Совершенствование системы управления однофазными регуляторами переменного напряжения в трехфазной сети

• Автор: Чижикова, Наталья Вадимовна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Аналитический обзор состояния вопроса в области проектирования симметрирующих устройств

1.1 Общая характеристика цеха по производству монокристаллов

1.2 Анализ качества электрической энергии цеха по производству монокристаллов

1.3. Несимметричный режим как существенный показатель качества электроэнергии и его влияние на технологию выращивания монокристаллов
1.4 Анализ схемных решений существующих устройств симметрирования и выработка рекомендаций по разработке СУ

1.5 Обоснование выбора СУ на базе МВЭ

1.6 Выбор методов исследования симметрирующего устройства на базе МВЭ

1.7 Выводы по главе. Задачи исследования

2 Теоретические исследования симметрирующего устройства на базе МВЭ

2.1 Предварительные замечания, постановка задачи, принимаемые допущения
2.2 Анализ схемы замещения силовой цепи СУ на базе МВЭ
2.3 Анализ электромагнитных связей быстродействующего СУ на базе МВЭ
2.4 Применение метода объединенных матриц для анализа СУ на базе МВЭ
2.5.Анализ работы СУ и характеристики для выявления зон регулирования
2.6. Исследование зависимости гармонического состава тока от угла управления тиристоров
2.7 Выводы по главе
3 К вопросу построения системы управления быстродействующим СУ
3.1 Теоретический обзор существующих систем и алгоритмов управления
3.2 К вопросу построения структурной схемы системы автоматического симметрирования
3.3 К вопросу построения функциональной схемы системы автоматического симметрирования
3.4 Выводы по главе
4 Математическое моделирование и оптимизация параметров быстродействующего СУ на базе МВЭ
4.1 Разработка математической модели работы СУ и оптимизация его параметров
4.2 Результаты математического моделирования и оптимизации параметров СУ
4.3 Выводы по главе
5 Вопросы инженерной методики построения быстродействующего СУ на базе МВЭ
5.1 Выбор датчиков параметров сети
5.2 К вопросу разработки принципиальной схемы конкретного СУ
5.3 К вопросу построения принципиальной схемы блока управления одноплечевым

5.4. Оценка устойчивости автоматической системы управления СУ и расчет надежности
5.5 Результаты инженерной методики построения быстродействующего СУ на базе

5.6 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Приложение
Введение
В рамках проводимой политики эффективного использования энергетических ресурсов развиваются и внедряются новые технологии, направленные на разработку энергосберегающих элементов, устройств, и материалов. В связи с этим, широкое распространение получили энергоэффективные светодиодные лампы на основе лей-косапфира. Одной из прогрессивных технологий получения лейкосапфира является выращивание его монокристаллов по методу Киропулоса с применением специализированных ростовых установок. Данные установки включаются в трехфазную сеть по однофазной схеме и имеют сложный процесс выращивания кристаллов, на который существенно влияют показатели качества электрической энергии. Так, скачки и провалы напряжения на установке в несимметричном режиме вызывают нарушение качества регулирования, что приводит к образованию в монокристалле дефектных включений. Одним из критериев качества регулирования является стабильность спектра мощности на нагревательном элементе, который в данной системе напрямую связан с режимом регулирования напряжения в условиях несимметричного режима, поэтому о качестве регулирования можно судить по коэффициенту несимметрии. Применение мероприятий по снижению коэффициента несимметрии позволяет избавиться от резких изменений напряжения на нагревателе, тем самым улучшая качество регулирования переменного напряжения и обеспечивая стабильный спектр мощности нагревателя. Анализ разработок в данной области показывает, что основным направлением является применение регуляторов переменного напряжения на базе трансформаторно-ключевых элементов. Однако существующие устройства не позволяют обеспечить прецизионное регулирование переменного напряжения, поскольку, во-первых, их низкое быстродействие не соответствует неравномерному характеру энергопотребления ростовых установок, во-вторых, они содержат в себе нелинейные элементы и основаны на фазном методе регулирования, в результате которого появляются высшие гармоники в спектральном составе тока и мощности на нагревателе, вносящие дополнительные искажения в сеть. Таким образом, в целях устранения недостатков существующих технических решений необходимо, во-первых, обеспечить автоматизацию процесса регулирования переменного напряжения, обеспечивающую поддержание оптимального коэффициента несимметрии, во-вторых, увеличить быстродействие, в-третьих, минимизировать искажения, вносимые в сеть при работе регуляторов переменного напряжения.
уровню, при этом, расходы могут превысить доходы и предприятие сработает в «минус» - в ущерб себе. Руководствуясь выражением (1.3.19), позволяющим оценить ущерб, обусловленный дополнительными потерями активной мощности,
У,= 0,0 Ь3 £ ДР,Т„ руб./год, (1.3.19)

где зз- стоимость 1 кВт*ч потерь электроэнергии (удельные затраты на возмещение потерь электроэнергии, не зависящие от нагрузки), коп./(кВт*ч), АР.- дополнительные потери активной мощности в г-й группе однородных элементов, кВт; Т — число часов работы в /-группы однородных элементов, ч/год; п - число рассматриваемых групп однородных элементов,
экономический ущерб, обусловленный дополнительными потерями активной мощности при производстве одного кристалла массой, составляет:
У,= 0,01*3* 13045кВ/и = 391350руб.
Регулирование и поддержание необходимой температуры в установках для выращивания монокристаллов осуществляется за счет вакуумных и водяных насосов (рис. 1.1.1, 1.1.2). Асинхронные двигатели (АД), входящие в их состав, являются особо чувствительными к наличию несимметрии напряжений. Наличие даже незначительной несимметрии на зажимах приводит к значительному увеличению потерь активной мощности, вызывая дополнительный нагрев обмоток [5], [10].
Коэффициент потерь мощности АД при несимметричном режиме определяется из выражения [5]:
КрАД = ^ ишом^ П Н~Г1п / С05 (рт] , (1.3.20)
где Р„ - номинальная активная мощность двигателя, Г - активное сопротивление статорной обмотки, 77- КПД двигателя, соэр - номинальный коэффициент мощности.
Дополнительные потери активной мощности, обусловленные несимметрией, могут быть определены из выражения: