Силовой преобразователь

Силовой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к силовым преобразователям и, в частности, к силовым преобразователям, которые могут быть использованы в качестве интерфейса между электрическими генераторами, вырабатывающими регулируемое напряжение с регулируемой частотой, и электрической сетью, которая должна обеспечивать номинальное фиксированное напряжение с номинальной фиксированной частотой. Настоящее изобретение также предусматривает, что силовые преобразователи остаются подключенными к сети питания и осуществляют управление при нарушении работы сети и в условиях переходных процессов. Силовые преобразователи особенно пригодны для использования с генераторами, которые вращаются ветряными двигателями, хотя применение преобразователей не ограничивается только ветровыми электростанциями.

Предпосылки создания изобретения

Энергия ветра может быть преобразована в электрическую энергию с помощью ветряной турбины, вращающей ротор генератора и соединенной с ним непосредственно или через редуктор. Частота переменного тока, который вырабатывается на клеммах статора генератора (далее "напряжение статора"), прямо пропорциональна скорости вращения ротора. Напряжение на клеммах генератора также изменяется при изменениях скорости и, кроме того, при изменении интенсивности магнитного потока (в зависимости от типа генератора). Для оптимального улавливания энергии ветра скорость вращения выходного вала ветровой турбины должна изменяться в соответствии со скоростью ветра, вращающего лопасти турбины. Для ограничения уровня энергии, получаемой при высоких скоростях ветра, скоростью вращения выходного вала управляют путем изменения угла наклона лопастей турбины. Регулирование напряжения и частоты электрического тока, вырабатываемого генератором, таким образом, чтобы оно соответствовало номинальному фиксированному напряжению с номинальной фиксированной частотой сети питания, осуществляется с помощью силового преобразователя.

В патенте США №5083039 описывается ветряная турбина с регулируемой скоростью вращения, в которой вращающийся вал турбины используется для привода асинхронного генератора переменного тока. Для сопряжения выхода генератора с электрической сетью используется силовой преобразователь. Такой силовой преобразователь содержит активные силовые полупроводниковые вентили, которые управляют электрическими параметрами статора в каждой фазе генератора. Для выработки командного сигнала, определяющего необходимую величину вращающего момента, используется устройство задания вращающего момента. Работа контроллера генератора определяется ориентацией поля и управляется указанным командным сигналом для задания необходимой составляющей тока по поперечной оси генератора, который связан с вращающим моментом в системе координат вращающегося поля, нормальной к полю магнитного потока ротора. Контроллер генератора управляет активными силовыми полупроводниковыми вентилями с использованием схемы широтно-импульсной модуляции для установления электрических параметров статора, которые соответствуют необходимой составляющей тока по поперечной оси. Контроллер инвертора регулирует выходной ток для обеспечения многофазной сети питания переменного тока, в которой угол опережения или запаздывания по фазе для тока задается сигналом управления коэффициентом электрической мощности. При таком устройстве провалы напряжения в сети приводят к потере управления напряжением на звене ПТ (ПТ). Соответственно, также теряется управление реактивным током, которое существенно для функций поддержки напряжения, которые должны поддерживаться в соответствии с сетевыми кодами.

В патенте США №5225712 вышеуказанный принцип расширяется и охватывает управление реактивной мощностью или управление коэффициентом электрической мощности как функцию переключателя режимов. Аналогично, схема контроллера моста инвертора по патенту США №5225712 используется исключительно для регулирования напряжения на звене ПТ. Поэтому обеим схемам присущ недостаток, заключающийся в том, что при пропаданиях напряжения в сети питания теряется управление напряжением звена ПТ, а также теряется возможность управления реактивным током при провалах напряжения.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является по меньшей мере снижение остроты вышеуказанных проблем и недостатков путем создания силового преобразователя, который может использоваться для сопряжения генератора, вырабатывающего регулируемое напряжение с регулируемой частотой, с сетью питания, которая должна обеспечивать номинальное фиксированное напряжения с номинальной фиксированной частотой, причем силовой преобразователь содержит:

первый активный выпрямитель/инвертор, электрически соединенный со статором генератора и содержащий силовые полупроводниковые вентили;

