Исследование методов и разработка алгоритмов автоматизированного проектирования автономных систем энергообеспечения

• Автор: Гокоев, Тамерлан Маратович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 193 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ АСПЕКТЫ И ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРНЫХ И ПРЕДГОРНЫХ РАЙОНОВ РСОАЛАНИЯ
1.1. Основные виды энергоресурсов РСОАлания, их характеристики и способы использования.
1.2. Особенности преобразователей энергии для потребителей малой мощности как объектов управления
1.3. Состояние, особенности и проблемы автоматизации проектирования автономных систем энергообеспечения.

1.4. Выводы по главе

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

2.1. Методы математического моделирования и структурного синтеза автономных источников энергии для потребителей малой мощности

2.1.1. Общие проблемы моделирования автономных систем энергообеспечения.

2.1.2. Особенности структурного синтеза ЛСЭ.
2.2. Анализ способов и методов управления параметрами преобразователей на примере асинхронных генераторов.
2.2.1. Оптимизация конструктивных параметров машины.
2.2.2. Параллельная емкостная компенсация.
2.2.3. Стабилизация напряжения асинхронного генератора продольной емкостной компенсацией реактивной мощности
2.3. Основные выводы и постановка задачи исследования.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАШИННО
ОРИЕНТИРОВАННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСЭ И СУ АСЭ
3.1. Структурный и параметрический синтез АСЭ
3.1.1. Структурная схема автономной системы энергообеспечения
3.1.2. Формирование критериев для оценки выбора вариантов
3.2. Структурный и параметрический синтез СУ АСЭ.
3.2.1. Структурная схема управления АСЭ
3.2.2. Исследование системы управления асинхронным генератором.
3.2.3. Анализ нестационарных режимов АСЭ как объектов управления.
3.2.4. Структурный и параметрический синтез САУ АСЭ.
3.2.5. Имитационное моделирование САУ АСЭ.
3.2.6. Формализация задачи, методология и стратегия структурного синтеза и выбора оптимальных параметров автономных источников энергии
ГЛАВА 4. СТРУКТУРНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ РЕШЕНИЯ В САПР
АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ
4.1. Структура средств САПР автономных систем энергообеспечения.
4.2. Программный комплекс структурного и параметрического
синтеза АСЭ.
4.2.1. Формирование и актуализации исходной БД элементов АСЭ
4.2.2. Программный модуль I анализа и выбора оптимальной структурной организации и параметров АСЭ
4.2.3. Программный модуль Iвыбора вариантов структурной и параметрической организации АСЭ с минимальной сложностью
4.2.4. .3 управляющая программа комплекса АСЭ
4.3. Программный комплекс расчета и анализа систем управления технологическими параметрами АСЭ.
4.4. Структура и алгоритм функционирования управляющей программы комплекса 3.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И
АЛГОРИТМОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Экономическим анализом производства электроэнергии при использовании различного рода источников занимались ряд исследователей, которые показали целесообразность и эффективность применения микроГЭС для электрификации потребителей малой мощности в условиях РСОАлания. Путем сопоставления энергетических, эксплуатационных и экономических параметров автономных источников энергии АСЭ установлено, что для территориально разбросанных и труднодоступных народнохозяйственных объектов использование микроГЭС наиболее эффективно , . В пользу применения микроГЭС в качестве источника электроэнергии для энергоснабжения потребителей малой мощности говорят и расчеты энергоэкономической эффективности источников электроэнергии, установленных на действующем полигоне нетрадиционных источников электрической энергии при овцеферме на 0 голов в районе с. Фиагдон РСОАлания. В настоящее время в СНГ выпускаются микроГЭС, которые с успехом могут быть использованы для рассматриваемых целей. ГЭС. Сооружение микроГЭС возможно для энергоснабжения изолированных от системы или требующих резервирования потребителей. РСОАлания гидроэнергетический ресурс малых и мельчайших рек. Одним из основных устройств преобразования кинетической энергии ветра, воды являются электрогенераторы ,. От их характеристик зависят во многом свойства и возможности АСЭ. Электрогенераторы, работающие в составе АСЭ должны удовлетворять определенным техникоэкономическим и эксплуатационным требованиям. Это высокая надежность, минимальные размеры и масса, работа при перегрузках но мощности в условиях повышенной близкой к 0 влажности, возможность экономичного регулирования выходного напряжения, жесткость конструкции, высокий уровень энергетических, экономических и других показателей, устойчивость системы регулирования и т. Основными электрическими параметрами, по которым выбирается электрогенератор, являются мощность, величина напряжения, частота тока, частота вращения генератора. Последняя оказывает существенное влияние как на массу и габариты генератора, так и параметры трансмиссии. Особое внимание уделяется вопросам простоты конструкции, удобства обслуживания, низкой стоимости, высокой удельной мощности, кВткг. В АСЭ применяются различные типы электрических генераторов, которые различаются по многим признакам. К примеру, классификация асинхронных генераторов АГ приведена на рис. Для хорошего самовозбуждения и устойчивой работы генераторов с регуляторами напряжения необходимы относительно большая величина остаточного потока, которая в этих машинах не превышает рабочего потока возбуждения, малая величина мощности обмотки индуктора и узкая петля гистерезиса характеристики намагничивания . Введение в магнитную цепь участков из магнитотвердой стали существенно увеличивает мощность возбуждения и площадь петли гистерезиса, что недопустимо. При этом увеличение остаточного потока оказывается недостаточным для самовозбуждения, и оно обеспечивается усложнением схем управления. Стабильность выходного напряжения генераторов с электромагнитным возбуждением резко нарушается при мгновенных изменениях нагрузки и несимметричным ее распределением между фазами, которые не могут быть устранены регуляторами напряжения. Для уменьшения мгновенных изменений напряжения всплесков, провалов и несимметрии, генераторы выполняются с низкой линейной нагрузкой, что значительно увеличивает их массу. Совмещение в машинах с электромагнитным возбуждением относительно небольшого комплекса противоречивых требований без принятия специальных мер, практически невозможно. Машины с постоянными магнитами, обладая безотказным самовозбуждением и высоким качеством электромагнитных характеристик , , не допускают непосредственное и экономичное регулирование напряжения или частоты вращения, что ограничивает их применение в автономных микроГЭС. Бесконтактные синхронные генераторы СГ с электромагнитным возбуждением, обладая высокой механической прочностью и надежностью при работе с большими частотами вращения, имеют примерно в два раза большую массу, низкие электромагнитные характеристики и большие аксиальные размеры по сравнению с аналогичными машинами с контактными кольцами и вращающимися обмотками. С фазным
АГ ссикхроммым
Рис.