Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие различных отраслей техники
приводит к повышению требований, предъявляемых к параметрам авто
номных источников электроэнергии. Важное место среди них занимают
энергоустановки переменного тока средней и большой мощности. В
некоторых областях их применения особое значение придается ка
честву выходного напряжения источника, его надежности при работе
в нормально и аварийных режимах, а также другим эксплуатационным
характеристи -л. Учитывая, что резервы дальнейшего совершенство
вания энергоустановок на базе синхронных генераторов, доминирую
щих в настоящее время, во многом исчерпаны, складываются условия
для расширения сферы использования альтернативных им генераторов
- асинхронных. Предпосылками для этого являются такие их положи
тельные качества, как простая и надежная конструкция, малые
массогабариты, хорошая форма кривой напряжения, устойчивость, па
раллельной работы с другим источником, пониженная пожароопасность
и т. д. _
Сложившиеся научные школы и отдельные исследователи значительно продвинулись в разработке теории асинхронного генератора, его экспериментальном изучении и конструировании систем управления. Тем не менее, в настоящее время практическое применение этих генераторов в основном ограничивается авиацией, где повышенная частота бортовой сети даёт значительный выигрыш в массогабаритах источника, работой с нетребовательными к качеству электроэнергии потребителями (сельхозинструмент, выпрямители, нагреватели и т. п.), а также использованием в крупных сетях для параллельной работы с синхронными генераторами.
Реализация на базе асинхронного генератора автономной энергоустановки с высокими показателями качества электроэнергии и надежности связана с решением целого комплекса задач. Одной из наиболее важных является создание эффективной системы управления, при построении .которой учитывались бы свойства данной электрической маиины, характеристики возможных потребителей и применяв' мого первичного двигателя, а также требования, предъявляемые к энергоустановке в целом. Разработке этой проблемы и посвящена настоящая работа, в которой использованы результаты исследований, проводимых в 1988-1993 годах в Опытном конструкторском бюро машиностроения (СКЕМ). г. Нижний. Новгород, и Институте электродинамики (ИЭД) ЛИ Украины, г. Киев.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка системы автоматического управления асинхронным генератором для автономных энергоустановок средней мощности с улучшенными по качеству электроэнергии и надежности характеристиками, что включает в себя ее концептуальную и структурную компоновку, формирование рабочих алгоритмов, программную реализацию для расчета на ЭВМ, а также проведение комплекса экспериментальных исследований.
Для достижения поставленной цели автором решены следующие задачи:
проведен анализ возможных способов регулирования напряжения и частоты тока автономного асинхронного генератора и, исходя из заданных условий, выбраны оптимальные базовые варианты;
рассмотрены^ конкретные схемы построения силовой части
- системы управления и обоснованы рекомендации по их использованию;
обобщены и проанализированы экспериментальные данные, полученные при исследовании асинхронного генератора (номинальной -мощностью 250кВт) с разработанными ранее в ГОД и ОКШ локальными системами управления;
предложены технические решения по структурной компоновке к формированию алгоритмов работы аналого-цифровой системы автоматического управления асинхронным генератором;
проведены экспериментальные исследования-асинхронного ге~
- нератора (-номинальной мощностью 750кБг) с аналого-цифровой систе
мой управления; .
- разработана и программно реализована математическая модель
аналого-цифровой системы управления, входящая в общую математи
ческую модель автономной энергосистемы с асинхронным генератором.
Методы исследования. В работе применялись:, теоретические методы исследования с использованием элементов линейной алгебры и операционного исчисления, физическое моделирование на экспериментальных стендах, а также математическое моделирование на ЭВМ.
Научная новизна. Новизна полученных результатов состоит в следующем:
- предложены концепция построения аналого-цифровой системы
автоматического управления асинхронным генератором, ее структур
ная схема и алгоритмы работы, позволяющие синтезировать автоном
ный источник электроэнергии с высоким! показателями качества вы
ходного напряжения и надежности;
предложен новый алгоритм подключения к сети секций конденсаторной батареи, позволяющий при сохранении быстродействия системы управления, улучшить показатели ее работы в квазиустано-вившемся режиме;
разработана и программно реализована математическая модель аналого-цифровой системы управления, учитывающая несимметрига процесса регулирования и импульсный режим работы ее физического аналога;
исследования асинхронных генераторов с различными системами управления проведены на опытных энергоустановках, основные технические характеристики которых соответствуют реально применяющимся автономным источникам электроэнергии средней мощности, что придает дополнительную ценность полученным экспериментальным материалам.
Практическая ценность. Физическая и математическая модели созданной системы управления асинхронным генератором входят в качестве важных составных частей в единый исследовательский комплекс. Эксплуатация их с учетом уме полученных положительных результатов, конкретизирующих направление исследований, позволяет завершить синтез и оптимизацию автономного источника электроэнергии с улучшенными по ряду важных показателей качествами.
Реализация результатов работа Результаты работы использованы в ОКБМ (г. Нижний Новгород) при исследовании экспериментальной энергоустановки с асинхронньм генератором, номинальной мощностью 750кВг.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались ,и обсуждались на научно-технических семинарах "Совер^ шенствование судовых и автономных электромеханических систем" (Севастополь, 1990 г.) и "Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением" (Севастополь, 1991 г.), а также на научных семинарах отдела бесконтактных электрических машин ИЭД АН Украины в 1990-1993 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 150 стр. основного текста, 56 стр. иллхютраций, б таблиц, 131 наименование используемой литературы, 73 стр. приложений.
Похожие диссертации на Система управления асинхронным генератором автономной энергоустановки в рабочих и аварийных режимах