второй активный выпрямитель/инвертор, содержащий силовые полупроводниковые вентили;

звено ПТ, включенное между первым активным выпрямителем/инвертором и вторым активным выпрямителем/инвертором;

фильтр, включенный между вторым активным выпрямителем/инвертором и сетью питания, причем фильтр содержит сетевые клеммы;

первый контроллер для первого активного выпрямителя/инвертора; и

второй контроллер для второго активного выпрямителя/инвертора;

причем в первом контроллере используется командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, для управления силовыми полупроводниковыми вентилями первого активного выпрямителя/инвертора с целью достижения необходимого уровня напряжения на звене ПТ, которое соответствует командному сигналу регулирования напряжения на звене ПТ; и

во втором контроллере используется командный сигнал регулирования мощности, определяемый уровнем мощности, которая должна передаваться из звена ПТ в сеть питания через второй активный выпрямитель/инвертор, и командный сигнал регулирования напряжения, определяемый напряжением, которое должно быть получено на сетевых клеммах фильтра для управления силовыми полупроводниковыми вентилями второго активного выпрямителя/инвертора с целью достижения необходимых уровней мощности и напряжения, которые соответствуют командным сигналам регулирования мощности и напряжением.

Силовой преобразователь может использоваться для сопряжения генератора с сетью питания в нормальном режиме работы, однако он имеет также особенности, которые позволяют обеспечивать работу при изменениях напряжения в сети питания из-за неисправностей сети или в связи с переходными процессами. Более конкретно во втором контроллере может использоваться измерение напряжения в сети питания для определения предельных значений мощности, которая может передаваться из второго выпрямителя/инвертора, когда характеристики напряжения в сети питания отклоняются от их номинальных значений, и также измерение напряжения в сети питания может использоваться для определения уровня тока, который должен быть обеспечен из второго активного выпрямителя/инвертора для поддержки напряжения в сети питания, когда его характеристики отклоняются от номинальных значений.

В качестве генератора может использоваться линейный или генератор любого подходящего типа. В качестве примеров можно указать асинхронный генератор или синхронный генератор с возбуждением, обеспечиваемым любыми подходящими средствами, такими как, например, постоянные магниты или обмотки возбуждения, обычные или сверхпроводящие. В случае вращающегося генератора его ротор может быть соединен с выходным валом турбины или первичного источника энергии, такого как, например, ветряная турбина, приливно-отливная турбина, гидравлическая турбина, паровая машина, дизельный двигатель или газотурбинный двигатель. Линейный генератор может использоваться в приложениях, в которых принципиально используется энергия возвратно-поступательного движения, например волновые генераторы энергии.

В первом контроллере предпочтительно используется командный сигнал управления магнитным потоком, определяемый необходимой величиной магнитного потока, который должен быть получен в генераторе, и этот сигнал преобразуется в командный сигнал регулирования тока по продольной оси для первого активного выпрямителя/инвертора. После этого первый контроллер может использовать полученный командный сигнал регулирования тока по продольной оси для управления работой силовых полупроводниковых вентилей первого выпрямителя/инвертора с целью получения электрических параметров статора, в результате чего может быть получен необходимый ток по продольной оси для первого активного выпрямителя/инвертора. Термин "электрические параметры статора" в настоящем описании относится к следующим параметрам: величина каждого фазного напряжения, величина каждого фазного тока, фаза и частота в многофазном генераторе.

