Стабилизаторы параметров электроэнергии автономных систем электроснабжения с улучшенными техническими характеристиками Энговатова Валентина Витальевна

Содержание к диссертации

Введение

Глава1 Стабилизации параметров электроэнергии в автономных системах электроснабжениятгзадачи исследования 10

1. 1 Анализ современногохостояния автономньшсистем электроснабжения и причины изменения показателей качества электроэнергии 10

1.2 Перспективные автономные источники электроэнергии";... 21

1.3 Технические решения стабилизаторов параметров электрической энергии особенности их работы 34

Выводы по первойтгл авё и постановка задач:исследования-г... 48

Глава 2 Разработка стабилизаторов параметров электроэнергии; для;бесконтактных генераторов 50

2.1 Разработка стабилизатора напряжения, выполненного на оптоси-мисторах 50

2.2 Разработка стабйлизаторапараметров напряжения и частоты на базе непосредственного преобразователя частоты... 56

2.3 Способы борьбы с электромагнитными.помехами.. 60

Выводы,по второй главе ...66

Глава 3. Оценка качества выходного напряжения и матема тическое моделирование физических процессов в силовых схемах стабилизаторов ... 67

3.1 Особенности.расчёта гармонического состава выходного напряжения стабилизаторов. 67

3.2 Оценка качества выходного напряжения непосредственного преобразователя частоты и рекомендации по его улучшению;... ...72

3.3 Особенности математического моделирования статических стабилизаторов 80

3.4 Разработка схемы замещения и математической модели системы «Генератор - НПЧ» и результаты её исследований 84

3.5 Разработка математической модели стабилизатора напряжения на оптосимисторах 99

Выводы по третьей главе 107

Глава 4. Особенности проектирования и оценка эффективности стабилизаторов параметров электроэнергии 109

4.1 Особенности параллельной работы стабилизаторов 109

4.2 Разработка методики оптимизации автономных систем электроснабжения 112

4.3 Разработка методики упрощённого расчёта массогабаритных показателей, показателей надёжности и КПД стабилизатора 116

4.3.1 Расчёт массогабаритных показателей и КПД 116

4.3.2 Расчёт показателей надёжности 124

Выводы по четвёртой главе 129

Заключение 130

Библиографический список 132

Приложения 147

• 1 Анализ современногохостояния автономньшсистем электроснабжения и причины изменения показателей качества электроэнергии
• Разработка стабилизатора напряжения, выполненного на оптоси-мисторах
• Особенности.расчёта гармонического состава выходного напряжения стабилизаторов.
• Особенности параллельной работы стабилизаторов

Введение к работе

Как известно, электроэнергия, используемая во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специальных свойств и непосредственно участвует в создании других видов продукции, влияя на их качество. Известно также, что потребители электроэнергии рассчитаны работать на номинальные значения параметров, обеспечивающих высокие значения КПД, показателей надёжности, а также длительное время работы (ресурс).

В настоящее время мировое развитие компьютерных систем связи, обработки информации, а также автоматических систем управления технологическими процессами и производственными комплексами; предъявляют повышенные требования не только к надёжности электроснабжения, но и к качеству электроэнергии. С каждым годом «ущерб от перерывов в электроснабжении ответственных потребителей электроэнергии (1 категории) и снижения показателей качества электроэнергии неуклонно возрастает. Уровень ущерба, в значительной степени, зависит от вида предприятия и потребляемой им мощности.

Динамика развития требует поиска и разработки новых способов и устройств, способствующих улучшению показателей качества электроэнергии и надёжности электроснабжения.

Перспективным направлением является разработка систем бесперебойного электроснабжения (СБЭ), включающая в себя, кроме источника внешней сети, автономные источники электроэнергии (АИЭ), в том числе, автономные источники, выполненные с применением возобновляемой энергетики [12,27, 30, 31, 34, 35, 47, 50, 53, 59, 62, 106].

Одним из основных узлов таких систем являются стабилизаторы параметров электроэнергии. Применяемые в настоящее время стабилизаторы АИЭ не отвечают современным.требованиям по быстродействию, надёжности работы и электромагнитной совместимости [6, 18, 23, 26, 41, 43, 63, 89].

Диссертационная работа посвящена разработке стабилизаторов парамет-

ров электроэнергии с улучшенными техническими характеристиками (ЭТХ) для автономной системы электроснабжения (АЄЗ).

Цель диссертационной работы: улучшение технических характеристик стабилизаторов параметров электроэнергии; источников автономных систем электроснабжения.

Для достижения поставленной цели работы сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать функциональные.схемы стабилизаторов напряжения и частоты для генераторов АСЭ:

2. Исследовать способы борьбы с электромагнитными помехами.

3^ Провести расчёт показателей'качества выходного напряжения стабилит затора; выполненного на непосредственном преобразователе частоты (НПЧ);

4. Разработать и исследовать математическую^ модель... системы-«Генератор-НПЧ».

5. Разработать и исследовать математическую; модель стабилизатора напряжения, выполненного на оптосимисторах:.

6. Разработать методику упрощённого расчёта массогабаритных пока
зателей-КПД и показателей-надёжностистабилизаторов:

. Объектом исследования являются стабилизаторы напряжения и частоты, а также их системы управления!

Предметом исследования являются математические модели стабилизаторов; показатели их эффективности, которыми являются показатели качества электроэнергии, надёжности, массогабаритные показатели и КПД.

. Методы, исследования базируются на использовании теории электрических цепей, основ теории статических стабилизаторов, и преобразователей электроэнергии, рядов Фурье, теории графов, метода Рунге - Кутта для решения системы дифференциальных уравнений. На защиту выносится: 1. Функциональная схема стабилизатора напряжения на оптосимисторах.

2. Функциональная схема стабилизатора напряжения и частоты, выполненного на НПЧ.

3. Математическая модель системы «Генератор-НПЧ» и результаты её исследования.

4. Математическая модель стабилизатора напряжения на оптосимисторах и результаты её исследования.

5. Методика упрощённого расчёта показателей эффективности статистических стабилизаторов напряжения.

Научную новизну работы составляет:

1. Математическая модель системы «Генератор-НПЧ».

2. Математическая модель стабилизатора напряжения на оптосимисторах.

3. Методика упрощённого расчёта показателей эффективности статического стабилизатора параметров электроэнергии, выполненного на*НПЧ.

Практическую значимость,работы составляют:

4. Функциональные схемы стабилизатора напряжения на оптосимисторах и стабилизатора напряжения и частоты на НПЧ.

5. Результаты исследования математических моделей системы «Генератор- НПЧ» и стабилизатора напряжения на оптосимисторах.

Реализация результатов работы:

6. Математическая модель стабилизатора напряжения выполненного на НПЧ и результаты её исследований переданы в «Научно-производственную компанию "РИТМ"», г. Краснодара. (Приложение А).

7. Методика расчёта показателей эффективности (показателей надёжности, КПД и массогабаритных показателей) статических стабилизаторов используется в учебном процессе на факультете энергетики и электрификации Кубанского государственного аграрного университета. (Приложение Б).

8. Результаты научных исследований применяются в учебном процессе на кафедре вычислительной техники и информационных технологий Института

современных технологий и экономики, при изучении дисциплины «Электротехника и электроника». (Приложение В).

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 8 научных и научно-практических конференциях, в том числе: IV Южно-Российской НК «ЮНРК-05». г. Краснодар, КВВАУЛ, (2005г.); на III Российской НІЖ « Физико - технические проблемы создания новых технологий в АПК» г. Ставрополь СтГАУ (2005г.); в III Российской НПК «Электрические технологии и электрооборудование в с/х производстве», ФГОУ ВПО АЧГАА г. Зеленоград (2005г.); в НІЖ «Энергосберегающие технологии и установки» факультетов КубГАУ, г. Краснодар (2005г.); на I Международной НПК «Наука и технологии: шаг в будущее - 2006», г. Белгород (2006г.); на V Всероссийской НК «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и, установки», Краснодар (2007г.); на Международной НПК «Энергосберегающие технологии. Проблемы их эффективного использования» ФГОУ ВПО ВГСХА г. Волгоград (2007г.); на IV Российской НПК «Физико-технологические проблемы создания новых технологий в АПК» г. Ставрополь (2007г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано: 24 научные работы, включая 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 3 патента РФ и 2 положительных решения по заявке на изобретение.

Общий объем публикаций составляет 6,5 п.л., из которых 1,93 п.л. принадлежит только автору.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 120 наименований и приложений. Общий объём диссертации: 149 страниц машинописного текста, включая 50 рисунков, 1 таблица, 3 страницы приложения.

1 СТАБИЛИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В АВТОНОМНЫХ СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ современного состояния автономных систем электроснабжения и причины изменения показателей качества электроэнергии

Как известно, тип и количество автономных источников электроэнергии в СБЭ, в том числе НИЭ, определяются требованиями потребителей, и, прежде всего, критериями эффективности, которыми являются КПД, качество' электроэнергии, надёжность электроснабжения- стоимость и МГП (для передвижных АСЭ).

Необходимость применения статических преобразователей электроэнергии и стабилизаторов напряжения в составе АСЭ вызвана тем, что потребители требуют для своего питания электроэнергию с параметрами, отличными от тех, которые поступает от внешней сети и АИЭ.

В основном потребителям требуется электроэнергия переменного тока промышленной частоты.

На рис. 1.1 показана обобщённая структурная схема АСЭ с использованием традиционных источников и ВИЭ. К шине гарантированного питания (ТТТГП) Ш1 подключаются потребители электроэнергии переменного тока промышленной частоты. На неё поступает стабилизированное по амплитуде и частоте напряжение. Основным источником электроэнергии является внешняя сеть центрального электроснабжения, которая может иметь два ввода (7 и 2 рис. 1.1). Нетрадиционные источники- ветроэнергетическая станция (ВЭС), минигидроэлектростанция (МГЭС) и станция солнечных батарей (ССБ), являются- дополнительными, а дизель-электрическая станция (ДЭС) и высокочастотные источники (ВЧИ) являются резервными.

_-:

ВЭС1

НПЧ1

В2 ;

_мгэс

_7\

_I

/

_I

v.

Внешняя сеть

Ml

_лш.

НПЧ2

Рис. 1.1 Обобщенная схема АСЭ с использованием традиционных источников и ВИЭ:

ВЭС1 и ВЭС2 - ветроэнергетические станции; ГІЧ-Г4 - генераторы электроэнергии; НПЧІЧ-НПЧ2 — непосредственные преобразователи частоты; ВІ4-В4 - выпрямители; МГЭС - минигидроэлектростанция; ССБ - станция солнечных батарей; АБ -аккумуляторные батареи; ЗУ - зарядное устройство; СН - стабилизатор напряжения; И1-гИЗ - инверторы; СН - стабилизатор напряжения; ДЭС — дизель-электрическая станция; ВЧИ - высокочастотный источник; Ш1, Ш2 и ШЗ — шины гарантированного питания напряжения переменного тока промышленной частоты, постоянного тока и переменного тока повышенной частоты соответственно

Возобновляемые источники электроэнергии (ВИЭ) работают параллельно с внешней сетью, их мощность рассчитывается с учетом максимальной нагрузки потребителей первой категории. При отсутствии ветрового потока, напора воды или солнечной активности (облачность или ночное время) источником питания для потребителей является внешняя сеть.

ДЭС и ВЧИ применяются, когда территориальные и климатические условия не позволяют использовать ВИЭ.

Аккумуляторные батареи являются аварийным источником электроэнергии и предназначены для непрерывного электроснабжения потребителей первой категории при исчезновении напряжения на вводах внешней сети на время запуска приводных двигателей ДЭС или ВЧИ.

Питание шин Ш1 -==- ШЗ осуществляется от нескольких источников электроэнергии, обеспечивая тем самым, бесперебойное — гарантированное электроснабжение' потребителей.

Параметры электрической сети и автономных источников электроэнергии не являются стабильными по целому ряду объективных и субъективных причин, а иногда проблемы с электропитанием возникают непосредственно на участке электросети и без стабилизации этих параметров не обойтись. Основными причинами изменения напряжения являются: удаленность потребителей от АСЭ или трансформаторной подстанции, наличие на питающем фидере мощных потребителей (мощность которых соизмерима с мощностью АИЭ), устаревший и не рассчитанный на современные электроприборы кабель, или же, просто ведущиеся рядом сварочные работы и многое другое. Отклонения величины или формы подаваемого напряжения принято называть искажениями или помехами. Без стабилизатора переменного напряжения эти искажения по-разному влияют на работу электрооборудования и даже могут вывести его из строя. Поскольку современное электронное оборудование достаточно дорого (и наиболее подвержено губительному воздействию помех по'входному напряжению), возникает необходимость защитить это оборудование от подобного рода

воздействий с помощью стабилизаторов напряжения.

