Разработка и исследование устройства автоматического управления нагрузками тиристоров параллельно соединенных выпрямителей систем возбуждения

• Автор: Логинов, Александр Гаврилович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТИРИСТОРОВ

1Л Факторы, влияющие на небаланс токов.

1.2 Индуктивные делители тока

1.3 Задача динамического распределения нагрузок параллельно работающих тиристоров

ГЛАВА 2. СТАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУППЫ

ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ВЕТВЕЙ.

2.1 Оценка коэффициента передачи тока одиночной ветви

2.2 Статическая модель группы параллельных тиристорных ветвей

ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫРАВНИВАНИЯ ТОКОВ ВЕТВЕЙ.
3.1 Динамическая характеристика одиночной тиристорной ветви
как объекта регулирования.
3.2 Динамическая характеристика замкнутой системы регулирования тока одиночной тиристорной ветви.
3.3 Модель линейной дискретной многосвязной системы регулирования токов п параллельных тиристорных ветвей
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ТОКОВ ПРИ ПОМОЩИ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
4.1 Проверка правильности приближенной аналитической
оценки коэффициента передачи тиристорной ветви.
4.2 Проверка методики определения оценок статических
и динамических характеристик системы регулирования
токов ветвей.
4.3 Исследование влияния фильтрации сигналов, ограничений переменных, дискретности измерений и управления
на статические и динамические характеристики системы.
4.4 Исследование процессов распределения токов
в двухгрупповой системе возбуждения
4.5 Исследование поведения системы
в аварийных режимах тиристорного выпрямителя.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ТИРИСТОРОВ
5.1 Экспериментальная проверка методики идентификации
объекта регулирования и динамики системы.
5.2 Экспериментальная проверка статических
характеристик системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Настоящая работа посвящена разработке и исследованию устройства регулирования, реализующего специальные алгоритмы управления мощными тиристорными мостами в составе систем возбуждения. Ее актуальность состоит в том, что действие предложенных алгоритмов направлено на выравнивание нагрузок параллельно работающих тиристоров посредством автоматического регулирования задержки их включения, что позволяет отказаться от применения индуктивных делителей тока в тиристорных выпрямителях. Благодаря применению указанного устройства снижается разброс температур тиристоров по сравнению с традиционными способами деления, отсутствие делителей тока приводит к уменьшению потерь в выпрямителях, повышается технологичность их производства, уменьшается установленная мощность выпрямительного оборудования. Таким образом, реализация разработанных предложений повышает показатели надежности систем возбуждения мощных генераторов, работающих в составе энергосистемы. Научная новизна работы состоит в следующем. Разработано математическое описание системы регулирования нагрузок п параллельно работающих тиристорных ветвей, управляемых задержками включения тиристоров, в виде модели дискретной линейной многосвязной системы с однопараметрическим пропорционально-интегральным регулятором среднего тока ветвей. Предложена и апробирована методика оптимизации настройки регулятора тока, основанная на так называемом алгоритме достижения цели. Разработана расчетно-экспериментальная методика идентификации параметров группы параллельно работающих тиристорных ветвей как объекта регулирования, управляющим воздействием которого служит вектор задержки включения тиристоров. На основе элементов библиотеки Power System Block Set интерактивной оболочки Simulink программной системы Matlab разработан инструментарий в виде набора моделей для выполнения динамических исследований устройства регулирования нагрузок параллельно работающих тиристорных ветвей в составе одногрупповых и двухгрупповых систем возбуждения, в нормальных и аномальных режимах работы выпрямителей, выработаны рекомендации по практической реализации алгоритмов измерений, регулирования и ограничения состояний устройства управления. Достоверность результатов работы подтверждена имитационным моделированием, а также натурными испытаниями на заводских стендах и электростанции (Братская ГЭС). Практическая ценность и реализация результатов работы. Электросила» и внедренных на ряде отечественных и зарубежных электростанций. Разработанные компьютерные модели нашли применение при проектировании систем управления тиристорными преобразователями как элементы системы автоматизированного проектирования. В первой главе обсуждается проблема деления токов параллельно включенных силовых полупроводниковых приборов тиристорных преобразователей, рассматриваются причины неравномерного распределения нагрузок тиристоров, традиционные пути и критерии снижения их небаланса, а также известные способы и устройства, в которых управление распределением токов осуществляется посредством воздействия на задержку импульсов управления тиристорами. Здесь же сформулирована задача управления нагрузками параллельно работающих тиристоров. Во второй главе на основе упрощенной модели параллельно включенных тиристорных ветвей с использованием преобразования Лапласа получена аналитическая оценка статической характеристики группы параллельно работающих тиристорных ветви как объекта управления, входным воздействием которого является вектор задержек включения тиристоров, а выходом - вектор средних значений их токов; предложена методика ее экспериментального уточнения. В третьей главе при помощи аппарата г-преобразования разработана математическая модель дискретной системы управления нагрузками тиристоров, состоящей из п взаимосвязанных контуров регулирования тока ветвей. Предложены стратегия управления распределением токов, структура однопараметрического дискретного регулятора тока ветвей и методика его настройки по желаемому расположению полюсов дискретной системы управления.