Генераторная установка с импульсной системой стабилизации показателей качества электроэнергии

• Автор: Куксин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА ГЕНЕРАТОРНЫХ УСТАНОВОК
1.1 Состав, структура и характеристики генераторных установок малой мощности
1.2 Варианты структурных схем генераторных установок малой мощности
1.3 Цифровые системы регулирования и особенности их микропроцессорного обеспечения
1.4 Методы и средства моделирования генераторных установок
1.5 Выводы, цель и задачи диссертации
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Математическая модель электромеханической части
2.2 Математическая модель силовой электронной части
2.3 Реализация математической модели генераторной установки
в пакете прикладных программ МАТЬАВ
2.4 Выводы
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
3.1 Исследование влияния импульсного тока нагрузки
на работу генераторной установки
3.2 Режимные параметры генераторной установки с импульсной системой стабилизации показателей качества электроэнергии
3.3 Количественная оценка энергетики и показателей качества электроэнергии генераторной установки с импульсной системой стабилизации. Технико-экономические показатели

3.4 Исследование режимов работы, количественная оценка энергетики и показателей качества электроэнергии генераторной установки с максимальной генерируемой мощностью 20 кВт
3.5 Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Комплекс испытательного оборудования: состав, структура, функциональная связь элементов
4.2 Результаты экспериментальных исследований
4.2.1 Исследование влияния импульсного тока нагрузки
на работу генераторной установки
4.2.2 Исследование режимных параметров, количественная оценка энергетики и показателей
качества электроэнергии генераторной установки
4.3 Сравнение результатов моделирования и экспериментальных исследований. Выработка научнообоснованных рекомендаций по выбору аппаратной части генераторных установок
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А — Основные параметры современных генераторных
установок
Приложение Б — Характеристики интеллектуальных ключей
Приложение В - Характеристики микроконтроллеров
микропроцессорного обеспечения
Приложение Г — Листинг программы дискретного
преобразования Фурье
Приложение Д — Технико-экономическая оценка
Приложение Е - Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Увеличение спроса на автономные источники электроэнергии послужило причиной начала серийного производства генераторных установок малой мощности (до 20 кВт). Наибольшее распространение получили бензо- и дизель-генераторные установки, работающие на органическом топливе. Кроме того, ряд зарубежных и отечественных организаций выпускают гидро- и ветроэнергетические установки, работающие от возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Нестабильность показателей качества электроэнергии является существенной проблемой для всех типов генераторных установок, работающих с переменной нагрузкой. Особенно остро эта проблема стоит в установках на базе ВИЭ, в которых наряду с изменением нагрузки свойственно изменение скорости вращения первичного преобразователя энергии.
Анализ опыта проектирования и производства генераторных установок указывает на разнообразие зарекомендовавших себя на практике схемотехнических решений, которые в той или иной мере способны обеспечить нормированные показатели качества электроэнергии при определенных энергетических характеристиках. Наиболее перспективными в этом отношении считаются установки на базе синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов, имеющие наилучшие эксплуатационные характеристики. Стабилизация показателей качества электроэнергии в таких установках обеспечивается силовыми электронными преобразователями и цифровой системой регулирования.
Большой вклад в развитие силовых электронных преобразователей внесен отечественными учеными Н. Ф. Ильинским и В. Ф. Козаченко. В создании современной теории применения и практического использования силовых электронных преобразователей в электроэнергетике принимали участие В. В. Чи-биркин, А. В. Конюхов, В. А. Воронин, А. Е. Фёдоров. Значительный вклад в развитие проектирования и производства генераторных установок внесли М. П.

хвата-сравнения САРСОМ6 разработан специально для управления многофазными и шаговыми двигателями при минимальной необходимости вмешательства центрального процессора. Однако, данный модуль позволяет генерировать сигналы управления для преобразователя с прямоугольной и синусоидальной формой выходного сигнала, используя широтно-импульсную модуляцию, что очень важно для стабилизации показателей качества электроэнергии генераторных установок. В режиме компаратора модуль захвата-сравнения САРСОМ генерирует два сигнала на канал - ССх и ССЮТх. Активный рабочий уровень выходных импульсов может быть запрограммирован как в состояние логического «О», так и в состояние логической «1». Для предотвращения возможности сквозных токов в силовом преобразователе через верхний и нижний ключи одной фазы предусмотрено программирование паузы между импульсами. Минимальный шаг ШИМ составляет 50 не при частоте синхронизации 40 МГц.
Серия модульных 16-битных микроконтроллеров С166 основана на архитектуре собственной разработки и отличается высокой вычислительной мощностью, хорошей работой в режиме реального времени и большим количеством периферийных модулей. Эта серия занимает ведущее место в мире по отношению стоимости к мощности и функциональности. Характеристики микроконтроллеров фирмы «Siemens» и фирмы «IпГе1» представлены соответственно в таблицах ВЗ и В4 приложения В.
В качестве базового отечественного микроконтроллера может быть использован 16-разрядный микроконтроллер Л1874ВЕ36 разработки НИИЭТ (г. Воронеж), имеющий шесть 16-разрядных таймеров, блок формирования сигналов ШИМ, 8-канальный 10-разрядный АЦП, частоту тактового сигнала 20 МГц, емкость внутреннего ПЗУ 8 Кбайт.
Микроконтроллер 1874ВЕ36 производства НИИЭТ (г. Воронеж), представляет собой СБИС однокристального 16-разрядного микроконтроллера с внутренней программной памятью, объемом 8К. Микроконтроллер предназначен для реализации функций управления и вычисления в реальном времени. Структурная схема микроконтроллера Л1874 ВЕ36 представлена на рисунке