Для подавления высокочастотных помех, возникающих в сети при искажении синусоидальности, широкое распространение получили стабилизаторы переменного напряжения, с помощью которых существенно улучшается качество электроэнергии. Надёжные стабилизаторы переменного напряжения могут устанавливаться для улучшения качества питания как отдельных электропотребителей, так и систем электроснабжения предприятий [3, 18, 28, 29].

Широкое распространение в настоящее время получили электронные стабилизаторы переменного напряжения с использованием тиристоров и симис-торов, регулирование выходного напряжения в. которых, осуществляется за счёт коммутации отводов обмоток трансформатора или автотрансформатора. Стабилизаторы переменного напряжения полностью или частично защищают потребителей от большинства проблем низкого качества электроэнергии. Но от полного пропадания напряжения в электросети они защитить не могут. На этот случай в схемах электроснабжения предусматривают автоматический переход на резервный источник, в качестве которого выступает вторая линия питания или автономный- источник электроэнергии, стабилизация напряжения которых также имеет свои особенности [92 - 94].

Поэтому проблема стабилизации напряжения в настоящее время становится все более актуальной. Решение этой проблемы возможно благодаря применению стабилизаторов напряжения, обеспечивающих автоматическое поддержание электрического напряжения на выходе, в пределах нормы при колебании напряжения в питающей сети (на входе) от 130 до 270 В.

Как известно, по принципу действия стабилизаторы классифицируются следующим образом: ступенчатые корректоры напряжения (стабилизаторы со ступенчатым регулированием); феррорезонансные стабилизаторы; электромеханические стабилизаторы с электроприводом; стабилизаторы с подмагничи-ванием трансформатора; системы с двойным преобразованием энергии; высокочастотные транзисторные регуляторы (стабилизаторы с дискретным ВЧ ре-

гулированием, полупроводниковые стабилизаторы) [92 - 94 ].

Применяемые в настоящее время стабилизаторы параметров электрической энергии имеют низкие показатели надёжности, КПД и качества электроэнергии [ 8, 32, 69, 70, 91, 115]. Поэтому диссертация и посвящена разработке

стабилизаторов параметров электроэнергии с улучшенными техническими характеристиками для систем автономного электроснабжения.

Согласно заключению Государственного центра метрологического обеспечения в области электромагнитной совместимости (ГЦМО ЭМС), требования ГОСТ 13109-97 к показателям качества электрической энергии (ПКЭ) электро-снабжающими и электрораспределяющими организациями, как правило, не выполняются. Кроме того, требования по качеству электроэнергии, установленные ГОСТ, зачастую, недостаточно высоки по отношению современного оборудования. Очевидно, что подключение к реально существующим электрическим сетям высокотехнологического оборудования, чувствительного к ухудшению качества электрической энергии, связано не только с повышенным риском нарушения функционирования, но и выхода оборудования из строя.

В этих условиях установка статических источников бесперебойного питания, как средства получения электроэнергии требуемого качества, является необходимой предпосылкой обеспечения устойчивой работы оборудования [11, 25,33,54,116].

Мощные источники бесперебойного электропитания являются основой построения СБЭ и обеспечивают качественную работу подключенной к ним нагрузки, как в штатном режиме (при наличии электропитания на входе), так и в автономном режиме (при отключении входной сети электропитания) за счёт энергии, накопленной в аккумуляторных батареях [36, 38, 40, 44, 65; 76].

Как правило, такие системы проектируются для работы в автономном режиме в течение промежутка времени от нескольких минут до нескольких часов. При необходимости обеспечения работы подключённой нагрузки в течение бо-

лее длительного времени, в качестве резервного источника электроэнергии, в комплекс включаются автономные, электрогенераторные, установки, построенные на базе двигателей внутреннего сгорания (как правило, дизельных, а также ВИЭ). Необходимым результатом, достигаемым при реализации СБЭ, можно считать обеспечение возможности функционирования ответственного оборудования потребителе при отказе стационарного ввода (вводов) электропитания в течение времени, достаточного для; переключения на резервный источник электропитания или нормального завершения основных рабочих процессов в. сетях. Целью разработки СБЭ"является обеспечение электроэнергией ответственных потребителей (потребителей I категории) как в нормальных условиях, так и в случаях нарушения штатного энергоснабжения вследствие аварий или ухудшения его качества в условиях промышленных, или иных помех. .

Современные тенденции развития; мирового рынка электроэнергетики свидетельствуют о неуклонном^ росте доли автономных источников электроэнергии (АИЭ),. работающих на различных видах топлива; в том числе и на возобновляемых источниках энергии. В; некоторых странах доля; АИЭ достигает. 25%. Причины автономного электроснабжения предприятий вРоссии следуют щие._:'['5рі52]:

от 50 до 70% территории России располагается вне зоны действия централизованных электрических сетей, следовательно, есть необходимость использовать автономные источники питания;

уязвимость «большой» энергетики, вызванная крайней изношенностью оборудования электростанций и энергетических сетей.

Интересы энергетической безопасности совпадают с экономической целесообразностью оснащения предприятий резервными источниками электроснабжения.

Автономные источники можно разделить на несколько классов: . - по мощности (бытовые, промышленные);

-по: продолжительности использования (станции, используемые в качест-

ве основного источника электрической энергии; станции, используемые в качестве резервного источника электрической энергии);

- по виду используемого топлива - бензиновые, дизельные, газовые, на
тяжёлом топливе (мазут);

- по комплектации (стационарные, передвижные, в шумозащитном кожу
хе, контейнерные в различном исполнении).

Существующая центральная энергоинфраструктура не способна удовлетворить стремительно увеличивающуюся нагрузку. Закономерный результат -рост перебоев и отключений. Чтобы избежать его неожиданного обрушения, потребители пытаются "подставить подпорку" в виде источника резервного энергоснабжение. Несмотря на все проблемы, существующие в области электроснабжения, там, где энергоинфраструктура хорошо развита и надёжна, и отключения носят исключительный характер, получается, что за год электричество не подаётся централизованно только несколько часов, и совсем редко счёт идет на сутки. Однако, независимо от степени риска оказаться без центрального энергоснабжения, сегодня практически все заказчики устанавливают СБЭ в обязательном порядке. И на первый план, естественно, выходит проблема выбора оборудования, в том числе стабилизаторов параметров электроэнергии.

На сегодняшний день ДЭС - это действительно наиболее популярный резервный источник. Связано это, прежде всего, с наличием у него целого набора совершенно уникальных свойств. Во-первых, дизельные электростанции имеют весьма простую конструкцию: двигатель внутреннего сгорания вращает электрогенератор переменного или постоянного тока, который и вырабатывает электроэнергию (от перегрузок установку защищает специальный автомат). Поэтому ДЭС очень надёжны и имеют высокий ресурс. Во-вторых, из всех существующих двигателей внутреннего сгорания дизельный двигатель - один из самых мощных и надёжных в работе. В-третьих, ДЭС позволяют экономить на топливе - как известно, дизтопливо отличается относительно низкой стоимос-

тью. В настоящее время на российском рынке генераторных устройств дизельные электростанции представлены в огромном разнообразии модификаций и моделей мощностью от 10 до 500 кВА.

На российский рынок аппараты поставляются в самой разнообразной комплектации как для размещения внутри специального помещения, так и с возможностью установки под открытым небом, с различными дополнительными приспособлениями - специальными кожухами, всепогодными контейнерами, шасси, выносными панелями управления помимо ДЭС. Существуют и некоторые другие возможности для обеспечения энергетической безопасности предприятия. Один из наиболее прогрессивных способов организации резервного энергоснабжения - использование энергии топливных элементов (водородных элементов с полимерно-электролитной мембраной). Электростанции, построенные по этому принципу, экологичны и бесшумны, лучше, чем дизель и газ, запускаются в течение 10-20 секунд, имеют относительно небольшие габариты и достаточную производительность, чтобы стать реальной заменой ДЭС. Ресурс водородных батарей выше, чем ресурс ДЭС, поскольку в таких системах нет движущихся элементов. Эти достоинства сделали топливные элементы одним из наиболее перспективных направлений в развитии автономной энергетики. Более того, сейчас активно обсуждается возможность использования СБЭ на топливных элементах не только в области "больших машин" [4, 16, 36, 42, 46, 48].

При разработке эффективных АСЭ появляется необходимость решения ряда научно-технических задач. Поставленные задачи связаны с методикой определения оптимальных структур АСЭ с унификацией оборудования, с его способностью адаптироваться и быть взаимозаменяемым, а также со снижением затрат на производство и эксплуатацию электрооборудования. Кроме того, все эти задачи направлены на улучшение основных критериев эффективности.

Применяемые в промышленности известные технические решения АСЭ, не в полной мере удовлетворяют вышеперечисленным требованиям и, прежде

всего, по надёжности и качеству электроэнергии [36, 41, 43, 45, 51].

Промышленные потребители автономных систем электроснабжения могут не содержать вводов от внешней сети. В этом случае питание потребителей электроэнергии осуществляется от нескольких автономных источников электроэнергии.

Автономные системы электроснабжения, в общем случае, представляют собой сложный энергетический комплекс (рис. 1.1). Этот комплекс содержит несколько источников электроэнергии как переменного, так и постоянного тока, преобразователи и стабилизаторы электроэнергии, системы контроля, управления и защиты. Бесперебойное электроснабжение потребителей обеспечивается наличием в АСЭ нескольких источников электроэнергии.

Представим возможные структуры СБЭ промышленных потребителей, в виде одной обобщённой структурной схемы, как показано на рис. 1.2. Из этой обобщенной схемы, как частные случаи, могут быть сформированы все возможные структуры, в зависимости от предъявляемых требований потребителей, территориального их размещения и электротехнических характеристик (ЭТХ) функциональных узлов (ФУ) и элементов.

В промышленности преобладают потребители первой категории, следовательно, в обобщённой структурной схеме СБЭ должны быть предусмотрены две шины {IIIі и Ш₂ рис. 1.2). При этом необходимо учитывать, что источники электроэнергии потребителей первой категории имеют сложные системы управления и стабилизации параметров электроэнергии, которые обеспечивают бесперебойное и качественное электроснабжение и, соответственно, имеют при этом высокую стоимость, в сравнении с автономными источниками электроэнергии, которые обеспечивают электроэнергией потребителей второй категории. Структурная схема системы гарантированного электроснабжения содержит ещё одну шину переменного тока повышенной частоты (Шз на

Ш]Ш₂Шз

Внешняя сеть

СН

РИ1 =/

РИ2-І

АИ-І

Рисунок 1.2 — Обобщенная структурная схема СБЭ: РИ1,РИ2 - резервные и сточники электроэнергии; СН - стабилизатор напряжения; Ш] — шина потребителей переменного тока нетребовательных к качеству электроэнергии и к бесперебойности электроснабжения; Ш.2 - шина потребителей переменного тока первой категории; Шз — шина переменного тока повышенной частоты

рис. 1.2), предназначенную для потребителей, работающих с электрорежущим инструментом, осветительной нагрузкой на люминесцентных лампах и т.д.

На рис. 1.2 обозначено: 1- источник внешней сети; 2+4 - резервные источники электроэнергии; 5 - аварийный источник; 6 - стабилизатор напряжения; 7 - выпрямители; 8 - инверторы.

Рассматриваемые СБЭ, как правило, содержат три независимых источника электроэнергии:

основной источник, переменного тока 1, с частотой тока 50 Гц, которым является внешняя сеть;

резервный источник постоянного тока 2 (РИ 7= і), выполненный, в общем случае, с использованием дизельных электростанций (-ДЭС) постоянного тока или возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ);

резервный источник переменного тока 3 (РИ 2 ~ і), выполненный с использованием дизельных электростанций (ДЭС);

аварийный источник постоянного тока 4 (АИ= і), выполненный на базе аккумуляторных батарей (АБ).

При учете большого разнообразия потребителей электроэнергии, например: по потребляемой мощности, режимам работы, требованиям к качеству электроэнергии и надёжности электроснабжения, традиционных и нетрадиционных источников электроэнергии, используемых в качестве автономных источников электроэнергии, можно создать множество схемных решений систем автономного электроснабжения и систем гарантированного электроснабжения. Экономические показатели системы электроснабжения (капиталовложения и эксплуатационные расходы), возможный ущерб от перерывов в электроснабжении и снижении качества электроэнергии в этом случае должны быть определяющими факторами.

В настоящее время создаются системы, содержащие традиционные источники электроэнергии, включая внешнюю централизованную сеть и несколько типов ВИЭ. Эти системы содержат два основных функциональных узла: ав-

тономные источники электроэнергии и стабилизаторы параметров электроэнергии (СПЭ).

Здесь важно провести исследования перспектив развития и особенности совместной работы этих ответственных узлов, разработать рекомендации, позволяющие повысить эффективность проектирования рассмотренных систем автономного электроснабжения.

Число фаз в системах переменного тока, СБЭ обычно равно т = 3. Однако, стабилизирующие блоки выполняются в однофазном и трёхфазном виде.

Основными недостатками систем переменного тока являются:

относительная сложность параллельной*работы генераторов и преобразователей электроэнергии;

повышенные значения токов и сечения проводов при заданной активной мощности, особенно при низких значениях коэффициента мощности;

дополнительные потери электроэнергии на реактивных элементах;

повышенный уровень помех.

1.2 Перспективные автономные источники электроэнергии

Анализируя основные показатели АИЭ и результаты исследований перспектив их развития, можно сделать вывод о том, что в настоящее время и в ближайшем будущем электромеханические генераторы (ЭМГ) будут широко использоваться в качестве основных источников питания в стационарных и транспортных АСЭ. ЭМГ имеют хорошие массогабаритные показатели (МГП), КПД, а также высокую степень обработанности технологий изготовления.

Перспективными являются генераторы, выполненные на базе бесконтактных электромагнитов (БЭМ) [16, 20, 24, 50, 99, 111 117, 118].

Если, в основном, от приводных двигателей зависят ресурс работы, МГП

и КПД АИЭ, то их основные энергетические характеристики, прежде всего, качество электроэнергии, определяют генераторы. Кроме того, автономная электроэнергетика предъявляет ряд специфических требований к генераторам АИЭ, основными из которых являются:

высокая стабильность и точность поддержания параметров электроэнергии (амплитуды, частоты и формы генерируемого напряжения) в условиях действия таких дестабилизирующих факторов, как переменная частота вращения приводного двигателя (ПД), изменяющаяся величина и характер нагрузки, параллельная работа с другими источниками;

минимальные масса и габариты при растущей потребности увеличения установленной (расчётной) мощности;

высокие надёжность работы и КПД;

минимальные стоимость и эксплуатационные расходы.

В последние годы в автономной энергетике нашли применение весьма перспективные ЭМГ переменного тока - асинхронизированные синхронные генераторы (АСГ), представляющие собой синтез собственно электрической машины и силовых статических преобразователей электроэнергии.

АСГ могут устойчиво работать во всех требуемых по условиям эксплуатации режимах, в том числе и переменных частотах вращения ПД. При этом требования к приводам АСГ по точности стабилизации частоты вращения значительно снижены в сравнении с требованиями, предъявляемыми к приводам СГ. Области устойчивости АСГ, при прочих равных условиях, всегда больше областей устойчивости СГ, особенно в режимах глубокого потребления реактивной мощности.

Обмотка фазного ротора АСГ питается от преобразователя частоты током, изменяющимся с частотой, пропорциональной скольжению. При этом АСГ, являясь индуктивной нагрузкой для преобразователя частоты, существенно ослабляет токи высших гармоник преобразователя, а изменение частоты вращения ротора не приводит к изменению частоты вращения магнитного поля

и, соответственно, - частоты тока выходного напряжения генератора.

Форма кривой выходного напряжения АСГ искажена и отличается от синусоидальной, что обусловлено пространственной несинусоидальностью кривой поля в воздушном зазоре, несинусоидальностью тока возбуждения и сильными электромагнитными помехами из-за коммутаций полупроводниковых приборов преобразователя частоты.

Кроме того, АСГ имеет следующие недостатки: невозможность установки демпферных контуров на роторе; большая установленная масса; сложность системы управления (СУ) и, соответственно, пониженные значения показателей надёжности генератора в целом [24, 31, 45].

Перспективным бесконтактным ЭМГ является синхронный генератор с вращающимися выпрямителями (СГВВ). В отличие от традиционных генераторов, у которых ток в обмотку возбуждения подается через скользящий кольцевой щеточный контакт, в СГВВ питание обмотки возбуждения осуществляется от специального возбудителя, который обеспечивает бесконтактную передачу энергии от ротора к статорной обмотке генератора электромагнитным путем. При этом, на обмотку ротора передаётся электрическая энергия переменного тока и возбудитель питает обмотку возбуждения через установленный на роторе вращающийся выпрямитель. В качестве возбудителя могут использоваться вращающийся трансформатор, асинхронный или синхронный возбудитель.

Отечественной промышленностью освоен выпуск СГВВ, мощностью 10+2500 кВА, частотой вращения 750+1800 об/мин, имеющие КПД 0,82+0,95 и удельную массу 3,6+18 кг/кВт.

Общие недостатки СГВВ связаны с относительно сложной силовой электрической схемой и наличием на роторе обмоток, полупроводниковых приборов, защитных элементов, фильтров и т.п., что снижает надёжность его работы, ограничивает предельно допустимые значения частоты вращения ротора и температуры.

Широкие перспективы раскрываются перед бесконтактными синхронны-

ми генераторами с постоянными магнитами (СГПМ) и асинхронными генераторами с конденсаторным возбуждением (АГ).

СГПМ просты в конструкции, имеют высокий КПД, надёжное возбуждение, малоинерционны в переходных процессах, имеют хорошие выходные характеристики.

В настоящее время известно большое разнообразие конструкций СГПМ. Среди них следует отметить торцовую конструкцию (ротор с тангенциальным намагничиванием), которая помимо общих достоинств СГПМ имеет ещё и такие достоинства, как - жесткий и короткий ротор, выдерживающий высокие скорости вращения; небольшая масса вращающихся частей при достаточном моменте инерции (за счёт большего диаметра); простота и технологичность конструкции; удобство встраивания в конструкцию первичного двигателя (постоянные магниты (ПМ) рассредоточиваются на вращающихся частях приводного двигателя, а статор располагается рядом с ними).

Перспективным направлением*в создании СГПМ является промышленное освоение производства магнитотвердых материалов, а именно — интерметаллических соединений редкоземельных элементов с кобальтом, используемых для ПМ систем возбуждения СГПМ, размещаемых на роторе генератора.

Использование редкоземельных материалов улучшает МГП генераторов. Однако, сдерживающим фактором в применении указанных материалов является их относительно высокая стоимость.

В настоящее время основным материалом для магнитов систем возбуждения СГПМ служат металлокерамические сплавы типа альни, альнико и реже бариевые ферриты, механическая прочность которых в 3-тбраз выше литых роторов из магнитотвердых ферритов.

СГПМ обычного исполнения при интенсивном воздушном охлаждении, частотах вращения 8000 -і-12000 об/мин и мощностях 20+60 кВА имеют КПД 0,89-^0,91 и удельную массу 1,2+1,6 кг/кВт.

В США разработаны СГПМ, мощностью 110 кВА с удельной массой 0,15кг/кВА.

Одно из перспективных направлений в разработке бесконтактных генераторов электроэнергии связано с отказом от традиционного выполнения электрической машины в виде самостоятельного конструктивного агрегата. Так, например, ПМ СГПМ могут размещаться непосредственно на валу компрессора приводного двигателя, а якорь размещается на корпусе двигателя агрегата в наиболее удобном для этой цели месте. По расчетным данным подобный СГПМ при мощностях 60+120 кВА, частоте вращения 6000 об/мин и канальном охлаждении якоря, будет иметь удельную массу не более 0,3 кг/кВА.

Такая компоновочная схема СГПМ является перспективной, целесообразной и экономически обоснованной.

При сравнении СГПМ с СГ с электромагнитным возбуждением, важной особенностью является — сложность регулирования и стабилизации выходного напряжения.

Один из возможных способов стабилизации напряжения СГПМ'- это вве- *- ! дение во внешнюю электрическую цепь генератора ёмкостных элементов, способствующих появлению продольно намагничивающей реакции якоря.

Конденсаторы, обеспечивающие компенсацию реактивной мощности нагрузки, включаются параллельно с нагрузкой или через трансформатор, который позволяет уменьшить массу конденсатора за счет увеличения их рабочего напряжения и снижения тока.

Эффективным способом стабилизации напряжения СГПМ является* использование в его конструкции дополнительной подмагничивающей обмотки постоянного тока, которая изменяет степень насыщения стального магнитопровода и изменяет, по отношению к постоянному магниту, магнитную проводимость внешнего магнитопровода. Дополнительная обмотка укладывается в те же пазы статора генератора, что и основная обмотка. Однако, этот способ не обеспечивает стабилизацию частоты генерируемого напряжения, что важно, к

примеру, для ВЭС, в которой; частота вращения ветроколеса, изменяется в

широких пределах.

Применение непосредственного преобразователя частоты (НИЧ) при совместной' работе с СГПМ позволит создавать высокоэффективные системы, стабилизации как напряжения, так и частоты-.СГПМ'..

Теоретические исследования и практический; опыт России и зарубежья, показывают перспективы применения'самовозбуждающихся асинхронных генераторов (АГ) в качестве АИЭ¹ средней-мощности (до; 200 кВт) [11, 13, 15; 37, 80,81,95]._;

Долгое время применение АГ сдерживалось В; связш с отсутствием малогабаритных силовых конденсаторов, которые необходимы для возбуждения генераторов; и компенсации' реактивной мощности нагрузки; а так же из-за сложности стабилизации выходногонапряжения.

Конденсаторы,, разработанные в последние годы, имеют удельную массу не превышающую 0,1 кг/кВА: С развитием устройств бесконтактного управле-, ния ёмкостью, с использованием-полупроводниковых элементов и интегральных микросхем практически снимаются ограничения по использованию АГ в стабилизированных по напряжению АИЭ.

Целесообразно рассмотреть особенности работы и основные преимущества АГ в сравнении с бесконтактными СГ.

При вращении ротора АГ, например, от ветроколеса (ВК) в обмотке статора; потоком остаточного магнетизма, индуцируется остаточная ЭДС Е_ост (рис. 1.3), создающая в конденсаторах ток 1_С.

Этот ток, протекая по обмотке статора, усиливает его магнитный поток, в результате чего индуцируемая в генераторе ЭДС Е_Г = Up, токи-: конденсаторов увеличиваются, и таким образом, обеспечивается самовозбуждение АГ..

Иногда начало процесса самовозбуждения АГ обеспечивается путем, разряда на обмотку статора предварительно заряженной конденсаторной .батареи;

Для того, чтобы ток конденсаторов /_с обеспечивал при переходном про-

27 процессе, подмагничивание АГ необходимо, чтобы выполнялось условие

U_r-U_c>0. (1.1)

J^ocm ІС I

а) б)

)

Рисунок 1.3 - Схема АИЭ на базе ВК и АГ (а), характеристика холостого хода АГ и вольтамперная характеристика конденсаторов (б)

Пока напряжение генератора U_r не станет равным напряжению на конденсаторах Uc, при самовозбуждении АГ, продолжается переходный процесс, (рис. 1.3, б до точки А), т.е. пока вольтамперная характеристика (ВАХ) АГ не пересечется с ВАХ конденсаторной батареи.

При уменьшении сопротивления нагрузки Z„ ВАХ АГ опускается (пунктирная кривая рис. 1.3,6), а ВАХ конденсаторов будет поворачиваться коси ординат (пунктирная прямая рис. 1.3, б). Точка А будет смещаться в положение точки В и, соответственно, напряжение AT Ua будет уменьшаться до значения Uв (рис. 1.3, б.). В данном случае, чтобы получить требуемое напряже-

ниє, ёмкость конденсаторов должна быть увеличена, чем компенсируется реактивная энергия, потребляемая нагрузкой.

Чтобы определить удельную массу АГ, который предназначен для работы с автономной нагрузкой, необходимо учесть как массу генератора, так и массу конденсаторного блока. Ёмкость конденсаторов, обеспечивающих самовозбуждение генератора на холостом ходу и компенсацию реактивной мощности нагрузки, в общем случае, определяется по формуле:

^{С =} ow тт ² ' С¹-²)

где Р_н - мощность, отдаваемая генератором; U_c - напряжение на конденсаторах; /- частота тока; ср _г и ср_н - углы сдвига фаз между напряжениями и токами генератора и нагрузки; m - число фаз.

Мощность конденсатора АГ можно определить по формуле

Q_c=^ = 2nfmCU_c². ₍₁.з)

На рис. 1.4 представлены зависимости ёмкости С блока конденсаторных батарей и их массы Мс от мощности Р АГ при частотах генерируемого напряжения 50, 200, 400 и 800 Гц, соответственно. Как видно из рис. 1.4, с повышением частоты генерируемого напряжения значительно уменьшается масса конденсаторов АГ,. Так для Р = 50 кВт при частоте /= 50 Гц масса конденсаторов М_с*17кг, а при /= 800 Гц - М_с «2 кг. Кроме того, с учетом выражения (1.2) и рис. 1.5 можно сделать вывод о том, что ёмкость конденсаторных батарей АГ и соответственно их масса зависят и от коэффициента мощности нагрузки. В общем случае для мощности АГ находящейся в пределах 10 -

С,мкФ

Рисунок 1.4 -Зависимости ёмкости конденсаторных батарей и их массы от мощности АГ . Тип конденсаторов К75 пои coso„ = 0.8

С мкФ j 2

0 50 100 150 Р, кВт

Рисунок 1.5 - Зависимости ёмкости конденсаторов АГ серии К75 от значений коэффициента мощности нагрузки. Для cos(p_H = 0,6: прямая 1 соответствует^ 400 Гц, прямая 2-/= 800 Гц; cosH = 0,8: прямая 2-/=400 Гц, прямая 3 —/= 800 Гц; coscp_H =1,0: прямая 3 -/= 400 Гц, прямая 4 -/= 800 Гц

50 кВт и п > 3000 об/мин удельная масса генератора не превышает 2,5 кг/кВт, а удельная масса конденсаторов при /= 400 Гц т_с &0,05 кг/кВт.

Таким образом, полная удельная масса АГ, с приводом от ВК, имеет порядок шаг =1 — 1,1 кг/кВт, что позволяет сделать вывод о хороших удельных характеристиках генератора. Таким образом, полная удельная масса АГ (с учётом массы конденсаторов возбуждения) имеет порядок 0,5 - 0,8 кг/кВт. При этом КПД АГ находится в пределах 0,91 - 0,93.

Принципы и технические решения регуляторов напряжения АГ аналогичны с СГПМ, т.е. стабилизация напряжения осуществляется за счёт регулирования реактивной мощности, поступающей в АГ от конденсаторов, схема подключения которых к обмоткам генератора приведена на рис. 1.3 а. Изменение реактивной мощности конденсаторов осуществляется за счёт изменения реактивного тока, протекающего через конденсаторы, пропорционально изменению напряжения. Величина реактивного тока изменяется с изменением времени открытого состояния силовых полупроводниковых ключей, которые к конденсаторам подключаются последовательно или параллельно.

Широкий диапазон требований потребителей электроэнергии обуславливает многообразие вариантов структурных схем АСЭ. Практический интерес представляют три структурно-схемных решения АСЭ автономных источников электроэнергии (АИЭ), которые выполнены с использованием ВЭС и АГ (рис. 1.6).

В схемах рис. 1.6 применяются АБ, предназначенные для обеспечения бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей.

В схеме, рис. 1.6, а, АИЭ является источником напряжения постоянного тока. Здесь функции стабилизации напряжения выполняет трёхфазная схема управляемого выпрямителя В. Применяемые в АСЭ конверторы с промежуточным высокочастотным преобразованием К1 и К2 имеют хорошие показатели удельной массы и качества выходного напряжения. Целесообразность применения рассмотренной схемы, с точки зрения основных критериев её эффек-

Kl

_a

BK

a)

АИЭ1

И

fi,U,

ШГП, f_h U j

6)

mrn,f₂,Uj

в)

Рисунок 1.6 -АИЭ - автономные источники электроэнергии; ВК - ветроколесо; АГ - асинхронный генератор; БВ и БК - блоки конденсаторов возбуждения и компенсации реактивной мощности нагрузки соответственно; ШПГ - шина гарантированного питания; АБ - аккумуляторная батарея; К - конверторы; И - инвертор; НПЧ - непосредственный преобразователь частоты; В — выпрямители; 1...4 — выводы для подключения нагрузки

тивности (КПД и массогабаритных показателей), будет в том случае, когда потребляемая энергия постоянного тока будет составлять 70% и более от установленной мощности АИЭ.

АИЭ, рисунок 1.6,6, является источником напряжения переменного тока промышленной частоты. В схеме АИЭ отсутствует блок конденсаторов обеспечивающий компенсацию реактивной мощности нагрузки так как НПЧ выполняет функции, как стабилизации напряжения, так и частоты.

Компенсация реактивной мощности нагрузки осуществляется за счёт изменения угла сдвига фаз на входе НПЧ с искусственной коммутацией силовых вентилей. Критерии эффективности АСЭ повышаются, когда потребляемая энергия переменного тока составляет основную долю от её установленной мощности.

АИЭ, рис. 1.6, в, является источником напряжения переменного тока повышенной частоты. Блоки компенсации БК1 и БК2 кроме функции обеспечения компенсации реактивной мощности нагрузки выполняют функции входных фильтров ПЭ. Повышенная частота генерируемого напряжения позволяет значительно улучшить МГП выпрямителей, улучшить качество напряжения постоянного тока и быстродействие систем защиты и стабилизации параметров электроэнергии, как преобразователей, так и АИЭ.

Основной недостаток схем АИЭ рис. 1.6, (б, е) - это не реализовано техническое решение по обеспечению гарантированного электроснабжения потребителей электроэнергии переменного тока. Схемы АИЭ на рис. 1.6, {а, б) имеют ниже КПД и худшие МГП в сравнении со схемой АИЭ на рис. 1.6, (в). Однако это не является основными аргументами, ради которых необходимо отказываться от тех или иных рассмотренных технических решений АИЭ. Здесь определяющими являются критерии эффективности АСЭ в целом, определяемые требованиями потребителей и, прежде всего, - к качеству электроэнергии, непрерывности электроснабжения и мощности потребляемой электроэнергии на постоянном и переменном токе. Современные системы регулирования напря-

33 '

жения АГ обеспечивают стабильное значение выходного напряжения даже при значительных изменениях частоты вращения приводного двигателя (1: 2). Кроме того, AF имеют следующие основные преимущества в сравнении с СГ [8, 11, 31,38,90}:

- при КЗ в цепи нагрузки происходит развозбуждение AF, что не требует установки дополнительной защиты генератора; .

.-''. - при работе АГ на несимметричную нагрузку короткозамкнутая стержневая система магнитосимметричного ротора выполняет роль полной демпферной, обмотки^ вследствие чего качество электроэнергии вырабатываемой АГ, обес-печиваетсяша достаточно-высоком уровне и даже в несимметричных режимах: нагрузки.

АГ повышенной частоты, у которых увеличение частоты тока достигнуто: за счёт увеличения частоты вращения,ротора, более устойчиво возбуждаются после'потери возбуждения; Кроме того, самовозбуждение таких генераторов происходит даже при наличии;определенной: нагрузки, подключенной к зажимам генератора:.

Включение на параллельную работу СГ - сложная и ответственная операция, требующая* одинаковый порядок чередования фаз, равенство напряжений на зажимах генераторов и частоты вырабатываемого тока. Если разность вращения валов, приводных двигателей достаточно велика, то даже при наличии большого синхронизирующего момента вращающийся ротор может, не втянуться в синхронизм в первом (после включения) цикле качаний без проворота. Толчки уравнительного тока и уравнительной мощности сопровождаются провалами напряжений и могут оказать отрицательное воздействие, как на работу самих генераторов, так и на работу потребителей;, а иногда привести к нарушению устойчивости и выпадении СГ из синхронизма.

В то же' время^ включение. АГ такойіже мощности на параллельную работу, носит устойчивый, характер и не требует сложной дополнительной аппаратуры, а синхронизация генераторов сводится только к выравниванию их час-

тот и напряжений. Даже при значительных рассогласованиях частот вращения генераторов в системе устанавливается частота тока, равная среднему значению частот токов генераторов, включенных на параллельную работу. При этом, конденсаторы возбуждения играют роль фильтров и способствуют исчезновению биений напряжений и длительных переходных процессов после включения на параллельную работу.

В многоагрегатных системах простыми и надёжными структурно-схемными решениями возможно оптимизировать систему по МГП, ресурсу, надёжности и по другим технико-экономическим показателям. Эта возможность обусловлена тем, что с одной стороны, блок возбуждения АГ на холостом ходу может быть функционально разобщён с блоком компенсации реактивной мощности нагрузки, а с другой стороны, эти блоки простыми переключениями могут быть подключены к любому АГ многоагрегатной АСЭ, резервируя друг друга.

Таким образом, широкие перспективы раскрываются перед бесконтактными генераторами электроэнергии переменного тока - АГ и СГПМ, обладающими повышенной надёжностью, высокими динамическими качествами, малыми массами и габаритными размерами за счёт повышенных механических, электромагнитных и тепловых нагрузок, возможностью работать в нестандартных окружающих условиях.

Поэтому их значимость в электроэнергетике быстро возрастает. Существенно улучшить характеристики рассмотренных генераторов можно за счёт применения систем интенсивного охлаждения, новых материалов (на основе редкоземельных материалов, высокопрочных сплавов, сверхпроводников), бесконтактных опор в виде магнитных и газовых подшипников.

1. 3 Технические решения стабилизаторов параметров электрической энергии и особенности их работы

Внедрение в производство энергосберегающих технологий связано с ис-

следованием и разработкой генераторных комплексов (ГК) переменного тока.

Различные варианты таких ГК на базе АГ и СГ работают в составе энергетических систем и характеризуются как переменной, в общем случае, частотой вращения вала генератора, так и, меняющейся по величине и характеру, нагрузкой. Требования, предъявляемые к ГК по обеспечению качества вырабатываемой электроэнергии (частоты/1 и величины напряжения U_c) должны соблюдаться во всех режимах его работы. Среди них: автономный, работа параллельно с другими ГК, работа на сеть «бесконечной» мощности.

Стабилизацию параметров, вырабатываемой электроэнергии ГК можно обеспечить:

а) механическим способом (на основе редукторных передач, дифферен
циальных механизмов и др.);

б) электрическим способом (с помощью статических преобразователей).
Первый способ имеет низкий КПД, обусловленный потерями энергии в

самой механической передаче. Второй - обеспечивает более высокий КПД генерирования и к тому же имеет лучшие показатели вырабатываемой электроэнергии в динамике. В этом случае ГК может быть выполнен на базе АГ с преобразователем частоты (ПЧ) в роторе (машина двойного питания (МДП)), и по схеме СГ-ПЧ в статоре. ГК на базе МДП имеет два канала генерирования мощности - через статор и ротор АГ. При этом ПЧ рассчитан на передачу только энергии скольжения АГ, т. е. его мощность пропорциональна отклонению частоты вращения вала генератора, от синхронной частоты [5, 66, 72].

Вариант ГК по схеме СГ-ПЧ в статоре имеет один канал генерирования энергии - через статор СГ, поэтому мощность ПЧ в статоре альтернативного ГК на базе СГ рассчитана на передачу всей мощности генератора. Это увеличивает капитальные затраты. Автономный ГК по схеме МДП показан на рис. 1.7.

Для стабилизации параметров вырабатываемой электроэнергии (f_c, U_c) ГК, который работает в автономном режиме, необходимо обеспечить баланс активной и реактивной мощностей между ГК и нагрузкой. Баланс активной мощ-

ности поддерживается в МДП-генераторе с помощью ПЧ. Баланс реактивной мощности обеспечивается как за счёт управления ПЧ, так и с помощью дополнительных источников реактивной мощности.

U_c = const f_с—const

Рисунок 1.7- Структурная схема автономного МДП-генератора

В ГК на основе МДП потребителями реактивной мощности являются АГ (Qat)-, ПЧ (Qwi) и нагрузка (?#) Причем при изменении режима работы автономной системы реактивная мощность Q_Ar остается практически неизменной, а Qii4 и Q_H изменяются. В связи с этим, постоянную составляющую Qat целесообразно обеспечивать за счет использования нерегулируемых по величине конденсаторных батарей (Св), a Qu4 и Qh обеспечивать регулируемым источником реактивной мощности (ИРМ).

На рис. 1.8 представлены зависимости минимальной требуемой величины

Q-rfgs*^ ё.йр

Рисунок 1.8 - Зависимость минимальной требуемой мощности ИРМ от активной мощности нагрузки Qmpm ⁼АРн) при работе со скольжением s = 0,25 и cos ц> „ = 0,7

источника реактивной мощности для работы автономного МДП-генератора с различными типами ПЧ, отличающимися как по возможности фазового регулирования тока (напряжения) в роторе АГ, так и по его гармоническому составу. Из анализа зависимостей Оцрм ⁼А?н) следует, что наибольшие значения источника реактивной мощности соответствуют варианту МДП с классическим непосредственным преобразователем частоты. При этом источник реактивной мощности является необходимым звеном ГК во всем диапазоне мощностей нагрузок, когда потребителями реактивной энергии являются как АГ, так и преобразователь. В варианте с широтно-импульсной модуляцией (ТІТИМ) — преобразователя частоты, установленная мощность ИРМ имеет минимальное значение, что обусловлено энергетическими и регулировочными показателями преобразователя (cos ф„_ч =1).

Причем, в диапазоне мощностей нагрузки от 0 до 80% Р_н при s = 0,25 и cos ф„ = 0,7, МДП-генератор обеспечивает автономный режим работы без ИРМ, т. к. генерирование требуемой реактивной мощности в нагрузку (Q_H) осуществляется через статор АГ, а ПЧ её практически не потребляет (Опч ~ 0). Требуемая мощность ИРМ для варианта машина двойного питания - генератор с НПЧ больше, чем в первом, но меньше, чем во втором варианте ГК. Это связано с ограниченными возможностями по регулированию фазы тока (напряжения) в роторе АГ и потреблением реактивной мощности преобразователем частоты в данном варианте ГК. Оценка коэффициента нелинейных искажений К_и в автономной сети проведена на основе анализа электромагнитных процессов в МДП-генератор. Форма тока АГ для варианта МДП с ШИМ-ПЧ - синусоидальная, а для двух рассмотренных вариантов МДП с НПЧ и "классическим" НПЧ -несинусоидальная. Гармонический состав тока в роторе АГ зависит как от индуктивного сопротивления сглаживающего дросселя ПЧ X_dr, так и от режима работы ГК (нагрузки, частоты вращения вала генератора). На рис. 1.9 представлены зависимости коэффициента нелинейных искажений в автономной сети К_н от нагрузки.

Наибольшие искажения напряжения соответствуют варианту ГК с НПЧ. Вариант автономного МДП - генератора на базе "классического" НПЧ отличается меньшими искажениями, что связано с большей (по сравнению с вариантом на базе НПЧ) мощностью источника реактивной мощности, выполняющей к тому же функцию фильтра высших гармоник. Оценка энергетических показателей автономного МДП - генератора проведена на основе коэффициента потерь

К_р = Р _е / Р„,

где: Р_е - суммарные электрические потери в МДП; Р_н - мощность нагрузки.

Из представленных на рис. 1.9 и рис. 1.10 зависимостей К_р = f(P„) следует, что максимальные значения К_н соответствуют варианту МДП - генератора с "классическим" НПЧ. Использование токового НПЧ в составе МДП - генератора приводит к снижению коэффициента К„. Минимальные потери (К_н) соответствуют варианту с ШИМ-ПЧ. Расчёты проводились с учётом минимально требуемой величины источника реактивной мощности для каждого из вариантов МДП. Зависимости К_р = ДР_Н) характеризуют не только тепловое состояние МДП, но и используются при выборе мощности двигателя МДП - генератора (турбины, дизеля и др.). Данные расчёты проводились для АГ с фазным ротором.

Основные трудности при разработке систем автономного электроснабжения связаны с определением диапазона оптимальных значений критериев её эффективности. В то же время, именно этот момент является ключевым, поскольку от правильности выбора этого диапазона зависят эксплуатационно-технические характеристики будущей АСЭ [2, 16, 19, 36, 45, 56, 117].

Интересным является направление введение общего экономического критерия АСЭ, в котором все частные критерии выражаются с помощью стоимостных эквивалентов или соответствующих затрат. В этом случае оптимизация АСЭ может проводиться на достаточно строгой основе. Коле-

%

"классический" НПЧ

Р„, Вт

О 2-Ю⁴ 4*10⁴ 6*10⁴ 8-Ю⁴ 1-Ю⁵ 1.2*10⁵ 1.4-1G⁵ 1.6*1(1

Рисунок 1.9- Зависимость коэффициента нелинейных искажений (К_н) от мощности преобразователя (/*„).

р, % 1-

шим-пч

О 2-Ю⁴ 4*Ю⁴ 6-Ю⁴ 8-Ю⁴ 1-Ю⁵ t.2*10⁵ 1.4-Ю⁵ 1.6*10⁵

Р„,Вт

Рисунок 1.10 — Зависимость коэффициента потерь (К_р) от мощности преобразователя (Р_н).

бания стоимостных критериев в настоящих экономических условиях позволяют использовать такой подход в весьма ограниченных случаях.

Перспективным является направление применения бесконтактных СГПМ в АСЭ, в том числе в составе ВЭС и МГЭС.

Один из вариантов схемы стабилизации напряжения, в конструкции которого имеется обмотка подмагничивания, приведён на рис. 1.11. В состав регулятора входят: измерительный элемент ИЭ, состоящий из схемы выпрямления, регулировочного реостата R_p, конденсаторного фильтра С и стабилитрона VD1, выполняющего функции источника опорного напряжения; исполнительный орган Ж), в качестве которого используется обмотка подмагничивания ОП и выпрямитель на диодах VD2 и VD3 с трансформатором напряжения TV; усилитель У, выполненный на базе магнитного усилителя МУ с рабочей обмоткой, W_p и обмоткой управления W_y [24, 39, 60].

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. В измерительном элементе ИЭ происходит сравнение напряжения конденсатора С, которое пропорционально напряжению генератора с опорным напряжением стабилитрона VD1. Напряжение на выходе измерительного элемента определяется, как разность двух напряжений

и_Иэ= U_C-U_VD1. (1.3)

Когда величина напряжения U_c > Uvdu ^то в обмотке управления магнитного усилителя МУ увеличится ток управления 1_у и увеличится значение тока в рабочей обмотке усилителя. Следовательно, в обмотке подмагничивания также произойдет увеличение тока. При этом магнитная проницаемость спинки статора и рабочий магнитный поток генератора уменьшаются, соответственно уменьшается и напряжение генератора G до номинального зна-

G

₊

_єн-

_й-

_{Ж ^ ж}

_л

_и.

ИЭ

Рисунок 1.11 - Схема стабилизации напряжения СГПМ

/

чения. Если же под действием нагрузки напряжение СГПМ уменьшается, то ток в обмотке подмагничивания ОП будет автоматически уменьшаться, а напряжение, генератора будет увеличиваться.

Недостатком рассмотренной схемы стабилизации-напряжения являются низкие показатели КПД, надёжности и повышенные массогабаритные показатели.

Недостатком рассмотренной схемы стабилизации напряжения является низкие, показатели КПД, надёжности и повышенные массогабаритные показатели.

Вариант функциональной схемы - стабилизатора напряжения переменного тока, выполненного по принципу коммутации тиристорами выводов от статорной обмотки генератора, приведен на рис. 1.12, а. (На рисунке приведена функциональная схема управления напряжением одной фазы генератора).

Стабилизация напряжения в схеме осуществляется посредством изменения угла а, который определяет момент переключения нагрузки с вывода, соответствующего напряжению иі_вьіх, на вывод с более высоким напряжением М2«« (рис. 1.12, б) [92, 94].

Управляющие импульсы на тиристоры VS1 — VS4 поступают от формирователей импульсов ФИ1 - ФИ4. Их синхронизация осуществляется входным устройством В У. При этом моменты формирования управляющих импульсов тиристоров VS1 и VS2 жёстко связаны с входным напряжением и_вх и соответствуют прохождению его через нулевые значения (0, ж,2ти...).

В то же время управляющие импульсы тиристоров VS3 и VS4 сдвигаются фазосдвигающим устройством ФСУ на угол а относительно этих моментов.

Сигналом AU, автоматически, производится изменение угла а, поступающим от датчика напряжения ДН через автоматический регулятор напряжения. АРН.

_и-

—

_и,

2вых

1выхх

VS3

—

VS4 VS1

і— VS2

-г U_m

Z„

к VS1, VS2, VS3, VS4

In

"ж—ж

% ж

-%—ж

АРН

6)

Рисунок 1.12-Стабилизатор напряжения переменного тока:

а — функциональная схема; б - диаграммы напряжений, поясняющие работу системы управления

Одним из перспективных вариантов стабилизации напряжения АИЭ является применение НПЧ.

Однако, в настоящее время НПЧ не нашли широкого применения в АСЭ. Это объясняется тем, что НПЧ должны реализовывать большой объём логических операций [66, 84, 115].

В частности - контролировать полярность выходного тока для обеспечения естественной коммутации силовых вентилей преобразователя частоты (НПЧЕ), как показано на рис. 1.13. Это значительно усложняет их систему управления (СУ) и соответственно понижает надёжность работы НПЧ в целом.

Однако, как известно, НПЧЕ кроме преобразования частоты напряжения источника питания, могут осуществлять функции его стабилизации. Кроме того, НПЧ с искусственной коммутацией силовых вентилей (НПЧИ) обладают способностью изменять угол сдвига фаз на входе преобразователя, не зависимо от величины и характера фазового угла нагрузки. На рис. 1.13 показана структурная схема трёхфазно - однофазного НПЧЕ. Его силовая часть содержит два вентильных комплекта.

Тиристоры вентильных комплектов соединены по трёхфазной мостовой схеме.

Источником ведущего синусоидального сигнала щг, требуемой частоты выходного напряжения преобразователя - является задающий генератор ЗГ. Регулировка напряжения происходит за счёт сложения в сумматоре С сигнала Ли (который поступает, от измерителя отклонения напряжения ИО и является обратно пропорциональным по величине к напряжению на нагрузке и_н) с сигналом щг- На первые входы компараторов К1 и К2 поступает результирующий сигнал с выхода сумматора. На их вторые входы - поступают косинусные синхронизирующие кривые положительного и отрицательного типов от блока синхронизации БС, который является источником опорного сигнала. Управляющие сигналы и_у1 и и_У2 на выходе компараторов формируются в том

Рисунок 1.13 - Структурная схема системы управления НПЧЕ

случае, когда ведущий и опорный сигналы равны.

Для обеспечения соответственной коммутации силовых вентелей НПЧЕ импульсы управления, в зависимости от полярности тока нагрузки г_№ подаются на соответствующие управляющие электроды силовых вентелей преобразователя через логические элементы И1 и И2 и распределители импульсов РИ1 и РИ2. При положительной (отрицательной) полярности тока нагрузки на одном из выходов датчика тока ДТ формируется сигнал і„ (і₀), по которому срабатывает логический элемент И1 (И2), и на выходе НПЧЕ формируется желаемая составляющая напряжения [50].

Таким образом, способность НПЧ одновременно выполнять две функции стабилизировать напряжение и частоту тока, а также с учётом ежегодного улучшения технических характеристик полупроводниковых приборов, делает их, в настоящее время, конкурентоспособными и востребованными.

/

Выводы по первой главе и постановка задач исследования

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

9. Экономическое и техническое развитие современной сферы производства России, как впрочем, и всего мира, требует поиска, разработки и внедрения новых методов и технических средств по улучшению качества и обеспечения бесперебойной поставки электрической энергии, получаемой всевозможными потребителями.

10. В то же время, несмотря на огромный научный и производственный потенциал России и зарубежья, решающий данную проблему, с каждым годом растёт ущерб от перерывов в электроснабжении и снижении качества вырабатываемой электроэнергии. Естественно, уровень ущерба при этом в значительной степени зависит от вида производства и его масштабов.

Однако, в любом случае ущерб имеет огромную величину, а потому вопросы разработки способов и устройств по обеспечению надлежащего качества электроэнергии систем электроснабжения, в том числе - автономных, весьма актуальны и требуют своего решения.

3. Одним из эффективных путей повышения качества электроэнергии и повышения надёжности электроснабжения потребителей является применение автономной и бесперебойной системы электроснабжения, являющейся, как известно, подсистемой единой электрической сети. В составе автономных систем электроснабжения должны применяться не только дизельные и газотурбинные электростанции, но и возобновляемые источники электроэнергии.

4. При разработке АСЭ, появляется необходимость решения ряда важных научно-технических задач, связанных с разработкой эффективных стабилизаторов параметров электроэнергии, с методикой определения оптимальных структур АСЭ, обеспечивающих требуемые, на современном этапе, эксплуатационно-технические показатели: показатели качества электроэнергии, надёжности, КПД и электромагнитной совместимости.

