Компенсация реактивной и искажающей мощностей в судовых и корабельных электроэнергетических системах

• Автор: Лыонг Тху Фонг
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Проблема качества электроэнергии в судовых и корабельных электроэнергетических сетях

1.2. Аналитический обзор литературы по методам компенсации неактивной мощности

1.2.1. Компенсация реактивной мощности

1.2.2. Компенсация мощности искажения

1.3. Цель и задачи работы

Выводы по главе

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СИЛОВОЙ ЧАСТИ И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ КОМПЕНСАТОРОВ НЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

2.1. Сравнительный анализ и выбор топологии схемы силовой части компенсатора

2.1.1. Топологии силовой части компенсаторов неактивной мощности
2.1.2. Сравнение топологий схем силовой части по эффективности фильтрации высших гармоник
2.2. Анализ основных видов ключей и особенностей их применения
2.2.1. Основные технические характеристики силовых ключей
2.2.2. Полностью управляемые по загвору тиристоры
2.2.3 Силовые транзисторы
2.3. Инженерная методика расчёта основных элементов схемы КНМ
2.3.1 Основные задачи и требования и расчету
2.3.2. Инженерная методика расчета силовой части АФ
2.3.2. Инженерная методика расчета КРМ типа «СТАТКОМ»
Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЕНСАТОРОМ НЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ
3.1. Алгоритм управления
3.1.1. Алгоритм управления КРМ
3.1.2. Алгоритм управления активным фильтром
3.2. Структурные схемы управления
3.2.1. Структурная схема цифровой фильтрации КРМ
3.2.2. Структурная схема цифровой фильтрации АФ
3.3. Аппаратная реализация системы управления компенсатором неактивной мощности
3.3.1. Блок-схема микропроцессорной части системы управления компенсатором реактивной мощности
3.3.2. Блок-схема микропроцессорной части системы управления активным фильтром
Выводы по главе
ГЛАВА 4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
4.1. Разработка математической модели компенсатора
4.2. Моделирование процессов управления реактивной мощностью
4.3. Моделирование фильтрации высших гармоник
4.4. Работа устройства компенсации неактивной мощности в целом
4.5. Экспериментальная цель
4.5.1. Аппаратная реализация основных узлов физической модели
4.5.2. Результаты эксперимента
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Для современных судов и кораблей созданы эффективные системы электродвижения на основе гребных электрических установок (ГЭУ) с винторулевой колонкой (ВРК), в которых двигатель конструктивно объединен с рулевым устройством. Такие ГЭУ называются пропульсивными комплексами. Они обеспечивают высокую маневренность судов и кораблей в различных режимах движения. В целях более эффективного использования элетрооборудования ГЭУ получают электропитание от единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС), обеспечивающей электроэнергией другие общесудовые потребители. Управление режимами работы двигателей ГЭУ осуществляется полупроводниковыми преобразователями, существенно ухудшающими качество электроэнергии на общих шинах ЕЭЭС. Основными причинами этого являются уменьшения коэффициента мощности и рост содержания высших гармоник в потребляемом ГЭУ токе. В результате этого значительно снижается надежность работы потребителей, и увеличиваются потери электроэнергии, потребляемой ГЭУ. Поэтому уменьшение указанных негативных последствий является актуальной задачей.
В связи с этим, в настоящее время большое внимание уделяется вопросам, связанным с изучением и разработкой различных способов и средств обеспечения требуемого качества электроэнергии, потребляемой пропульсивного комплекса с ВРК, увеличения коэффициента мощности и фильтрации высших гармоник тока.
Решению данной проблемы посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов, в которых успешно использованы различные методы для улучшения качества электроэнергии.
Однако разработка новых средств не может исчерпывать проблемы, т.к. при создании этих устройств не учитываются особенности корабельных и судовых электроэнергетических систем. Поэтому актуальность темы обуславливается поиском новых способов и средств для компенсации реактивной мощности и активной фильтрации высших гармоник токов, обеспечивающих высокое требуемое качество электроэнергии.

В данной работе, рассматривается только анализ базовых топологических схема, т.к. анализ остальных ' схем производится аналогично.
В трёхфазной двухуровневой топологии при использовании модуляции по методу сравнения с несущей, частота модуляции напряжения определяется частотой несущей, и равна 350Гц. Расчёт проведён для низкой частоты коммутации для сравнения с другими способами низкочастотной модуляции. Качество модуляции не высокое, так как этот метод модуляции рассчитан на высокую частоту коммутации. Коэффициент К, равен 56%. В общем случае, гармоники тока (и линейного напряжения) преобразователя (рис.2.1 и 2.2) располагаются на частотах Ртай, Ртоі ±50 и ±100, где Втм[ - частота несущей (Гц), за исключением чётных гармоник, и гармоник кратных трём. При частоте коммутации 350Гц, в спектре присутствуют гармоники на частотах 250 и 350Гц.

0 76 0 755 0 77 0 775 0 78 0 785 0 79 0 795 0
йте (б)
и,/и„

1000 1200 1400 1600 1800 2000

Рис. 2.1. Линейное напряжение преобразователя и его спектр.