale tensiunilor de fază ce se vor aplica sarcinii. Acestea se compară cu valorile reale ale teniunii rețelei, iar rezultatul îl constituie comenzile aplicate tranzistoarelor filtrului activ C.

Bucla PLL 137 utilizată extrage din sistemul trifazat Vsabc de alimentare unghiul electric Θ care caracterizează sistemul fazorial și apoi, printr-un bloc matematic, furnizează sincron cu rețeaua de alimentare sistemul trifazat unitar de referință Vs_a·, Vsb’ , Vs_C’, pentru filtrele active.

1. După ce se obține din sitemul trifazat U_ahc sistemul de referință fix în 2 axe αβ prin transformarea Clark, se trece la sistemul de referință mobil dq prin transformarea Park;

1 1 b 1_1

=

cos - sin 00

sin 00 cos 00

a 2017 00692

21/09/2017

2. Dacă pulsația rețelei este 2%f, atunci la ieșirea controlerului PI din bucla PLL se obține estimarea pulsației rețelei:

<S(i)=K,f/_t(z)+X,p,(r>ir + 2^

K_p și K; sunt parametrii de acordare ai controlerului. Pentru acordare se poate utiliza metoda Ziggler-Nichols.

3. Se estimează unghiul electric Θ:

Pașii H3 sunt repetați în continuu în timp real.

Estimarea pulsației rețelei este exactă adică â(t)=af(t) atunci când (/^(/)=0.

Implementarea se face în modulul cu DSP din modulul 126, respectiv 127 pentru comanda invertoarelor, prin discretizarea algoritmului prezentat.

In regimul de întrerupere a furnizării energiei electrice în punctul comun de cuplare 117, filtrul activ C este deconectat de la rețea iar invertorul 101 funcționează ca o sursă de tensiune alternativă. Pentru aceasta, convertorul DC/DC 132 funcționează în regim de descărcare, permițând trecerea spre circuitul intermediar 103 a energiei furnizate de sistemul local de generare 129, respectiv a celei existente în echipamentul de stocare locală a energiei 130.

Convertorul DC/DC 132 lucrează în modul încărcare, respectiv standby, în funcție de nivelul tensiunii generate de sistemul local de generare 129 și de tensiunea din circuitul intermediar 103. Cât timp tensiunea pe condensatoarele din circuitul intermediar 103 este mai mică decât valoarea necesară de funcționare a invertorului 101, se impune modul încărcare, respectiv convertorul 132 asigură legătura dintre sistemul adaptiv și sistemul local de generare. Dacă tensiunea atinge valoarea maxim admisă, convertorul 132 trece în modul standby, blocând transferul energetic și fiind pregătit pentru a trece în primul mod de funcționare atunci când condițiile de funcționare o impun. Dacă tensiunea la bornele generatorului scade sub o valoare minimă fixată, convertorul DC/DC 132 se decuplează pentru a izola sistemul local față de rețeaua de distribuție.

Controlul sistemului adaptiv se realizează prin modulul 126 de control și comandă al invertorului 101, modulul 127 de control și comandă al invertorului 102 și controlul convertorului DC/DC 132 care face legătura între sistemul adaptiv și sistemul local de generare 129. Acestora li se adaugă traductoarele de tensiune 114 pentru măsurarea tensiunilor de fază în rețeaua trifazată de distribuție, traductoarele de tensiune 115, pentru măsurarea tensiunilor de fază de la ieșirea invertorului 102, blocul 116 pentru măsurarea tensiunilor pe condensatoarele din circuitul intermediar 103 și a tensiunii la ieșirea convertorului DC/DC 132 prin blocul 133, respectiv traductoarele de curent 118 pentru măsurarea curenților absorbiți de consumatorii neliniari și a curenților 119 generați de către filtrul activ 101.

Fiecare modul de control/comandă cu 126, 127 are rolul de a determina modul de funcționare al sistemului adaptiv, în funcție de nivelul perturbațiilor din rețeaua electrică de distribuție.

