Математические модели и комплекс программ анализа активных электрических фильтров

• Автор: Пальдяев, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Активные электрические фильтры в автономных преобразовательных системах

1.1 Энергетические аспекты системного анализа автономных

преобразовательных систем.’

1.2 Схемы активных электрических фильтров

2. Математическое моделирование многофазных преобразовательных систем

2.1 Математическая модель многофазной электроэнергетической системы34

2.2 Математическое моделирование каскадных преобразователей

электрической энергии на основе концепции многофазного мостового элемента

3. Математическое моделирование активных электрических фильтров

3.1 Математическая модель встроенного активного электрического
фильтра инвертора
3.2 Математическая модель активного фильтра с релейной системой
управления
3.3 Математическое моделирование фильтра с многоступенчатой
импульсной модуляцией
4. Комплекс программ анализа автономных электроэнергетических систем с активными электрическими фильтрами
4.1 Архитектура комплекса программ
4.2 Графический интерфейс пользователя комплекса программ
4.3 Математическое ядро комплекса программ
4.4 Структура сервера вычислений комплекса программ
5. Анализ активных электрических фильтров
5.1 Верификация базовых математических моделей и программного обеспечения
5.2 Верификация базовых математических моделей и программного обеспечения с использованием физического эксперимента
5.3 Исследование математической модели встроенного активного фильтра127
5.4 Исследование математической модели активного фильтра с релейной системой управления
5.5 Исследование математической модели многофазного фильтра с многоступенчатой импульсной модуляцией
5.6 Методика решения задачи параметрического проектирования активных электрических фильтров
Заключение
Литература.. Приложение

Введение

Актуальность темы. Диссертация посвящена решению одной из задач общей проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) технических систем - фильтрации кондуктивных помех в автономных электроэнергетических системах (АЭЭС). Эти системы характеризуются соизмеримостью и ограниченностью мощности генераторов и нагрузки, сравнительно небольшой протяженностью распределительных сетей, наличием преобразователей электрической энергии на базе силовых полупроводниковых приборов. В таких системах проблема электромагнитной совместимости стоит особенно остро. К АЭЭС с указанными свойствами относятся транспортные установки (судовые, авиационные, железнодорожные и т.д.), заводские, сельскохозяйственные и другие электрические системы.
Использование в АЭЭС мощных нелинейных нагрузок создает ряд научно-технических проблем, основными из которых являются следующие:
— появление высших гармонических составляющих в напряжении на общих шинах переменного тока ухудшает условия работы различных его потребителей, отрицательно влияет на функционирование систем импульснофазового управления, вызывает нежелательное взаимное влияние одновременно работающих статических преобразователей;
— наличие высших гармонических составляющих тока нагрузки синхронных генераторов ухудшает виброакустические характеристики машин, приводит к нарушениям в работе систем автоматического управления возбуждением генераторов, особенно при их параллельном включении;
— низкий коэффициент мощности при эксплуатации электрических приводов на малых скоростях и в пусковых режимах требует принятия специальных мер для ограничения перегрузки элементов и

уменьшения габаритов аппаратуры управления, применения
полупроводниковых приборов меньшей мощности. Использование электроприводов с т > 3 снижает пульсации момента, что приводит к расширению диапазона регулирования скорости электропривода, снижению шумов и вибраций. Улучшается энергетическая совместимость многофазных потребителей.
Разработке методов анализа и проектирования многофазных электрических систем уделяется большое внимание в практической электротехнике [82, 91], но эта проблема еще не достаточно изучена, в особенности для АЭЭС. Основы математического моделирования таких систем изложены в [8, 9, 71, 72].
Для построения полной математической модели АЭЭЭ воспользуемся предложенной в [8] концепцией моделирования АЭЭС. Здесь для упрощения математических моделей электромеханических преобразователей применяется переход от неподвижной системы координат связанной с т фазами к ортогональной системе координат 0, вращающейся синхронно с ротором электромеханического преобразователя (генератора). При этом периодически изменяющиеся коэффициенты (индуктивности и взаимные индуктивности обмоток) становятся постоянными величинами. Преобразование координат, соответствующее переходу от т фазных координат к координатам йдО, называется прямым и характеризуется соответствующей матрицей СР = СР(у), которая для случая т = 3 [26] имеет вид:

— со5 у

СР - - — эту Р

эиДу я)

(2.1)