Разработка и исследование алгоритмов управления мощными полупроводниковыми фазоповоротными устройствами для объектов единой национальной электрической сети России

• Автор: Рашитов, Павел Ахматович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Фазоповоротные устройства: основные виды и область применения. Тиристорный мост переменного тока как бесконтактный коммутатор

1.1. Обзор мест установки фазоповоротных устройств в ЕНЭС России

1.2. Базовые топологии ФПУ. Способы регулирования выходного напряжения

1.3. Бесконтактное переключение обмоток трансформаторов с применением тиристорного моста переменного тока
1.4. Полупроводниковое ФПУ с независимым возбуждением и продольнопоперечным регулированием

1.5. Полупроводниковое ФПУ со средней точкой сериесного трансформатора

1.6. Анализ режимов коммутации тиристорного моста переменного тока .

1.6.1. Исследование процесса коммутации при смене режима работы моста из 11 в

1.6.2. Расчёт времени коммутации тока в тиристоре

1.6.3. Исследование процесса коммутации при смене режима работы моста из 10 в
1.6.4. Определение интервалов для надёжной коммутации тиристорного моста
Глава 2. Алгоритмы управления ФПУ при работе на линию с постоянным коэффициентом мощности
2.1. Формирование подходов к синтезу алгоритмов управления
2.2. Методика генерации маршрутов переключения
2.3. Определение оптимального маршрута переключения
2.4. Модель системы управления для ФПУ с независимым возбуждением
2.5. Синтез алгоритмов управления для ФПУ со средней точкой

Глава 3. Алгоритмы управления ФПУ при работе на линию с изменяющимся коэффициентом мощности
3.1. Анализ режимов работы ФПУ в местах предполагаемой установки
3.2. Синтез алгоритмов управления для ФПУ с независимым возбуждением в диапазоне углов ф от -180° до 180°
3.3. Синтез алгоритмов управления для ФПУ со средней точкой в диапазоне углов ф от -180° до 180°
3.4. Анализ зависимости угла ф линии от угла регулирования ФПУ..
3.5. Синтез адаптивных алгоритмов управления для ФПУ со средней точкой
Глава 4. Разработка аппаратно - программного комплекса системы управления ФПУ
4.1. Анализ и определение структуры для технической реализации системы управления
4.2. Экспериментальное исследование работоспособности микроконтроллерной системы управления
4.2.1. Проверка работоспособности микроконтроллерной системы управления при постоянном угле ф
4.2.2. Проверка работоспособности микроконтроллерной системы управления ФПУ с учётом изменяемости угла ф на примере двухмашинной схемы электропередачи
Заключение
Литература
Приложение 1. Определение технических параметров трансформаторов
для составления имитационных моделей силовых схем ФПУ
Приложение 2. Аналитическое описание регулировочной
характеристики ФПУ со средней точкой напряжения
Приложение 3. Алгоритмы генератора и оптимизатора маршрутов
переключения в математическом пакете Mathcad
Приложение 4. Локальный контроллер системы управления

Введение
Актуальность проблемы. В настоящее время в связи с развитием электроэнергетики актуальной задачей является управление режимами работы энергосистемы с целью регулирования потоков электроэнергии в сложных сетях. Решение поставленной задачи осуществимо с помощью применения технологии гибких (управляемых) систем электропередач переменного тока в зарубежной терминологии называемой FACTS (Flexible AC Transmission Systems) [1, 10, 19, 27, 55, 61-63].
Фазоповоротное устройство (ФПУ) является одним из перспективных вариантов реализации управляемых линий электропередач [3, 18, 60, 76]. ФПУ создаёт фазовый сдвиг между напряжением первичных шин и напряжениями вторичных шин путём ввода вольтодобавочного напряжения в месте установки, что позволяет управлять потоками мощности в линиях передач переменного тока.
В современной мировой практике ФПУ широко применяются во многих энергосистемах, но все они построены на основе механических переключателей [11, 69, 70, 79]. Технология FACTS предусматривает создание управляемых электропередач, оснащённых элементами современной силовой электроники, на базе которых построены различного рода статические преобразователи[40, 54]. Благодаря применению приборов силовой электроники, повышается надежность и срок службы высоковольтного коммутатора в составе ФПУ, многократно увеличивается быстродействие, что ведет к повышению динамической устойчивости энергетической системы путём демпфирования колебаний, возникающих во время переходных электромеханических процессов [22, 56, 59, 64, 67]. Поэтому в мире, в том числе и России, активно ведутся работы по разработке и исследованию полупроводниковых ФПУ, на основе управляемых силовых ключевых приборов [44, 68, 73].
Внедрением полупроводниковых ФПУ в ЕНЭС России в настоящее время занимаются ОАО «Энергетический институт им.
обмотка сериесного трансформатора Т1 фазы А подключена выводом «А» к группе тиристорных мостов фазы В, а выводом «X» к группе тиристорных мостов фазы С.
Четыре отдельные секции вторичной обмотки возбуждающего трансформатора Т2 имеют соотношение числа витков 1 : 2 : 4 : 8. В зависимости от режима работы тиристорных мостов при выбранном соотношении числа витков получается 15 ступеней регулирования угла сдвига выходного напряжения в одну сторону, 15 в другую и нулевая ступень регулирования. Получим регулировочную характеристику для данной схемы, как зависимость выходного напряжения от ступени регулирования на холостом ходе. Для этого воспользуемся упрощенной эквивалентной схемой ФПУ, представленной на рисунке 1.12. Все элементы схемы считаем идеальными.
11с1а
*т_А л«2 а
Рис. 1.12. Упрощенная эквивалентная схема ФПУ со средней точкой