Работой силовых полупроводниковых вентилей в первом активном выпрямителе/инверторе можно управлять, используя импульсные управляющие сигналы в соответствии с обычной техникой широтно-импульсной модуляции. Ясно, что могут быть рассмотрены различные типы широтно-импульсной модуляции. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения с инвертором двухуровневого источника напряжения может быть использована описанная ниже схема широтно-импульсной модуляции с фиксированной частотой импульсов. Заданное выходное напряжение, определяемое комбинацией сигналов напряжения по продольной и поперечной осям, в цифровом процессоре умножается на величину синусоидального сигнала, оптимизированного по гармоникам, кратным третьей, определяемую величиной угла, под которым выходное напряжение должно подаваться для заданной фазы в активном выпрямителе/инверторе. Синусоидальный сигнал, оптимизированный по гармоникам, кратным третьей, используется для получения максимальной величины выходного напряжения, которая может быть получена на клеммах переменного тока активного выпрямителя/инвертора для заданного напряжения звена ПТ. Полученный сигнал сравнивается с треугольным сигналом фиксированной частоты для определения конкретных моментов коммутации верхнего и нижнего силовых полупроводниковых вентилей в этой фазе активного выпрямителя/инвертора. Для преодоления известных задержек переключения и предотвращения состояния одновременной проводимости верхнего и нижнего силовых полупроводниковых вентилей могут использоваться периоды гашения в интервалах коммутации, когда верхний силовой полупроводниковый вентиль находится в выключенном состоянии, а нижний силовой полупроводниковый вентиль находится во включенном состоянии. Аналогично, соответствующие периоды гашения используются, когда нижний силовой полупроводниковый вентиль находится в выключенном состоянии, а верхний силовой полупроводниковый вентиль находится во включенном состоянии. Указанный процесс повторяется для каждой фазы активного выпрямителя/инвертора.

Первый контроллер предпочтительно преобразует командный сигнал регулирования магнитного потока в командный сигнал регулирования тока по продольной оси в соответствии с одной или несколькими характеристиками генератора. К таким характеристикам относятся параметры эквивалентной цепи генератора и/или данные, указанные на шильдике генератора, такие как номинальный ток, номинальное напряжение, скорость, мощность и частота, и другие данные, такие как кривая намагничивания. Кривая намагничивания определяет зависимость между магнитным потоком статора и током по продольной оси, необходимым для его получения. Как правило, кривая намагничивания для генератора представляет собой линейную зависимость между магнитным потоком статора и током по продольной оси вплоть до определенного значения потока. После этого значения для небольшого изменения магнитного потока требуется гораздо большее изменение тока по продольной оси. Эта нелинейная часть кривой намагничивания обусловливается насыщением железа, используемого для формирования магнитопровода генератора. Кривая намагничивания может быть получена после испытаний генератора при его изготовлении или с помощью испытаний путем инжекции тока, проводимых при вводе генератора в эксплуатацию. Такие испытания могут быть включены в процедуру автоматического запуска комплекса силовой преобразователь/генератор.

Первый контроллер предпочтительно сравнивает командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора. Затем первый контроллер может управлять работой силовых полупроводниковых вентилей первого активного выпрямителя/инвертора для получения электрических параметров статора, в результате чего достигается необходимый ток по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора.

Второй контроллер может выдавать в первый контроллер управляющий сигнал, который изменяется в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения в сети питания. Таким образом, первый контроллер может сравнивать командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения командного сигнала регулирования тока звена ПТ и затем ограничивает его с использованием управляющего сигнала, полученного из второго контроллера, для получения ограниченного командного сигнала регулирования тока звена ПТ. Ограниченный командный сигнал регулирования тока звена ПТ может затем использоваться первым контроллером для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора.

В альтернативном варианте второй контроллер может выдавать в первый контроллер управляющий сигнал, который изменяется в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения в сети питания, и/или командный сигнал регулирования мощности. Таким образом, регулятор напряжения на звене ПТ первого контроллера может сравнивать командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения выходного сигнала, который складывается с управляющим сигналом для получения командного сигнала регулирования тока звена ПТ. Затем командный сигнал регулирования тока звена ПТ может затем использоваться для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора.

Второй контроллер предпочтительно преобразует командный сигнал регулирования мощности, определяемый уровнем мощности, которая должна передаваться от звена ПТ в сеть питания через второй активный выпрямитель/инвертор, в командный сигнал регулирования тока по поперечной оси для второго активного выпрямителя/инвертора. Затем второй контроллер может управлять работой силовых полупроводниковых вентилей второго активного выпрямителя/инвертора для получения электрических параметров фильтра/сети питания, в результате чего достигается необходимый ток по поперечной оси для второго активного выпрямителя/инвертора. Термин "электрические параметры фильтра/сети питания" в настоящем описании относится к следующим параметрам: величина каждого фазного напряжения, величина каждого фазного тока, фаза и частота в многофазной системе активного выпрямителя/инвертора. Термин "многофазный" обычно относится к трехфазным системам, однако может быть и другое количество фаз. Работой силовых полупроводниковых вентилей во втором выпрямителе/инверторе можно управлять, используя импульсные управляющие сигналы в соответствии с обычной техникой широтно-импульсной модуляции.

Командный сигнал регулирования мощности может быть преобразован в командный сигнал регулирования тока по поперечной оси делением командного сигнала регулирования мощности на сигнал, который определяется напряжением на сетевых клеммах фильтра. Этот сигнал предпочтительно является компонентой по поперечной оси напряжения переменного тока, которое получают из измерения трехфазного напряжения на стороне сети фильтра. В альтернативном варианте командный сигнал регулирования мощности может быть преобразован в командный сигнал регулирования тока по поперечной оси делением командного сигнала регулирования мощности на сигнал, полученный фильтрацией сигнала, который определяется напряжением на сетевых клеммах фильтра.

Во втором контроллере предпочтительно используется дополнительный командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, который сравнивается с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси без ограничения. Затем этот командный сигнал регулирования тока по поперечной оси без ограничения может быть ограничен для получения ограниченного командного сигнал регулирования тока по поперечной оси для второго выпрямителя/инвертора. Командный сигнал регулирования тока по поперечной оси без ограничения может быть ограничен до величины, которая определяется сигналом ограничения, предпочтительно получаемым из командного сигнала регулирования мощности.

Командный сигнал регулирования тока по поперечной оси без ограничения может быть прибавлен к сигналу положительной обратной связи по току по поперечной оси, который получают из следующих сигналов: сигнала, определяемого мощностью генератора, сигнала обратной связи по напряжению, измеренному на сетевых клеммах фильтра, и сигнала усиления, который изменяется в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения в сети питания.

Сигнал, определяемый мощностью генератора, может быть подан во второй контроллер из первого контроллера. В альтернативном варианте во второй контроллер может быть подан сигнал, определяемый мощностью генератора, из которого вычитается выходной сигнал ПИ-регулятора регулятора напряжения звена ПТ первого контроллера, который используется во втором контроллере только при провалах напряжения в сети питания.

Во втором контроллере может пересчитываться сигнал ограничения, который определяется из командного сигнала регулирования мощности в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения сети питания. Сигнал ограничения может быть пересчитан во втором контроллере в соответствии с отклонениями напряжения в сети питания от номинальных характеристик, например, при нарушении работы сети питания или в условиях переходных процессов. В результате изменяется передача энергии в сеть питания, для того чтобы обеспечить выполнение требований к сетям электропитания, таких как поддержка напряжения и/или частоты.

Звено ПТ может содержать конденсатор. В этом случае силовой преобразователь может содержать дополнительно датчик тока для измерения тока, протекающего через конденсатор, и выдачи выходного сигнала. Выходной сигнал датчика тока может быть вычтен из сигнала, полученного из сигнала, определяемого мощностью генератора, для получения предполагаемого сигнала, который добавляется к выходному сигналу регулятора напряжения на звене ПТ первого контроллера для получения командного сигнала регулирования тока звена ПТ для первого активного выпрямителя/инвертора. В альтернативном варианте выходной сигнал датчика тока может быть вычтен из сигнала, полученного из сигнала, определяемого мощностью генератора, для получения сигнала, который фильтруется и добавляется к выходному сигналу регулятора напряжения на звене ПТ первого контроллера для получения командного сигнала регулирования тока звена ПТ для первого активного выпрямителя/инвертора.

В альтернативном варианте силовой преобразователь может содержать дополнительно датчик напряжения для измерения напряжения на звене ПТ и обеспечения сигнала обратной связи по напряжению звена ПТ. Также могут использоваться средства для измерения скорости изменения сигнала обратной связи по напряжению на звене ПТ. Затем интегральная составляющая ПИ-регулятора регулятора напряжения на звене ПТ первого контроллера может быть пересчитана с помощью заданного коэффициента, когда сигнал обратной связи по напряжению на звене ПТ превышает первое пороговое значение, и скорость изменения сигнала обратной связи по напряжению на звене ПТ превышает второе пороговое значение.

