Регулятор качества электроэнергии : Исследования и разработка

• Автор: Рябчицкий, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВЕДЕНИЕ
ЛАВА I АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Основные показатели качества электроэнергии и их влияние на
отдельные группы потребителей в системе электроснабжения
1.2. Способы улучшения качества электроэнергии
1.3. Постановка задачи
ЛАВА II АНАЛИЗ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОРА
КАЧЕСТВА И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЕГО ПАРАМЕТРОВ
2.1. Принцип действия и схемотехническое исполнение силовой части
2.2. Анализ установившихся режимов работы
2.3. Методика расчета основных параметров регулятора
ЛАВА III АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОРА И
АНАЛИЗ ЕГО УСТОЙЧИВОСТИ
3.1. Блок схема и алгоритм работы системы управления
3.2. Оценка динамических процессов при слежении за сигналом задания
3.3. Описание системы управления
3.4. Динамические характеристики канала подзарядки накопительного
конденсатора
3.5. Оценка статической точности выходного напряжения
ЛАВА IV МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
4.1. Математическое моделирование
4.2. Физическое моделирование
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1РИЛОЖЕНИЯ
ЗПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Создание и освоение промышленностью высокоэффективных силовых электронных приборов типа ЮВТ, СТО и др. позволило существенно расширить функции силовых электронных устройств, используемых для регулирования качества электроэнергии. Решение этих задач стало особенно актуальным в связи с реализацией программ в области энергосбережения, принятых в большинстве стран с развитой промышленностью. За последние годы в этих странах внедрены стандарты с жесткими требованиями к качеству электроэнергии. При этом увеличено количество показателей, определяющих последнее. Так, например, стали ограничиваться не только интегральные показатели нелинейных искажений, но и уровень гармонических составляющих тока, создаваемых нелинейными потребителями.
Традиционно для регулирования качества электроэнергии использовались тиристорные стабилизаторы, компенсаторы реактивной мощности и пассивные фильтры. Новая элементная база силовой электроники позволяет создавать преобразователи переменного/постоянного тока, работающие в 4-х квадрантах комплексной плоскости на стороне переменного тока с импульсной модуляцией на повышенных частотах. Это позволяет управлять потоками электроэнергии в любом направлении по заданному закону. При подключении накопителей энергии к преобразователю со стороны постоянного тока становится возможным осуществлять обмен реактивной мощностью, включающей мощность высших гармоник между сетью переменного тока и накопителем. Такая схема лежит в основе наиболее эффективных и перспективных методов регулирования качества электроэнергии.
В то же время не достаточно глубоко проработан ряд вопросов, связанных с созданием многофункциональных регуляторов качества, позволяющих одновременно выполнять функции стабилизации напряжения, улучшать его гармонический состав, ограничивая поступление высших гармоник в сеть переменного напряжения и др. На сегодняшний день

таких устройств, методик их проектирования, алгоритмов управления не существует как в нашей стране, так и за рубежом. Устройства с аналогичными функциональными возможностями в зарубежной литературе часто принято называть "кондиционером сети", однако они выполняют значительно меньше функций либо в них применяются малоэффективные методы регулирования. Поскольку термин "кондиционер сети" не получил достаточного распространения в отечественной литературе в настоящей работе такое устройство названо регулятором качества электроэнергии.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ Поиск технического решения, разработка принципов действия, схемотехнического исполнения и методов проектирования эффективных, многофункциональных регуляторов качества электроэнергии на современной элементной базе силовой электроники.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Достижение цели потребовало решения комплекса следующих научно-исследовательских и инженерных задач:
1. проведение аналитического обзора современной научно - технических решений в этой области, выявление наиболее перспективных принципов регулирования параметров электроэнергии с применением силовых электронных приборов;
2. Поиск принципа регулирования качества элек
3. анализа электромагнитных процессов и разработка на их основе методик проектирования регулятора качества с учетом минимизации массогабаритных параметров;
4. разработки математических моделей регулятора качества на персональном компьютере и проведение экспериментальных исследований на построенных моделях;
5. разработки алгоритмов управления регулятором качества;
6. разработки лабораторной физической модели, проведение эксперимента, сопоставление результатов с численным моделированием и теоретическими результатами.
І1+ІП
Рис.2.8. Принципиальная схема гибридного фильтра
Условие резонанса в пассивной цепи фильтра на частоте п-ой гармоники:
]Ю'С - г> Н<о.ІЇ (2'9)
Для повышения добротности необходимо, чтобы сопротивление активного элемента компенсировало сопротивление г. Для этого активный элемент должен иметь на частоте п-ой гармоники отрицательное активное сопротивление
г2-у(а>Ь)2
(2.10).
При изменении частоты п-ой гармоники ±ю„ активный элемент может изменять резонансную частоту, «подстраивая» всю цепочку в резонанс на новой частоте. Это возможно за счет изменения реактивного сопротивления фильтра. При возникновении колебательных возмущений в сети или явления антирезонанса активный элемент способен, уменьшив добротность цепи, демпфировать процессы автоколебаний. При этом энергия поглощается
активным элементом.