Разработка математических моделей управляющих элементов электрических цепей для решения задач оптимизации

• Автор: Киселев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 213 с. : ил.

1 Разработка математической модели комплекса вентильный преобразователь - двигатель постоянного тока для синтеза оптимального управления преобразователем

1.1 Анализ моделей вентильных преобразователей

1.2 Разработка математической модели комплекса вентильный преобразователь - двигатель постоянного тока

1.3 Исследование полученной модели при решении типовых задач

1.4 Выводы

2 Разработка математических моделей ограничителя тока реакторного

типа для оптимизации его параметров

2.1 Постановка задачи

2.2 Разработка математической модели ограничителя тока

2.3 Исследование работы модифицированного токоограничителя с использованием разработанных математических моделей
2.4 Проектирование токоограничителя реакторного типа с использованием разработанной математической модели устройства
2.5 Выводы
3 Разработка математических моделей накопительного устройства с традиционным преобразователем тока для оптимизации его параметров
3.1 Вывод основных соотношений, характеризующих работу традиционного преобразователя в функции выпрямленного тока
3.2 Разработка математической модели накопительного устройства с традиционным преобразователем тока
3.3 Разработка математической модели накопительного устройство с традиционным преобразователем тока при поочередном управлении
3.4 Выводы
4 Разработка математической модели накопительного устройства с преобразователем тока при ШИМ управлении для оптимизации его параметров
4.1 Вывод основных соотношений, характеризующих работу преобразователя тока с ШИМ управлением
4.2 Разработка математической модели накопительного устройства с преобразователем тока с ШИМ управлением
4.3 Методика определения параметров накопительного устройства с преобразователем тока с ШИМ управлением
4.4 Выводы
5 Оптимизация электропотребления в системе с несколькими
нагрузками с учетом качества электроэнергии
5.1 Использование активных фильтров в системах распределения электроэнергии для повышения ее качества

5.2 Разработка класса определений реактивной мощности при несинусоидальных токах и напряжениях, обеспечивающего
решение задачи оптимизации энергопотребления
5.3 Оптимизации электропотребления каждым потребителем в отдельности в системе распределения электроэнергии
5.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А. Листинг программ
Приложение Б. Аппроксимация основной кривой намагничивания
Приложение В. Расчет индуктивностей рассеяния
Приложение Г. Эскиз токоограничителя
Приложение Д. Расчет параметров токоограничителей на
напряжение 6 кВ
Приложение Е. Осциллограммы переходных процессов в сети
6 кВ с ограничителем тока
Приложение Ж. Расчет параметров токоограничителя на
напряжение 110 кВ
Приложение И. Оценка технико-экономической эффективности
применения накопительного устройства со СПИН на ПС «Плесецк»
Приложение Л. Характеристики преобразователя тока при
поочередном управлении
Приложение М. Расчет параметров и моделирование процессов в накопительном устройстве с преобразователем тока с ШИМ
управлением
Приложение Н. Сравнение результатов моделирования процессов в токоограничителе с физическим экспериментом

Актуальность темы. В электрических цепях современных электроэнергетических систем и электротехнических комплексов все более широкое применение находят новые управляющие элементы. К ним относятся устройства «гибких» линий (FACTS): устройства продольной и поперечной компенсации, объединенный регулятор перетока мощности, фазоповоротное устройство, вставки постоянного тока, накопительное устройство со сверхпроводниковым индуктивным накопителем, - а также токоограничители, активные фильтры, асинхронизированные турбогенераторы, машинновентильные системы. Применение данных устройств может значительно улучшить технико-экономические показатели электроэнергетических систем и электротехнических комплексов, придать им новые возможности.
Управляемые элементы электрических цепей современных систем и комплексов являются нелинейными устройствами с характерными типами нелинейности, определяемой используемой элементной базой. По вопросам разработки теории работы и моделирования таких цепей было выполнено множество работ, в частности вопросам математического моделирования вентильных цепей посвящены работы Булгакова A.A., Бутырина П.А., Зиновьева Г.С., Коротков Б.А., Маевского O.A., Неймана Л.Р., Новосельцева А. В., Поссе A.B., Толстого Ю.Г., Тонкаля В.Е. и др., теории работы и разработке моделей магнитных цепей посвящены работы Бессонова JI.A., Буля Б.К., Коровкина Н.В., Лейтеса Л.В., Розенблата М.А., Сторма Г.Ф., Шакирова М.А. и др., вопросам применения, создания и моделирования сверхпроводниковых накопителей посвящены работы Андрианова В.В., Астахова Ю.Н., Башилова В.А., Башкирова Ю.А., Беляева Л.С., Вершинина Ю.Н., Глебова И.А., Зенкевича В.В., Копылова С.И., Филиппова С.П., Черноплекова H.A., Шатарина В.Н., Якимца И.В. и др.
Вместе с тем, выше указанные работы направлены в основном на решение задач анализа. Для более эффективного применения новых устройств

При пониженном напряжении сети токоограничитель ограничивает как ударное, так и установившееся значение тока КЗ, так как при этом напряженность магнитного поля в магнитопроводах реакторов не переходит в насыщение в отрицательной области кривой намагничивания. В качестве примера на рисунке 2.14 показаны осциллограммы напряженностей магнитного поля в реакторах фазы Ь.
На начальном интервале времени после КЗ в ненасыщенное состояние переходит только один из двух реакторов фазы. В установившемся режиме происходит поочередный переход между различными магнитными состояниями обоих реакторов.