При провале напряжения в сети питания командный сигнал регулирования тока по поперечной оси для второго активного выпрямителя/инвертора может быть получен из сигнала, ограниченного по скорости нарастания, полученного из номинального предела мощности второго активного выпрямителя/инвертора, который пересчитывается в зависимости от преобладающих характеристик напряжения в сети питания.

Во втором контроллере предпочтительно осуществляется сравнение командного сигнала регулирования напряжения, определяемого уровнем необходимого напряжения на сетевых клеммах фильтра, с сигналом обратной связи по напряжению, измеренному на сетевых клеммах фильтра, для получения командного сигнала регулирования тока по продольной оси для второго активного выпрямителя/инвертора. Затем второй контроллер может управлять работой силовых полупроводниковых вентилей второго активного выпрямителя/инвертора для получения электрических параметров фильтра/сети питания, в результате чего достигается необходимый ток по продольной оси для второго активного выпрямителя/инвертора.

Во втором контроллере командный сигнал регулирования тока по продольной оси может быть пересчитан в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения в сети питания.

Во втором контроллере может быть пересчитан сигнал ошибки, определяемой разностью между командным сигналом регулирования напряжения, определяемым уровнем напряжения, который должен быть получен на сетевых клеммах фильтра, и сигналом обратной связи по напряжению, измеренному на сетевых клеммах фильтра, в соответствии с сигналом, полученным из командного сигнала регулирования тока по продольной оси. Пересчет сигнала ошибки в соответствии с сигналом, полученным из командного сигнала регулирования тока по продольной оси, осуществляется для того, чтобы можно было реализовать характеристику, которая может способствовать распределению тока между несколькими генераторами, подсоединяемыми по параллельной схеме к заданной сети питания.

Кроме того, силовой преобразователь предпочтительно содержит дополнительно датчик скорости для получения сигнала скорости, определяемого скоростью движущейся части генератора (то есть ротора в случае вращающегося генератора и части, совершающей возвратно-поступательное движение, для линейного генератора). Однако в некоторых случаях датчик скорости может быть заменен системой оценки скорости, в которой используются внутренние сигналы, подаваемые в первый активный выпрямитель/инвертор, для получения сигнала скорости. Затем сигнал скорости, получаемый из датчика скорости или из системы оценки скорости, может использоваться для получения командного сигнала регулирования мощности с использованием справочной таблицы, содержащей значения командного сигнала регулирования мощности для разных значений скорости. Такая таблица может использоваться вместе с ПИ-регулятором. Сигнал скорости предпочтительно пересчитывается с помощью фильтр-функции. Сигнал скорости также может быть пересчитан с использованием второй фильтр-функции и умножен на коэффициент усиления для получения демпфирующей составляющей, которая прибавляется к командному сигналу регулирования мощности, полученному из таблицы мощность-скорость, для получения полного командного сигнала регулирования мощности. Фильтр-функции могут использоваться независимо или совместно для демпфирования резонансных колебаний вала или приводного механизма, в зависимости от ситуации.

В настоящем изобретении также предлагается система, содержащая несколько вышеописанных силовых преобразователей, подключенных по параллельной схеме к сети питания, которая должна обеспечивать номинальное фиксированное напряжение с номинальной фиксированной частотой, в точке параллельного подключения. Командный сигнал регулирования напряжения, определяемый напряжением, которое должно быть получено на сетевых клеммах каждого силового преобразователя, предпочтительно получают путем сравнения командного сигнала верхнего уровня регулирования напряжения и сигнала верхнего уровня обратной связи по напряжению, которое измеряется в точке параллельного подключения преобразователей к сети питания.

Каждый отдельный силовой преобразователь содержит повышающий трансформатор, включенный электрически между соответствующим фильтром и точкой параллельного подключения. Система может также содержать повышающий трансформатор, включенный электрически между точкой параллельного подключения и сетью питания. Сигнал верхнего уровня обратной связи по напряжению измеряется либо на стороне сети питания, либо на стороне параллельного подключения повышающего трансформатора, включенного электрически между точкой параллельного подключения и сетью питания. Преимущество измерения сигнала обратной связи по напряжению на стороне сети повышающего трансформатора заключается в том, что при измерении на стороне параллельного подключения требуется регулирование на повышающем трансформаторе. Необходимость такого регулирования отсутствует, если измерение осуществляется на стороне сети питания.

