Параллельный активный фильтр электроэнергии, адаптированный к электроприводу переменного тока

• Автор: Хабибуллин, Максим Маратович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С НЕЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ НАГРУЗКОЙ

1.1 Анализ влияния электроприводов переменного тока на питающую

1.2 Обзор методов компенсации нелинейных искажений

1.3 Задачи работы

Выводы

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМЫ

«ПАФЭ С ОБЩИМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА -РЕГУЛИРУЕМЫЙ АССИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»
2.1 Математическое описание влияния выпрямителя в составе асинхронного электропривода переменного тока на питающую сеть .
2.2 Математическое описание влияния инвертора в составе асинхронного электропривода переменного тока на питающую сеть
2.3 Влияние преобразователя частоты в составе асинхронного электропривода переменного тока на питающую сеть
2.4 Разработка и математическое описание силовой структуры «ПАФЭ
с общим звеном постоянного тока»
Выводы
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАФЭ С ОБЩИМ
ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
3.1 Сравнительный анализ методов управления ПАФЭ
3.2 Анализ работы релейного регулятора тока как средства управления
АИНПАФЭ

3.3 Разработка системы управления ПАФЭ с общим звеном постоянного тока
3.4 Компьютерное моделирование и сравнительный анализ регуляторов тока
3.5 Компьютерное моделирование системы «ПАФЭ с общим звеном постоянного тока - ПЧ-АД»
Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПАФЭ С ОБЩИМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА
4.1 Экспериментальные исследования релейного регулятора тока
4.2 Экспериментальные исследования системы «неуправляемый выпрямитель - ПАФЭ с общим звеном постоянного тока»
4.3 Энергетические показатели системы «ПАФЭ с общим звеном постоянного тока - ПЧ-АД»
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А Компьютерное моделирование РРТ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Компьютерное моделирование ШИМ регулятора тока.... 160 ПРИЛОЖЕНИЕ В Компьютерное моделирование системы «ПАФЭ с общим звеном постоянного тока - ПЧ-АД»
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Результаты экспериментальных исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Акты о внедрении результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования определяется переходом промышленного сектора экономики на использование современных высокотехнологичных и энергоэффективных типов регулируемого электропривода. В результате такой тенденции доля электропривода переменного тока на основе преобразователя частоты (ГТЧ) и асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (АД) достигает значительного уровня. С точки зрения взаимодействия с питающей сетью система «ПЧ-АД» является одним из главных источников нелинейных искажений токов и напряжений и потребителей реактивной мощности, что оказывает негативное влияние, как на питающую сеть в целом, так и на других потребителей электроэнергии в частности, и приводит к значительным экономическим убыткам. В настоящее время наиболее эффективными устройствами компенсации нелинейных искажений и реактивной мощности являются активные фильтры электроэнергии (АФЭ). Существующие АФЭ имеют сложные силовые структуры и системы управления на основе косвенных методов определения требуемого тока, что повышает стоимость АФЭ, снижает их надежность и качество компенсации АФЭ нелинейных искажений и реактивной мощности. Поэтому разработка и исследование АФЭ, адаптированного для работы в системе «ПЧ-АД», исключающего недостатки существующих АФЭ, обеспечивающего высокое качество компенсации нелинейных искажений и реактивной мощности и повышающего электромагнитную совместимость системы «ПЧ-АД» с питающей сетью, является актуальной задачей.
Степень разработанности темы исследования. Начало исследований АФЭ было положено L. Gyugyi, Е.С. Strycula, H. Akagi, H. Kawahira. Дальнейшим изучением АФЭ занимались В.А. Лабунцов, Т. Kataoka, Р.Т. Шрейнер, Ю.К. Розанов, Е.Е. Чаплыгин, Y. Fuse, D. Nakajima, A.B. Волков, A.A. Ефимов, М.Р. Ka'zmierkowski, L. Yung-Chuang, B.H. Остриев. В настоящее время, с увеличением количества нелинейных потребителей электроэнергии, сохраняется актуальность разработки и совершенствования АФЭ.

При учете индуктивности рассеяния трансформатора на коммутационном участке кривой первичного тока неуправляемого выпрямителя появляется интервал естественной коммутации у0, на внекоммутационном участке характер первичного тока неуправляемого выпрямителя определяется индуктивностью нагрузки и при = оо является идеально сглаженным (рисунок 2.1 б). Тогда амплитуду у-й гармоники первичного тока неуправляемого выпрямителя (рисунок
2.1 а) определим по выражению:
Коэффициенты ряда Фурье для неуправляемого выпрямителя примут вид:
между кривыми ЭДС и первой гармоникой сетевого тока.
При анализе гармонического состава тока и напряжения в большинстве случаев интерес представляет отношение амплитуды искомой гармоники к амплитуде основной гармоники, поэтому при количественном определении гармонического состава тока удобнее производить расчет амплитуды у-ой гармоники тока по отношению к амплитуде первой гармоники. Для неуправляемых выпрямителей амплитуда у-ой гармоники тока в относительных единицах определяется по выражению:
(2.2)
(2.3)
У7ГХ„ 3
^ — 5Ш(У-1)—Бт(у-1)^
|_ у-1
^ +—— зт(у-1)—ят(у-1)|/
(2.4)