Разработка регулятора пассивных фильтров для систем электроснабжения

• Автор: Гринберг, Роман Петрович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ГЛАВА I. НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТЬ КРИВЫХ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (СЭ)
1.1. Источники высших гармоник тока и напряжения в СЭ
1.2. Влияние высших гармоник тока и напряжения на работу электрических
и электронных аппаратов и других электротехнических устройств
1.3. Показатели качества и нормирование несинусоидальности
кривых тока и напряжения
1.4. Способы снижения несинусоидальности в СЭ
Выводы по главе
ГЛАВА II. УСТРОЙСТВА ФИЛЬТРАЦИИ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
2.1. Пассивные фильтры
2.2. Активные фильтры
2.3. Регулируемые фильтры
Выводы по главе
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПА УПРАВЛЕНИЯ И ЕГО СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СЭ
3.1. Блок-схема и алгоритм работы системы управления
3.2. Анализ и определение эффективных методов управления, обеспечивающих требуемые функции в статическом режиме работы СЭ
3.3. Математическое и физическое моделирование СЭ
с силовым регулируемым фильтром
3.4. Анализ факторов, влияющих на эффективность
силового регулируемого фильтра в динамических режимах СЭ

Выводы по главе
ГЛАВА IV. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИЛОВОГО РЕГУЛИРУЕМОГО ФИЛЬТРА В ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ СЭ
4.1. Определение методов построения корректора параметров на основе нечеткой логики управления силового регулируемого фильтра
4.2. Разработка нечеткого корректора параметров системы
управления силового регулируемого фильтра
4.3. Математическое моделирование силового регулируемого фильтра
с улучшенными динамическими характеристиками в составе СЭ
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем электроснабжения является повышение качества электроэнергии. Острота данной проблемы во многом связана с бурным развитием преобразовательной техники и ее широким использованием. Наличие преобразовательной нагрузки приводит, в частности, к искажению формы (несинусоидальности) кривых тока и напряжения в системах электроснабжения (СЭ), другими словами к наличию высших гармоник тока и напряжения в СЭ. Известно, что несинусоидальность кривых тока и напряжения крайне негативно влияет на работу различных электротехнических устройств, входящих в состав СЭ. Несинусоидальность кривых тока и напряжения приводит к повышенному нагреву трансформаторов и конденсаторных батарей, ложным срабатываниям аппаратов защиты, аварийным ситуациям в работе преобразователей. Таким образом, повышение качества электроэнергии, в частности, снижение несинусоидальности кривых тока и напряжения является одной из важнейших и насущных задач.
Одним из традиционных способов снижения несинусоидальности кривых тока и напряжения является использование пассивных фильтров. Пассивные фильтры представляют собой £С-цепи, настроенные в резонанс на частоты высших гармоник. Главным достоинством пассивных фильтров является низкая стоимость. Однако, наличие ряда серьезных недостатков таких, как низкая добротность, технологический разброс параметров реакторов и конденсаторов фильтра, возможность возникновения опасных резонансных явлений и негативное влияние на переходные процессы в СЭ при установке фильтра привели к значительному сокращению и ограничению использования пассивных фильтров.
С развитием силовой электроники появилась возможность создания активных фильтров высших гармоник. Имея в своей основе четырехквадрантный преобразователь на полностью управляемых силовых

Напряжение на активном фильтре последовательного типа находится в противофазе с напряжением высших гармоник на элементах СЭ между активным фильтром и нелинейной нагрузкой, тем самым обеспечивая синусоидальность тока и напряжения выше точки подключения активного фильтра.
Первой значительной работой, достаточно подробно излагающей основные принципы активной фильтрации, способы построения силовой части и системы управления фильтра, а также результаты лабораторных исследований, является работа [39], опубликованная в 1976 г. В данной работе рассматривается полная компенсация высших гармоник активным фильтром. В работе приведены и проанализированы различные варианты включения активного фильтра в СЭ, рассмотрены варианты схемотехнической реализации фильтра. Также достаточно подробно рассмотрены вопросы управления активным фильтром, в частности, приведена схема управления на основе релейного регулирования. Необходимо отметить также рассмотрение авторами такого важного вопроса, как уменьшение установленной мощности активного фильтра. Результаты лабораторного исследования, представленные в [39], подтверждают высокую эффективность использования активной фильтрации.
За последние 20 лет наблюдается тенденция к бурному росту публикаций, посвященных развитию схем и способов управления активными фильтрами. В них рассматриваются различные схемотехнические варианты активных фильтров, оптимизируются различные показатели этих устройств [41-43, 50-57].
Очевидно, что особый интерес представляет управление активными фильтрами. Основной задачей управления активным фильтром является определение сигнала задания, который модулируется преобразователем. Очевидно, что сигнал задания определяется как компенсируемой реактивной мощностью потребителя, так и высшими гармоническими составляющими тока