Силовой преобразователь пригоден для использования в ветряной турбине. Поэтому в настоящем изобретении предлагается ветряная турбина, содержащая генератор со статором и ротором, блок турбины, содержащей по меньшей мере одну лопасть для вращения ротора генератора, и вышеописанный силовой преобразователь. Блок турбины может быть выполнен как одно целое с ротором генератора. В альтернативном варианте лопасть или лопасти турбины (обычно три лопасти) устанавливаются на вращающемся валу, и ротор генератора присоединяется к вращающемуся валу. Ротор генератора может быть присоединен к вращающемуся валу непосредственно или через редуктор.

Несколько ветряных турбин могут быть соединены вместе для формирования ветроэлектростанции. Поэтому в настоящем изобретении предлагается также ветроэлектростанция, содержащая сеть питания, которая должна обеспечивать номинальное фиксированное напряжение на номинальной фиксированной частоте, и несколько вышеописанных ветряных турбин. Соответствующие силовые преобразователи ветряных турбин подключены параллельно к сети питания в точке параллельного подключения, причем командный сигнал регулирования напряжения, определяемый напряжением, которое должно быть получено на сетевых клеммах фильтра каждого силового преобразователя, определяется сравнением командного сигнала верхнего уровня регулирования напряжения и сигнала верхнего уровня обратной связи по напряжению, которое измеряется в точке параллельного подключения преобразователей к сети питания.

Каждый отдельный силовой преобразователь содержит повышающий трансформатор, включенный электрически между фильтром соответствующего силового преобразователя и точкой параллельного подключения. Ветроэлектростанция может также содержать повышающий трансформатор, включенный электрически между точкой параллельного подключения и сетью питания. Сигнал верхнего уровня обратной связи по напряжению измеряется либо на стороне сети питания, либо на стороне параллельного подключения повышающего трансформатора, включенного электрически между точкой параллельного подключения и сетью питания.

Кроме того, в изобретении предлагается способ осуществления работы силового преобразователя, который может использоваться для сопряжения генератора, вырабатывающего регулируемое напряжение с регулируемой частотой, с сетью питания, которая должна обеспечивать номинальное фиксированное напряжение с номинальной фиксированной частотой, причем силовой преобразователь содержит:

первый активный выпрямитель/инвертор, электрически соединенный со статором генератора и содержащий силовые полупроводниковые вентили;

второй активный выпрямитель/инвертор, содержащий силовые полупроводниковые вентили;

звено ПТ, включенное между первым активным выпрямителем/инвертором и вторым активным выпрямителем/инвертором;

фильтр, включенный между вторым активным выпрямителем/инвертором и сетью питания, причем фильтр содержит сетевые клеммы;

первый контроллер для первого активного выпрямителя/инвертора; и

второй контроллер для второго активного выпрямителя/инвертора;

причем способ содержит следующие стадии:

использование в первом контроллере командного сигнала регулирования напряжения на звене ПТ, определяемого необходимым напряжением на звене ПТ, для управления силовыми полупроводниковыми вентилями первого активного выпрямителя/инвертора с целью достижения необходимого уровня напряжения на звене ПТ, которое соответствует командному сигналу регулирования напряжения на звене ПТ; и

использование во втором контроллере командного сигнала регулирования мощности, определяемого уровнем мощности, которая должна передаваться из звена ПТ в сеть питания через второй активный выпрямитель/инвертор, и командного сигнала регулирования напряжения, определяемого напряжением, которое должно быть получено на сетевых клеммах фильтра, для управления силовыми полупроводниковыми вентилями второго активного выпрямителя/инвертора с целью достижения необходимых уровней мощности и напряжения, которые соответствуют командным сигналам регулирования мощности и напряжения.

Способ может также содержать дополнительные стадии, указанные ниже.

Во втором контроллере может использоваться измерение напряжения в сети питания для определения пределов мощности, которая может экспортироваться из второго активного выпрямителя/инвертора, когда характеристики напряжения в сети питания отклоняются от их номинальных значений.