Din formele de undă ale tensiunilor și curenților la punctul comun de conectare al filtrelor A, C și sarcină (B) se observă că sarcina B (oscilograma a doua) absoarbe un curent cvasidreptunghiular, dar funcționarea filtrului activ A (curenții în oscilograma a treia)_? face ca în punctul comun de conectare 117 curentul absorbit să fie cvasisinusoidal și în fază cu tensiunea.

a 2017 00692

21/09/2017

Bibliografie:

- Brevet US 5731965 A /1998 - Power line harmonic reduction by hybrid parallel active/passive filter system with square wave inverter and DC bus control;

- Brevet US 20060212238 Al/2006 - Power quality monitoring

- Brevetul RO127599B1/.20I6 - Sistem de monitorizare și diagnoză în energetică mmji ,_1A

Claims

Revendicări:

1. Sistem adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune, caracterizat prin aceea că se compune dintr-un filtru activ (A), conectat în paralel cu rețeaua electrică și cu sarcina (B) și un filtru activ (C) conectat în serie cu rețeaua electrică. Cele două filtre active A și C se compun din două invertoare sursă de tensiune 101 și 102, interconectate printr-un circuit comun de tensiune continuă 103, un filtru sinusoidal 104, 3 transformatoare monofazate 105,106,107 conectate în serie la rețeaua de distribuție de joasă tensiune, 3 bobine inductoare 108, 109,110 și 3 rezistoare de putere 111,112,113 conectate în același punct cu sarcina, un bloc 114 de măsurare a tensiunilor din rețea, un bloc de măsură 115 a tensiunilor de ieșire din invertorul 102, un bloc 116 de măsurare a tensiunii din circuitul intermediar 103, punctul comun de cuplare 117, un bloc 118 de măsură curenți de sarcină, un bloc 119 de măsură curenți la ieșirea invertorului 101, trei contactoare trifazate 120, 121, 122 pentru conectrea/deconectarea sistemului adaptiv la rețeaua de distribuție de joasă tensiune, un contactor 123 care realizează funția de by pass, un contactor 124 de preîncărcare a condensatoarelor din circuitul de tensiune continuă 103, un filtru trece sus 125, două module 126 și 127 pentru comanda invertoarelor 101 și 102, un modul electronic de protecție 128, un sistem local de generare 129, un echipament de stocare a energiei 130, un bloc 131 de măsură a tensiunii generatorului local, un convertor DC/DC 132, un bloc 133 de măsură a tensiunii injectate in circuitul intermediar 103 și un sistem automatizat 134 de cuplare a convertorului 132 la circuitul intermediar 103, format din două condenastoare identice 135,136.
2. Sistem adaptiv pentru asigurarea calității energiei în rețelele de joasă tensiune, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că pentru compensarea simultană a perturbațiilor tensiunii de alimentare (armoniei, nesimetrie, fluctuații lente și rapide etc.) și a perturbațiilor curentului (armonici și nesimetrie), respectiv pentru creșterea vitezei de răspuns prin monitorizarea permanentă a mărimilor electrice din rețea și adaptarea comenzii în timp real, adaugă la tensiunile sistemului de alimentare complementul până la obținerea unui sistem ideal de tensiuni cu valoarea nominală și compensarea perturbațiilor de curent de armonici superioare introduse de consumator. In acest scop folosește două filtre active A, C conectate în paralel și serie cu sarcina B, interconectate printr-un circuit comun de tensiune continuă 103, și două invertoare 101,102. Primul invertor 101 reprezintă o sursă variabilă de curent, legată în paralel cu rețeaua de distribuție, ce compensează perturbațiile curentului (în principal armonici și nesimetrie), furnizează puterea reactivă cerută de utilizatori și reglează tensiunea din circuitul intermediar 103. Al doilea invertor 102 funcționează ca o sursă de tensiune variabilă conectată în serie cu rețeaua și compensează perturbațiile tensiunii de alimentare (armonici, nesimetrie, fluctuații lente și rapide). Filtrul activ A realizează încărcarea condensatoarelor din circuitul intermediar 103 în trei etape, astfel:

- în prima etapă, pentru limitarea curentului de încărcare, contactorul 124 de preîncărcare a condensatoarelor din circuitul 103, care asigură scurtcircuitarea rezistențelor 111, 112, 113 este deschis. Când tensiunea pe condensatoarele din circuitul de tensiune continuă 103 atinge o valoare de referință prescrisă UI, începe etapa a doua;

- în etapa a doua, condensatoarele continuă să se încarce direct, fără a fi comandate elementele din invertorul 101. Această etapă se desfășoară până când tensiunea pe condensatoare atinge valoarea de referință prescrisă U2. Cele două valori prescrise sunt programate pentru asigurarea unui regim dinamic de încărcare. Cele prescrise urmărindu-se desfășurarea corectă a regimului de încărcare.

- în etapa a treia, tranzistoarele invertorului 101 încep să fie comandate.

doua praguri pot fi