Целью диссертационной работы является: улучшение технических характеристик стабилизаторов параметров электроэнергии источников автономных систем электроснабжения.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать функциональные схемы стабилизаторов напряжения и частоты для генераторов АСЭ.

2. Исследовать способы борьбы с электромагнитными помехами.

3. Провести расчёт показателей качества выходного напряжения стабилизатора, выполненного на непосредственном преобразователе частоты.

4. Разработать и исследовать математическую модель системы «Генера-тор-НПЧ».

5. Разработать и исследовать математическую модель стабилизатора напряжения, выполненного на оптосимисторах.

6. Разработать методику упрощённого расчёта массогабаритных показателей, КПД и показателей надёжности стабилизаторов.

:'.; . ;_ . so -

2 РАЗРАБОТКА СТАБИЛИЗАТОРОВ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

2.1 Разработка стабилизатора напряжения, выполнен ного на опто-симистррах

Известные стабилизаторы напряжения переменного тока, выполненные на тиристорах, содержат трансформатор, встречно-параллельно включённые , тиристорные: ключи: для бесконтактного переключения ответвлений трансформатора и систему управления стабилизатором /10, 32, 50/.

Для улучшения показателей надёжности стабилизатора предлагаем в составе схемы использовать оптосимистор, подключённый ко вторичной обмотке трансформатора по схеме, приведённой на рис.'2.1 !,Вторичной обмоткой трансформатора может быть статорная обмотка генератора.; ;

Стабилизатор напряжения; переменного тока содержит выводы однофазного трансформатора Т, к выводам первичной'обмотки которого^ подключается j источник электроэнергии. Первый; вывод 1 вторичной обмотки трансформатора, подключается к первому выводу стабилизатора напряжения,, к которому, в свою очередь, подключается и нагрузка. Второй и третий выводы вторичной обмотки 2 и 3, через оптосимисторы VS1 и VS2 соединены со вторым выводом стабилизатора, предназначенным также для подключения нагрузки. Система управления СУ стабилизатором напряжения переменного тока содержит блок питания БП, который первым и вторым входом подключен к источнику переменного тока. Первый вывод блока питания БП соединён с входом нуль-органа НО, выход которого соединён с входом генератора пилообразного напряжения ГПН и входом первого формирователя импульсов ФИ1. Второй же вывод блока питания БП соединён с первым входом компаратора,К, второй вход которого, соединён с выходом генератора пилообразного напряжения ГПН. Выход компаратора К, соединен с входом второго формирователя импульсов ФИ2, при

w„

Рисунок 2.1 - Функциональная схема стабилизатора напряжения

этом выходы первого ФИ1 и второго ФИ2 формирователей импульсовї соединены с управляющими входами оптосимисторов - VSI'.h VS2 соответственно.

На рис. 2.2 показаны диаграммы напряжений,.поясняющие принцип работы стабилизатора напряжения переменного тока.

Стабилизатор напряжения, переменного тока работает следующим образом. В номинальном режиме работы напряжение, источника, питания и_вх (рис. 2.2, а) подключается к выводам первичной обмотки трансформатора Т и ко входу блока питания БП системы управления-GYl (рис. 2:1). С первого входа блока питания БП сигнал синусоидальной формы поступает на вход нуль-органа НО, на выходе которого формируются импульсы, синхронные с нулевыми^ значениями напряжения источника питания и_вх (рис. 2.2, б): Синхронизирующие импульсы, через первый; формирователь импульсов ФИ 1, поступают на упт равляющий вход оптосимистора VS1. На выходе стабилизатора формируется напряжение U]₂ (рис. 2.2, д); Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения ГГГН;, на выходе которого формируется опорный сигнал и₀с пилообразной формы (рис. 2.2, в), который поступает на первый вход компаратора К (рис. 2.1); На второй,вход компаратора К поступает ведущий сигнал u_Bci напряжения постоянного тока (рис.2.2,в), который пропорционален напряжению источника питания переменного тока. Когда величина опорного сигнала меньше,: чем ведущего т.е., когда и₀с < Щс\ на выходе компаратора К формируются управляющие импульсы (рис. 2.2, г), которые через формирователь импульсов управления ФИ2 поступают на управляющий вход оптосимистора VS2 (рис. 2.1). Оптосимистор VS2 включается, это приводит к естественной коммутации (закрытию) оптосимистора VS1, а на выходных выводах стабилизатора формируется напряжение 1 (рис.2.2, д). В результате, при: поочередной работе оптосимисторов VS1 и VS2, на выходе стабилизатора будет непрерывно формироваться . выходное напряжение и_выхі (рис; 2.2, д). Если, например, напряжение источника'питания.уменьшится; тогда уменьшится величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. и_Вс2^<

Рисунок 2.2 - Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы стабилизатора напряжения

Ubci (рис. 2.2, e). Угол управления оптосимистором VS2 уменьшится (а₂ < а_ь рис. 2, г, ж), напряжение на выходных выводах стабилизатора увеличится u_{BbIX 2} > и_вых і (рис. 2.2, з).

Предложенное техническое решение стабилизатора напряжения на опто-симисторах позволяет улучшить показатели его надёжности и КПД.

По рассмотренному принципу работы однофазного стабилизатора, разработана схема трёхфазного стабилизатора напряжения, приведенная на рис. 2.3.

Стабилизатор трёхфазного напряжения содержит трёхфазный трансформатор Т, выводы первичных обмоток которого служат для подключения к источнику трёхфазного напряжения переменного тока (на рис. 2.3 не показано), каждая из вторичных обмоток трансформатора содержит по три ответвления. Начало обмоток, А2, В2, С2 - средние выводы и Al, Bl, С1 - концы вторичных обмоток, причём начала вторичных обмоток объединены и соединены с первым входом блока питания БП, средние выводы А2, В2, С2 и концы вторичных обмоток А1, В1, С1 через блоки стабилизации напряжения БСН1, БСН2 и БСНЗ подключены к выводам А, В и С, для подключения нагрузки стабилизатора, выходы блока питания БП соединены с блоками стабилизации напряжения БСН1, БСН2 и БСНЗ, каждый из которых содержит первый и второй опто-симисторы VS1 и VS2, нуль-орган НО, генератор пилообразного напряжения ГПН, компаратор К, первый и второй формирователи импульсов ФИ1 и ФИ2, соответственно.

Стабилизатор трёхфазного напряжения работает следующим образом. К выводам первичной обмотки трёхфазного трансформатора Т (на рис. 2.3 не показано) подключается источник напряжения. В результате, на выводах А, В и С блоков стабилизации БСН1, БСН2 и БСНЗ, формируется симметричная трёхфазная система напряжений переменного тока.

Использование в каждой фазе вторичных обмоток трансформатора, блоков стабилизации напряжения, содержащих по два оптосимистора и упрощённую систему управления, выгодно отличает предлагаемый стабилизатор трёх-

Hrvy>r\__»

Рисунок 2.3 - Функциональная схема трёхфазного стабилизатора напряжения автономного генератора электроэнергии

фазного напряжения от известного, так как повышается его надёжность работы и КПД-, а так же позволяет повышать его показатели надёжности и КПД в сравнении* со стабилизаторами, выполненными на тиристорах. Надёжность повышается не только за счёт улучшенных технических характеристик оптосимис-торов, но и за счёт упрощённой системы управления стабилизатором.

2.2 Разработка стабилизатора» параметров напряжения и частоты-на базе НПЧ

Известные стабилизаторы напряжения и частоты, выполненные на НПЧ имеют ряд недостатков. Симметрия высокочастотного напряжения, источника электроэнергии, а такжеего колебания, приводят к потере управляемости, снижению устойчивости и надёжности работы, НПЧ'. Кроме того, известные стабилизаторы имеют оптимально низкие показатели надёжности-и КПД¹.

На рис. 2.4 представлена функциональная .схема непосредственного трёхфазного преобразователя частоты [83].

Стабилизация напряжения осуществляется за счёт изменения угла управления оптосимисторами. Для стабилизации частоты и напряжения,разработана схема, выполненная на НПЧ, новизна технического решения которого, подтверждена патентом РФ (рис. 2.4). Применение в составе системы управления НПЧ однофазно-трёхфазного трансформатора с вращающимся магнитным полем (ТВМП) и дросселя с управляющей обмоткой (ДУ), повышает эффективность его работы в несимметричных режимах и колебаниях напряжения автономного генератора.

Работа¹ блока косинусной синхронизации БКС, который является ^ источником опорного сигнала, синхронизирована с одной фазой напряжения источника .питания через ТВМП, а дроссель с управляющей обмоткой ДУ обеспечивает его стабильное значение в случаях колебания напряжения' автономного источника электроэнергии. Опорный и ведущий сигналы синусоидальной формы

Al Bl CI

Рисунок 2.4 - Стабилизатор напряжения и частоты на НПЧ

(с выхода задающего генератора ЗГ) стабильной частоты поступают на входы сумматора С, на второй вход которого также поступает сигнал с выходного устройства ВУ, пропорциональный величине выходного напряжения, через систему управления СУ. Сигнал рассогласования эталонного напряжения с выходным, поступает в систему управления СУ, где формируются управляющие импульсы, поступающие на управляющие электроды тиристоров силовых блоков СБ1, СБ2 и СБЗ. Изменение углов управления тиристорами силовых блоков обеспечивает стабилизацию напряжения и частоты на выходных выводах А2, В2 и С2. Ведущий сигнал поступает на первый вход сумматора С (косинусные кривые положительного и отрицательного типа Um и Uot рис. 2.5,а), на второй вход поступает опорный синусоидальный сигнал от задающего генератора ЗГ (рис. 2.5,а), а на третий вход сумматора С, через систему управления СУ, поступает сигнал об отклонении выходного напряжения AU , который суммируется с сигналом задающего генератора ЗГ и регулирующий сигнал U_c принимает форму, приведённую на рис. 2.5, а.

В блоках СУ происходит сравнение сигналов опорных и_Пт и Uor с ведущим U_c и при их равенстве формируются управляющие импульсы (рис. 2.5, б). В зависимости от полярности тока нагрузки z'_H, которую фиксирует генератор типа кривой ГТК, расположенной в СУ. Сигналы поочередно подаются на соответствующие управляющие электроды тиристоров силовых блоков силовой схемы НПЧ.

В результате чего, при положительной полярности тока нагрузки /_н на выходе силовых блоков СБ1 и СБ2 формируется кривая напряжения положительного типа и_т, (рис.2.5,в), а при отрицательной полярности тока нагрузки /„ на выходе силовых блоков СБ1 и СБ2 формируется кривая напряжения отрицательного типа и_от (рис. 2.5,в), получаемые из входного напряжения повышенной частоты, подключаемого к выводам А1, В1 и С1,. При этом в силовых блоках преобразователя происходит естественная коммутация силовых тиристоров. На рис. 2.5 показаны также входное и, получаемое выходное напряжение и_вхи и_вых

и_с=М_ф

Рисунок 2.5 -Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы НПЧ

соответственно.

Регулирование опорного сигнала по амплитуде происходит следующим образом. При изменениях высокочастотного входного напряжения преобразователя регулятор подмагничивания РП изменяет величину тока подмагничива-ния в обмотке управления дросселя. При этом происходит изменение падения напряжения на рабочей обмотке трансформатора и, соответственно, изменение напряжения на первичных, и вторичных обмотках ТВМП.

Таким образом, несимметрия напряжения генератора электроэнергии не влияет на работу блоков управления НПЧ, т.к. опорный синхронизирующий сигнал для трёх блоков управления формируется при использовании одного из трёх напряжений высокочастотного генератора электроэнергии. И, кроме того, при колебаниях напряжения в фазе генератора электроэнергии, относительно которой синхронизируется работа блоков управления непосредственным трёхфазным преобразователем частоты, ЭДС вторичных обмоток трансформатора ТВМП регулируется так, что амплитуда косинусных синхронизирующих кривых на выходе блока косинусной синхронизации остается неизменной.

Применение в составе НПЧ с естественной коммутацией трёх силовых блоков, содержащих по три пары встречно-параллельно включенных тиристоров и трёх блоков управления, работа которых исключает влияние несимметрии и колебания напряжения генератора на работу НПЧ, обеспечивает на входе стабильные параметры электроэнергии.

2. 3 Способы борьбы с электромагнитными помехами

Как известно, принцип действия полупроводниковых приборов статических преобразователей, основанный на переключении нелинейных элементов, вызывает появление электромагнитных помех. Электромагнитные помехи возникают из-за скачкообразного изменения токов и напряжений в электрических цепях преобразователя. Передача электромагнитных помех происходит

как по проводным связям преобразователя с другими устройствами АСЭ, так и непосредственно, через окружающее пространство. В возникающей при этом проблеме можно выделить следующие основные аспекты: появление шумов в аппаратуре связи, сбой работы различного рода электронной аппаратуры и нарушение нормального функционирования СУ и защиты самого источника помех - преобразователя.