Во втором контроллере также может использоваться измерение напряжения в сети питания для определения уровня тока, который должен обеспечиваться вторым активным выпрямителем/инвертором, когда характеристики напряжения в сети питания отклоняются от их номинальных значений.

В первом контроллере может использоваться командный сигнал регулирования магнитного потока, задающий необходимый уровень магнитного потока, который должен быть получен в генераторе, осуществляться преобразование командного сигнала регулирования магнитного потока в командный сигнал регулирования тока по продольной оси для первого активного выпрямителя/инвертора и управление силовыми полупроводниковыми вентилями первого активного выпрямителя/инвертора для получения электрических параметров статора, которые позволяют получить необходимый ток по продольной оси для первого активного выпрямителя/инвертора. Стадия преобразования командного сигнала регулирования магнитного потока в командный сигнал регулирования тока по продольной оси выполняется в соответствии с одной или несколькими характеристиками генератора.

В первом контроллере может осуществляться сравнение командного сигнала регулирования напряжения на звене ПТ, определяемого необходимым напряжением на звене ПТ, с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора и управление силовыми полупроводниковыми вентилями первого активного выпрямителя/инвертора для получения электрических параметров статора, которые позволяют получить необходимый ток по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора.

Второй контроллер может выдавать в первый контроллер управляющий сигнал, который изменяется в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения в сети питания, при провалах напряжения в сети питания. В первом контроллере может осуществляться сравнение командного сигнала регулирования напряжения на звене ПТ, определяемого необходимым напряжением на звене ПТ, с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения командного сигнала регулирования тока звена ПТ и ограничивает его с использованием управляющего сигнала, полученного из второго контроллера, для получения ограниченного командного сигнала регулирования тока звена ПТ. После этого первый контроллер может использовать ограниченный командный сигнал регулирования тока звена ПТ для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора, так чтобы из сети питания не отбиралась энергия при провалах напряжения в сети питания.

В альтернативном варианте второй контроллер может выдавать в первый контроллер управляющий сигнал, который изменяется в соответствии с преобладающими характеристиками напряжения в сети питания, и/или командный сигнал регулирования мощности. Таким образом, регулятор напряжения на звене ПТ первого контроллера может сравнивать командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для получения выходного сигнала, который складывается с управляющим сигналом для получения командного сигнала регулирования тока звена ПТ. Командный сигнал регулирования тока звена ПТ может затем использоваться для получения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для первого активного выпрямителя/инвертора.

Во втором контроллере может осуществляться преобразование командного сигнала регулирования мощности, определяемого уровнем мощности, которая должна передаваться из звена ПТ в сеть питания через второй активный выпрямитель/инвертор, в командный сигнал регулирования тока по поперечной оси для второго активного выпрямителя/инвертора и управление силовыми полупроводниковыми вентилями второго активного выпрямителя/инвертора для получения электрических параметров фильтра/сети питания, которые позволяют получить необходимый ток по поперечной оси для второго активного выпрямителя/инвертора,

Вышеуказанная стадия преобразования командного сигнала регулирования мощности в командный сигнал регулирования тока по поперечной оси может быть осуществлена путем деления командного сигнала регулирования мощности на сигнал, который определяется напряжением на сетевых клеммах фильтра. В альтернативном варианте командный сигнал регулирования мощности может быть преобразован в командный сигнал регулирования тока по поперечной оси путем деления командного сигнала регулирования мощности на сигнал, полученный путем фильтрации сигнала, который определяется напряжением на сетевых клеммах фильтра.

Во втором контроллере может использоваться дополнительный командный сигнал регулирования напряжения на звене ПТ, определяемый необходимым напряжением на звене ПТ, осуществляться сравнение дополнительного командного сигнала регулирования напряжения на звене ПТ с сигналом обратной связи по напряжению на звене ПТ для определения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси без ограничения и ограничение командного сигнала регулирования тока по поперечной оси без ограничения до величины, определяемой сигналом ограничения, который определяется по командному сигналу регулирования мощности, для определения командного сигнала регулирования тока по поперечной оси для второго активного выпрямителя/инвертора при запуске и при нормальном режиме работы силового преобразователя.

Способ может также содержать стадию прибавления командного сигнала регулирования тока по поперечной о