Моделирование статического компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора

• Автор: Карнавский, Иван Александрович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Содержание
Перечень условных сокращений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В КРУПНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
1Л Промышленные электротехнические комплексы средней и
большой мощности
1Л.1 Электротермическое оборудование
1Л .2 Установки для производства озона
1Л .3 Электропривод с полупроводниковыми
преобразователями
1Л .4 Системы импульсного питания технологических лазеров
1.2 Анализ режимов и энергетических характеристик дуговой плавильной печи постоянного тока
1.3 Обзор устройств повышения коэффициента мощности
1.3 Л Статические тиристорные компенсаторы
1.3.2 Статический синхронный компенсатор
1.3.3 Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы
1.3.4 Фильтрокомпенсирующие устройства
1.3.5 Компенсаторы мощности искажений
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И МОЩНОСТИ ИСКАЖЕНИЙ НА БАЗЕ МНОГОУРОВНЕВОГО КАСКАДНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
2.1 Корректор коэффициента мощности на базе СТАТКОМ
2.2 Инверторы напряжения для СТАТКОМ
2.2.1 Сравнение двухуровневого и трехуровневого инвертора
2.2.2 Топологии многоуровневых инверторов
2.2.2.1 Многоуровневый инвертор с фиксированной нейтралью
2.2.2.2 Многоуровневый инвертор с навесными конденсаторами

2.2.2.3 Многоуровневый инвертор на
полумостовых модулях
2.2.2.4 Каскадный многоуровневый инвертор
2.2.2.5 Многопульсный инвертор
2.2.2.6 Каскадный инвертор со смешанными
уровнями
2.2.3 Сравнительный анализ многоуровневых инверторов
применительно к ККМ
2.3 Оптимизация пассивных компонентов в системе ККМ
2.3.1 Конденсаторная батарея
2.3.2 Фазный реактор
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ККМ НА БАЗЕ КАСКАДНОГО МНОГОУРОВНЕВОГО ИНВЕРТОРА
3.1 Математический аппарат определения тока компенсации
3.2 Математическая модель ККМ на базе каскадного многоуровневого инвертора
3.2.1 Ключевая функция
3.2.2 Усредненная модель в АВС-координатах
3.2.3 Усредненная модель в синхронных бц координатах
3.2.4 Малосигнальная модель в синхронных бц
координатах
3.2.5 Передаточные функции ККМ
3.2.6 Влияние быстродействия системы на передаточные
функции
3.3 Расчет регулировочных звеньев системы управления ККМ по логарифмическим амплитудно-частотным и фазочастотным характеристикам передаточных функций. Имитационное моделирование ККМ
3.3.1 ПИДЫ и ПИДц регуляторы системы управления
3.3.2 ПИе регулятор системы управления
3.3.3 Оптимизация регуляторов системы управления
3.3.4 Исследование усредненной математической
модели ККМ
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ККМ НА БАЗЕ КАСКАДНОГО МНОГОУРОВНЕВОГО ИНВЕРТОРА

4.1 Алгоритм системы управления ККМ
4.1.1 Принципы построения системы управления
4.1.2 БлокШИМ
4.1.3 Блок определения границ и коэффициента
заполнения
4.1.4 Блок определения направления и полярности
потока мощности
4.1.5 Блок сортировки
4.1.6 Генератор индексов
4.1.7 Таблица состояния ключей
4.1.8 Широтно-импульсная модуляция
4.2 Имитационное моделирование в 81шиНпк
4.3 Схемотехнические решения макета ККМ
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
ПРИЛОЖЕНИЕ

Диапазон изменения мощности устройства, содержащего параллельно включенные индуктивность и емкость, определяется соотношением мощностей конденсаторной батареи и управляемого реактора.
Из основных достоинств УШР можно выделить:
• возможность нормированной перегрузки УШР до 130% и кратковременной перегрузки до 200%;
• использование маломощных вентильных устройств с меньшими потерями; а недостатков:
• медленная скорость набора полной мощности (0,15-3 с);
• большая удельная полная масса (1,5-3 кг/кВА).
1.3.4 Фильтрокомпенсирующие устройства
Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) предназначены для снижения гармонических искажений напряжения и компенсации реактивной мощности нагрузок потребителей в сетях электроснабжения промышленных предприятий и в электрических сетях.
На основании опыта эксплуатации ФКУ в настоящее время, как в России, так и за рубежом пришли к выводу, что надо применять ФКУ только косвенной компенсации индивидуально. На рис. 1.19 приведена схема ФКУ косвенной компенсации которая смонтирована на крупной дуговой печи мощностью 140 МВА на одном из металлургических предприятий. [18] Данное ФКУ состоит из управляемого тиристорами реактора и трех фильтров: широкополосного С-фильтра Ф2 мощностью 50 Мвар; настроенных фильтров на 3-ю Ф3 и Ф4 гармоники мощностью 45 и 55 Мвар.
Пассивные настроенные фильтры могут вызвать резонансные явления в системе, которые, в свою очередь, могут привести к дополнительным искажениям синусоидальности тока и напряжения. Наличие большого количества пассивных элементов увеличивает потери в фильтре и в системе электропитания в целом.