Математическое моделирование компенсирующего преобразователя для улучшения качества электрической энергии сетей электроснабжения жилых зданий

• Автор: Петрова, Марина Валерьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 128 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1, Качество электрической энергии сетей электроснабжения жилых зданий и устройства компенсации реактивной мощности.
1.1. Электромагнитные процессы взаимодействия потребителей электроэнергии с сетью электроснабжения жилых зданий.

1.2. Качество электрической энергии сетей электроснабжения

1.3. Способы компенсации реактивной мощности и высших гармонических в сетях электроснабжения жилых зданий.

1.3.1. Сглаживающие пассивные и активные фильтры.

1.3.2. Пассивные и активные корректоры коэффициента мощности

1.3.3. Преобразователи на базе конверторов.

1.3.4. Преобразователи инвертирующего типа.

1 АПос гаиовка задач для работы.

ГЛАВА 2. Математическое моделирование компенсирующего преобразователя на базе инвертора напряжения.
2.1. Инверторы напряжения.
2.2. Разработка математической модели работы компенсирующего преобразователя и выбор метода расчета
2.3. Математическое моделирование устройства преобразователя
2.4. Определение расчетных соотношений элементов преобразователя.
2.5. Выводы.
ГЛАВА 3. Моделирование режимов работы компенсирующего преобразователя
3.1. Электромагнитные процессы взаимодействия электрической
сети, нагрузки, и компенсирующего преобразователя.
3.2. Условия применения корректоров преобразователей
3.3. Критерий компенсации реактивной мощности.
3.4. Моделирование режима работы преобразователя
корректора с сетью
э
3.5. Метод переменных состояния для расчета
параметров схемы преобразователя
3.5.1. Составление уравнений и выбор переменных состояния.
3.5.2.Уравнения состояния электрической цепи преобразователя
3.6.Выводы и рекомендации.
ГЛАВА 4. Имитационное моделирование структурной схемы преобразователя и системы автоматического управления.
4.1. Компьютерное моделирование режимов работы преобразователя.
4.1.1. Основные задачи компьютерного моделирования.
4.1.2. Структура и принцип работы при моделировании переходных процессов электрических цепей с вентилями.
4.1.3. Алгоритм формирования имитационной модели электрической цепи с вентилями на ПЭВМ.
4.2. Моделирование систем автоматического управления
и компенсатора
4.2.1. Моделирование системы автоматического управления.
4.2.2. Моделирование структурной схемы компенсатора
4.2.3. Определение параметров реальной структурной схемы.
4.3. Техникоэкономическая оценка эффективности применения компенсирующего преобразователя
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В связи с этим тема диссертации, направленная на улучшение качества электрической энергии сетей электроснабжения жилых зданий, является актуальной. Цель работы разработка и исследование устройств компенсации реактивной мощности для улучшения качества электрической энергии в сетях электроснабжения жилых зданий, построенных на современной элементной базе. Обзор существующих устройств компенсации с целью выбора наиболее приемлемого варианта и разработка его математической модели. Выбор параметров всех элементов силовой схемы компенсирующего преобразователя и разработка алгоритма формирования импульсов управления. Разработка структурной схемы преобразователя и имитационное моделирование устройства в статике и динамике. Оценка экономической эффективности применения компенсирующего преобразователя и рекомендации по области его применения. При проведении исследований использовались современные методы математического анализа и моделирования, численные методы, методы теории автоматического управления. При экспериментальном исследовании использовалось имитационное моделирование при помощи пакета прикладных программ Electronics Workbench версии 5. Научная новизна. Заключается в том, что впервые доказана возможность использования однополярных малогабаритных электролитических конденсаторов для автоматической компенсации реактивной мощности индуктивного характера и разработана методика проектирования компенсирующего преобразователя. Практическая ценность. Использование полученных в диссертации результатов позволит изготавливать малогабаритные, относительно дешевые компенсаторы реактивной мощности для однофазных нагрузок, установка которых в жилых зданиях позволит сэкономить около 0 квт. Одновременно это дает возможность обеспечить соблюдение современных стандартов МЭК на потребление электроэнергии. Возможность использования однофазной мостовой схемы инвертора напряжения на двухоперационных ключах с электролитическим конденсатором для компенсации реактивной мощности при изменении нагрузки от холостого хода до максимума при постоянных параметрах преобразователя. Рекомендации по выбору параметров силовой части преобразователя и разработка алгоритмов управления ключами. Математическое и имитационное моделирование электромагнитных процессов всех элементов корректора, определение областей безопасной работы (ОБР) силовых элементов, выбор схемных решений по реализации блоков формирования импульсов и устройств обеспечения ОБР преобразователя. Методика оценки экономической эффективности применения компенсирующего преобразователя. Ульяновского государственного технического университета, проводимых с по г. Ульяновск, г. Российской научно-технической конференции по энергосбережению (Ульяновск г. Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. По результатам исследований опубликовано 8 статей и тезисов докладов. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 6 наименований, изложенных на 8 страницах машинописного текста, содержит рисунков, 5 таблиц. ГЛАВА 1. Электрические сети жилых и общественных зданий делят на питающие и распределительные. Питающие электрические сети жилых зданий подключаются к подстанциям районных электрических сетей. К этим же подстанциям подключены сети электроснабжения промышленных предприятий. Распределение промышленного и коммунально-бытового электропотрсбления Fia районных подстанциях города за один из зимних месяцев составило: подстанция №1 -% и -%; №2 ,5% и,5%; №3 % и %; №4 ,2% и ,8%; №5 ,3% и ,7%; №7 ,6% и ,4%. Такое распределение нагрузок не учитывает особенности групп потребителей. Годовой график электропотребления активной мощности на одной из подстанций города приведен на рис. КН) и промышленной нагрузок (ПН). На рис. Из графиков видно, что tg