При оценке электромагнитных помех, создаваемых полупроводниковыми стабилизаторами, пользуются понятием электромагнитной совместимости основных функциональных узлов АСЭ. Понятие «электромагнитная совместимость» перенесено в силовую преобразовательную технику из радиотехники. Под электромагнитной совместимостью принято подразумевать способность источников, преобразователей и потребителей электроэнергии работать совместно (с учетом неблагоприятных, но всегда возникающих при такой работе явлениях) так, чтобы обеспечить выполнение задач электроснабжения с заданным качеством электроэнергии [52, 56, 59].

Уровень электромагнитных помех, в основном, зависит от принципа работы статического стабилизатора. Но в общем случае, уровень электромагнитных помех в АСЭ непрерывно изменяется под воздействием самых разнообразных возмущений, которые могут быть разделены на три группы:

случайные изменения параметров электроэнергии на выходе источника и входе полупроводниковых преобразователей;

случайные изменения величины и характера нагрузки;

случайные изменения параметров в СУ.

Первая группа возмущений в АСЭ связана с изменением параметров электроэнергии внешней сети и, в особенности, резервных источников ДЭС, ВИЭ. В силу различных обстоятельств параметры электроэнергии даже в нормальных режимах работы могут изменяться случайным образом в пределах от 90% до 110% от номинальных значений. Так, к примеру, выходное напряжение СГ, в ряде случаев отличается существенно от синусоидального

, ; .'''.' ⁶²-

из-за конструктивных особенностей: генератора, а именно, питанием; обмотки возбуждения от полупроводникового выпрямителя.

С другой стороны, входные токи статических стабилизаторов существен
но несинусоидальны (в особенностив: преобразователях с естественной комму
тацией силовых вентилей) и представляют собой' импульсные последователь
ности сложной формы, что весьма нежелательно для электромашинных генера
торов,.а.такжетрансформаторови других устройств, питающихся с общей, ши- -
ны. :.'.'.-.._ .;. '-. " ''_ ''; _ ; '" . ';

Таким.образом, с одной'стороны,.источники; электроэнергии могут гене- .
рировать напряжение с некоторым искажением формы, которое затрудняет уп-.
равление стабилизатором параметров электроэнергии^ что^; может привести кна-',
рушениям алгоритмов*; управления- полупроводниковыми приборами и. чаще
всего, к аварийным ситуациям вісистеме. А,.с другой стороны, сами стабилиза
торы; выполненные на полупроводниковых приборах, потребляют несинусогс-
дальный; ток и- также вносят' искажения в> форму напряжениям источника*: Здесь _? .
необходимо отметить, что,, чем¹больше статических преобразователей* работает
от общей шины источника^тем больше вносятся искажения в форму питающе
го¹ напряжениям ''.'. '_'.

Во второй группе возмущений» различают два¹ режимашзменения нагрузки: большие измененияи малые (в пределах 70%).

При больших изменениях нагрузки, когда напряжение источника элект- . рической энергии изменяется на несколько десятков процентов; как правило, если автономный источник имеет соизмеримую мощность с потребителями, СУ стабилизаторами восстанавливают напряжение в течение нескольких секунд, в случае, когда не срабатывает защита..

Малые изменения нагрузки наблюдаются непрерывно; так как включение и отключение потребителей электроэнергии происходит с небольшим перерывом- во- времени:. Параметры, выходных фильтров:; также вносят определённые погрешности при» изменениях нагрузки. Кроме того, увеличение числа потре-

' , " .-,--. 63

бителей электроэнергии с импульсным потреблением' мощности: повышает уровень электромагнитных помех.

Третья группа возмущений возникает в- СУ статических преобразовате-. лей,и стабилизаторов^ электрической энергии. Разброс параметров-электрических элементов (транзисторов,- стабилитронов;, диодов, используемых в СУ), не-симметрия'синхронизирующего (опорного) сигнала происходят по причине искажения напряжения источника питания, неточности в измерении контролируемого- (ведущего) сигнала,. из-за изменений параметров нагрузки. Все рассмотренные причины: приводят к изменениям углов управления полупроводниковыми, преобразователями, которые являются случайными функциями времени.

Для борьбы с электромагнитными помехами на.практике используются . разнесение и ориентация монтажных соединений, экранирование и заземление, фильтрацияи другие методы подавления; помех:.

Для уменьшения влияния электромагнитных помех, как на* собственные: ФУ управления преобразователей, так и на питаемые потребители, при проектировании преобразователей: необходимо, соблюдать следующие правила- выполнения монтажа:

1 Анализ современногохостояния автономньшсистем электроснабжения и причины изменения показателей качества электроэнергии

Возобновляемые источники электроэнергии (ВИЭ) работают параллельно с внешней сетью, их мощность рассчитывается с учетом максимальной нагрузки потребителей первой категории. При отсутствии ветрового потока, напора воды или солнечной активности (облачность или ночное время) источником питания для потребителей является внешняя сеть. ДЭС и ВЧИ применяются, когда территориальные и климатические условия не позволяют использовать ВИЭ.

Аккумуляторные батареи являются аварийным источником электроэнергии и предназначены для непрерывного электроснабжения потребителей первой категории при исчезновении напряжения на вводах внешней сети на время запуска приводных двигателей ДЭС или ВЧИ. Питание шин Ш1 -==- ШЗ осуществляется от нескольких источников электроэнергии, обеспечивая тем самым, бесперебойное — гарантированное электроснабжение потребителей.

Параметры электрической сети и автономных источников электроэнергии не являются стабильными по целому ряду объективных и субъективных причин, а иногда проблемы с электропитанием возникают непосредственно на участке электросети и без стабилизации этих параметров не обойтись. Основными причинами изменения напряжения являются: удаленность потребителей от АСЭ или трансформаторной подстанции, наличие на питающем фидере мощных потребителей (мощность которых соизмерима с мощностью АИЭ), устаревший и не рассчитанный на современные электроприборы кабель, или же, просто ведущиеся рядом сварочные работы и многое другое. Отклонения величины или формы подаваемого напряжения принято называть искажениями или помехами. Без стабилизатора переменного напряжения эти искажения по-разному влияют на работу электрооборудования и даже могут вывести его из строя. Поскольку современное электронное оборудование достаточно дорого (и наиболее подвержено губительному воздействию помех по входному напряжению), возникает необходимость защитить это оборудование от подобного рода воздействий с помощью стабилизаторов напряжения.

Для подавления высокочастотных помех, возникающих в сети при искажении синусоидальности, широкое распространение получили стабилизаторы переменного напряжения, с помощью которых существенно улучшается качество электроэнергии. Надёжные стабилизаторы переменного напряжения могут устанавливаться для улучшения качества питания как отдельных электропотребителей, так и систем электроснабжения предприятий [3, 18, 28, 29].

Широкое распространение в настоящее время получили электронные стабилизаторы переменного напряжения с использованием тиристоров и симис-торов, регулирование выходного напряжения в. которых, осуществляется за счёт коммутации отводов обмоток трансформатора или автотрансформатора. Стабилизаторы переменного напряжения полностью или частично защищают потребителей от большинства проблем низкого качества электроэнергии. Но от полного пропадания напряжения в электросети они защитить не могут. На этот случай в схемах электроснабжения предусматривают автоматический переход на резервный источник, в качестве которого выступает вторая линия питания или автономный- источник электроэнергии, стабилизация напряжения которых также имеет свои особенности [92 - 94].

Поэтому проблема стабилизации напряжения в настоящее время становится все более актуальной. Решение этой проблемы возможно благодаря применению стабилизаторов напряжения, обеспечивающих автоматическое поддержание электрического напряжения на выходе, в пределах нормы при колебании напряжения в питающей сети (на входе) от 130 до 270 В. Как известно, по принципу действия стабилизаторы классифицируются следующим образом: ступенчатые корректоры напряжения (стабилизаторы со ступенчатым регулированием); феррорезонансные стабилизаторы; электромеханические стабилизаторы с электроприводом; стабилизаторы с подмагничи-ванием трансформатора; системы с двойным преобразованием энергии; высокочастотные транзисторные регуляторы (стабилизаторы с дискретным ВЧ ре 14 гулированием, полупроводниковые стабилизаторы) [92 - 94 ].

Применяемые в настоящее время стабилизаторы параметров электрической энергии имеют низкие показатели надёжности, КПД и качества электроэнергии [ 8, 32, 69, 70, 91, 115]. Поэтому диссертация и посвящена разработке стабилизаторов параметров электроэнергии с улучшенными техническими характеристиками для систем автономного электроснабжения.

Согласно заключению Государственного центра метрологического обеспечения в области электромагнитной совместимости (ГЦМО ЭМС), требования ГОСТ 13109-97 к показателям качества электрической энергии (ПКЭ) электро-снабжающими и электрораспределяющими организациями, как правило, не выполняются. Кроме того, требования по качеству электроэнергии, установленные ГОСТ, зачастую, недостаточно высоки по отношению современного оборудования. Очевидно, что подключение к реально существующим электрическим сетям высокотехнологического оборудования, чувствительного к ухудшению качества электрической энергии, связано не только с повышенным риском нарушения функционирования, но и выхода оборудования из строя.

В этих условиях установка статических источников бесперебойного питания, как средства получения электроэнергии требуемого качества, является необходимой предпосылкой обеспечения устойчивой работы оборудования [11, 25,33,54,116]. Мощные источники бесперебойного электропитания являются основой построения СБЭ и обеспечивают качественную работу подключенной к ним нагрузки, как в штатном режиме (при наличии электропитания на входе), так и в автономном режиме (при отключении входной сети электропитания) за счёт энергии, накопленной в аккумуляторных батареях [36, 38, 40, 44, 65; 76].

Разработка стабилизатора напряжения, выполненного на оптоси-мисторах

Известные стабилизаторы напряжения переменного тока, выполненные на тиристорах, содержат трансформатор, встречно-параллельно включённые , тиристорные: ключи: для бесконтактного переключения ответвлений трансформатора и систему управления стабилизатором /10, 32, 50/.

Для улучшения показателей надёжности стабилизатора предлагаем в составе схемы использовать оптосимистор, подключённый ко вторичной обмотке трансформатора по схеме, приведённой на рис. 2.1 !,Вторичной обмоткой трансформатора может быть статорная обмотка генератора.; ; Стабилизатор напряжения; переменного тока содержит выводы однофазного трансформатора Т, к выводам первичной обмотки которого подключается j источник электроэнергии. Первый; вывод 1 вторичной обмотки трансформатора, подключается к первому выводу стабилизатора напряжения,, к которому, в свою очередь, подключается и нагрузка. Второй и третий выводы вторичной обмотки 2 и 3, через оптосимисторы VS1 и VS2 соединены со вторым выводом стабилизатора, предназначенным также для подключения нагрузки. Система управления СУ стабилизатором напряжения переменного тока содержит блок питания БП, который первым и вторым входом подключен к источнику переменного тока. Первый вывод блока питания БП соединён с входом нуль-органа НО, выход которого соединён с входом генератора пилообразного напряжения ГПН и входом первого формирователя импульсов ФИ1. Второй же вывод блока питания БП соединён с первым входом компаратора,К, второй вход которого, соединён с выходом генератора пилообразного напряжения ГПН. Выход компаратора К, соединен с входом второго формирователя импульсов ФИ2, при w„

На рис. показаны диаграммы напряжений,.поясняющие принцип работы стабилизатора напряжения переменного тока. Стабилизатор напряжения, переменного тока работает следующим образом. В номинальном режиме работы напряжение, источника, питания ивх (рис. 2.2, а) подключается к выводам первичной обмотки трансформатора Т и ко входу блока питания БП системы управления-GYl (рис. 2:1). С первого входа блока питания БП сигнал синусоидальной формы поступает на вход нуль-органа НО, на выходе которого формируются импульсы, синхронные с нулевыми значениями напряжения источника питания ивх : Синхронизирующие импульсы, через первый; формирователь импульсов ФИ 1, поступают на упт равляющий вход оптосимистора VS1. На выходе стабилизатора формируется напряжение U]2 (рис. 2.2, д); Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения ГГГН;, на выходе которого формируется опорный сигнал и0с пилообразной формы (рис. 2.2, в), который поступает на первый вход компаратора К (рис. 2.1); На второй,вход компаратора К поступает ведущий сигнал uBci напряжения постоянного тока (рис.2.2,в), который пропорционален напряжению источника питания переменного тока. Когда величина опорного сигнала меньше,: чем ведущего т.е., когда и0с Щс\ на выходе компаратора К формируются управляющие импульсы (рис. 2.2, г), которые через формирователь импульсов управления ФИ2 поступают на управляющий вход оптосимистора VS2 (рис. 2.1). Оптосимистор VS2 включается, это приводит к естественной коммутации (закрытию) оптосимистора VS1, а на выходных выводах стабилизатора формируется напряжение 1 (рис.2.2, д). В результате, при: поочередной работе оптосимисторов VS1 и VS2, на выходе стабилизатора будет непрерывно формироваться . выходное напряжение ивыхі (рис; 2.2, д). Если, например, напряжение источника питания.уменьшится; тогда уменьшится величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. иВс2

Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы стабилизатора напряжения 54 UBCI (рис. 2.2, e). Угол управления оптосимистором VS2 уменьшится (а2 аь рис. 2, г, ж), напряжение на выходных выводах стабилизатора увеличится uBbIX 2 ивых і (рис. 2.2, з). Предложенное техническое решение стабилизатора напряжения на опто-симисторах позволяет улучшить показатели его надёжности и КПД. По рассмотренному принципу работы однофазного стабилизатора, разработана схема трёхфазного стабилизатора напряжения, приведенная на рис. 2.3. Стабилизатор трёхфазного напряжения содержит трёхфазный трансформатор Т, выводы первичных обмоток которого служат для подключения к источнику трёхфазного напряжения переменного тока (на рис. 2.3 не показано), каждая из вторичных обмоток трансформатора содержит по три ответвления. Начало обмоток, А2, В2, С2 - средние выводы и Al, Bl, С1 - концы вторичных обмоток, причём начала вторичных обмоток объединены и соединены с первым входом блока питания БП, средние выводы А2, В2, С2 и концы вторичных обмоток А1, В1, С1 через блоки стабилизации напряжения БСН1, БСН2 и БСНЗ подключены к выводам А, В и С, для подключения нагрузки стабилизатора, выходы блока питания БП соединены с блоками стабилизации напряжения БСН1, БСН2 и БСНЗ, каждый из которых содержит первый и второй опто-симисторы VS1 и VS2, нуль-орган НО, генератор пилообразного напряжения ГПН, компаратор К, первый и второй формирователи импульсов ФИ1 и ФИ2, соответственно.

Стабилизатор трёхфазного напряжения работает следующим образом. К выводам первичной обмотки трёхфазного трансформатора Т (на рис. 2.3 не показано) подключается источник напряжения. В результате, на выводах А, В и С блоков стабилизации БСН1, БСН2 и БСНЗ, формируется симметричная трёхфазная система напряжений переменного тока.

Особенности.расчёта гармонического состава выходного напряжения стабилизаторов.

Чем ниже кратность-частот преобразователя, тем преобладающее значение имеют высшие гармоники (рис. 3.1), и соответственно ниже качество- выходного напряжения НПЧ. Важной особенностью работы НПЧ является наличие в составе выходного напряжения как нечётных, так и чётных высших гармоник.

Как было сказано выше, частота вращения приводного двигателя (ветро-колеса ВЭУ) генератора электроэнергии может изменяться в диапазоне 2:1, что. соответствует изменению частоты напряжения, к примеру; с 400 до 200 Гц, в этом случае важным является показатель относительного значения амплитуды высших гармоник для расчёта и выбора выходного фильтра. На рис. 3.4 представлены графики зависимости относительного значения амплитуды высших гармоник.для /вых = 50 Гц, и /м = 200; 300 и 400 Гц, что соответствует кратности частоты /вх //вых = 4, б и 8. Для входной частоты / & = 200 Гц основные искажения в форму выходного напряжения, вносят 3, 12, 14 гармоники, для fex = 300 Гц - 5, 8, для fex = 400 Гц - 2, 4, 6.

Как видно.из рис. 3.5, коэффициент несинусоидальности вьгходногоінап-ряжения НПЧ в основном зависит от кратности частот преобразователям/ел: //вых, пульстности силовой схемы и относительного значения выходного напряжения г. Значения г позволяет определять эффективный диапазон регулирования выходного напряжения преобразователя.частоты.

Так, установлено, что диапазон оптимальных значений г, обеспечивающего высокое качество выходного напряжения НПЧ, находится в пределах 0,7 г 0,9-. Кроме того, результаты расчётов показывают, что при всех разнообразных ситуациях, которые могут возникать при работе НПЧ от АИЭ, значение коэффициента несинусоидальности не значительно зависит от типа кривой, формирующейся на выходе преобразователя.

Таким образом, при проектировании выходных фильтров необходимо учитывать возможные предельные режимы совместной работы- НПЧ и АИЭ для эффективного уменьшения уровня высших гармоник в выходном напряже Выходные LC — фильтры являются неотъемлемой частью НПЧ и, как правило, они в значительной степени определяют МГП стабилизатора.

Особенности расчетов выходных фильтров НПЧ рассматриваются во многих изданиях. Здесь важным является вопрос, в каких режимах работает АИЭ АСЭ. Так, к примеру, если привод генератора осуществляется от ветродвигателя, то диапазон частоты генерируемого напряжения может изменяться в широких пределах, и для обеспечения требуемого качества выходного напряжения на выходе стабилизатора необходимо применение многозвенных фильтров. Каждое звено такого фильтра настроено для подавления высших гармоник (3-й, 5-й или 7-й и т.д.) в зависимости от того, амплитуда какой гармоники будет иметь преобладающее значение для соответствующего режима работы (в особенности это касается НПЧ).

Поэтому перспективным является направление применения универсальных выходных LC — фильтров НПЧ. Принципиальные электрические схемы таких фильтров показаны на рис. 3.6.При работе стабилизатора, на активно-индуктивную нагрузку в их составе необходимо применять выходной LC — фильтр, у которого бы ёмкость конденсаторов изменялась в зависимости от режима работы силовой схемы преобразователя. В этом случае последовательно с конденсаторами необходимо включать полупроводниковые управляемые ключи (рис. 3.6, а). При работе на активно-ёмкостную нагрузку для обеспечения требуемого качества выходного напряжения в широком диапазоне измерения частоты тока источника питания, в составе выходного LC - фильтра необходимо использовать дроссель с обмоткой управления (рис. 3.6, б). Как известно, индуктивность дросселя зависит от величины тока подмагничивания, поэтому, изменяя величину тока подмагничивания, выходной фильтр преобразователя можно настроить в резонанс с частотой высшей гармоники, которую необходимо СУ Принципиальные электрические схемы универсальных выходных LC — фильтров стабилизаторов: СС и СУ - силовая схема и система управления преобразователя соответственно; Н — нагрузка; напряжение источника питания уменьшить. Несложные технические решения универсальных выходных фильтров (рис. 3.6) позволят улучшить ЭТХ стабилизаторов АИЭ [28, 52, 73, 74].

Особенности параллельной работы стабилизаторов

Параллельная работа полупроводниковых преобразователей широко применяется на практике, как для резервирования, в целях повышения надёжности АСЭ, так и для наращивания выходной мощности [35, 82, 92]. В трёхфазных СЭС переменного тока может использоваться принцип построения трёхфазного преобразователя на основе однофазных. В.СГЭ важным требованием при резервировании является обеспечение необходимого качества напряжения на выходных шинах при появлении, как правило, хотя бы одной, любой неисправности в системе. Это требо-вание обусловлено включением в состав СГЭ дополнительных схем автоматики, но особенно трудно оно реализуется в системах переменного тока.

В зависимости от поставленных задач, требования, предъявляемые к параллельно работающим НПЧ, различны. Так, при полном резервировании по принципу «один из двух» достаточно обеспечить устойчивую работу двух НПЧ на общие шины, без каких либо ограничений на распределение между ними мощности нагрузки. Это вытекает из принципа полного резервирования, когда максимальная мощность потребителя не превышает максимально допустимой мощности одного преобразователя. В зависимости от важности потребителей электроэнергии структура с параллельной работой преобразователей в целях резервирования может быть заменена структурой с коммутируемыми, по специальной команде, выходными шинами одного из НПЧ, работающего в «холодном» или «горячем» резерве.

При частичном резервировании, к примеру, по принципу «два из трёх» или в целях наращивания мощности распределение последней, между парад по лельно работающими на общие шины преобразователями не должно приводить к перегрузке одного преобразователя. В общем случае можно выделить следующие виды параллельной работы: - работа на общие шины с произвольным распределением мощности между отдельными преобразователями при условии, что мощность нагрузки не превышает номинальную мощность одного преобразователей (иногда такой вид работы называют не параллельной, а совместной); - работа на общие шины с распределением мощности нагрузки пропорционально номинальной мощности каждого преобразователя, но не более последней. При одинаковых мощностях преобразователей распределение нагрузки между ними будет равномерным; - работа на общие шины с произвольным распределением мощности нагрузки между отдельными преобразователями, но с ограничением загрузки каждого из них на уровне номинальной (или допустимой перегрузочной) мощности.

При параллельной работе НПЧ на общую нагрузку, как уже отмечалось, является более сложной задачей, так как при этом возникает необходимость синхронизации напряжений параллельно работающих преобразователей. На рис. 4.1, а представлена упрощенная схема замещения двух параллельно работающих преобразователей в однофазном исполнении и допущении синусоидальности выходного напряжения. Последнее, обычно достигается выходными фильтрами (на рис. 4.1, а указана индуктивность этих фильтров Ьф).

При совпадении векторов UJJJ и UJJ2 по амплитуде и фазе уравнительный ток 1у между преобразователями не развивается (рис. 4.1, б). В случае совпадения векторов по фазе, но различии по амплитуде развивается реактивный уравнительный ток 1У. Для преобразователя с большим напряжением он эквивалентен индуктивной нагрузке. Значение этого тока может быть определено по формуле: где AUJJ = Цлі—Цл2 -модуль разности действующих значений первых гармоник выходных напряжений преобразователей; AUj - разность средних значений напряжений на входе преобразователей; КСх - коэффициент схемы, учитывающий связь между выходным напряжением преобразователя и средним значением напряжения на входе преобразователя.

Схема замещения параллельно работающих преобразователей (а) и векторная диаграмма их выходных напряжений (б) При расфазировке векторов Uj] и UJJ2, (рис. 4.1. б) появляется активная составляющая уравнительного тока между преобразователями. При небольших углах расфазировки и равенстве напряжений Ції і= Ппг уравнительный ток может быть определен п приближенной формуле НПЧ, опережающий по фазе /#/, отдает активную мощность, а отстающий по фазе преобразователь потребляет активную мощность (с общих шин). Эти явления аналогичны явлениям возникновения уравнительных токов в параллельно работающих синхронных генераторах.

Таким образом, для обеспечения параллельной работы преобразователей необходимо регулировать амплитуду выходных напряжений преобразователей и обеспечивать их синхронность и синфазность. В зависимости от схемы преобразователя эти задачи решаются различными способами. Технически проще решаются вопросы обеспечения параллельной работы при использовании однофазных преобразователей.

Синхронизация работы преобразователей частоты осуществляется за счёт синхронизации работы задающих генераторов и их систем управления.

Похожие диссертации на Стабилизаторы параметров электроэнергии автономных систем электроснабжения с улучшенными техническими характеристиками

Улучшение эксплуатационных характеристик электроустановок систем электроснабжения нефтяной промышленности при перенапряженияхЗасыпкин, Иван Сергеевич

Модели и алгоритмы идентификации частотных характеристик входного сопротивления систем электроснабжения промышленных предприятий с нелинейными нагрузкамиКириченко, Александр Николаевич

Идентификация параметров моделей асинхронных двигателей для систем электроснабжения по частотным характеристикамГучапшев, Хусейн Музарифович

Оптимизация режимов работы систем электроснабжения по статическим характеристикам потерь мощности и нагрузкиХабдуллин, Асет Бакирович

Асинхронный генератор с улучшенными эксплуатационно-техническими характеристиками для автономных систем электроснабженияПопов, Андрей Юрьевич

Эквивалентирование частотных характеристик входного сопротивления систем промышленного электроснабжения с мощными нелинейными нагрузками : (На примере алюминиевых заводов)Бычков, Евгений Иванович

Совершенствование иерархически-структурного метода расчета характеристик графиков электрических нагрузок систем электроснабженияКротков Евгений Александрович

Исследование электромагнитных переходных процессов в системах электроснабжения, содержащих элементы с нелинейными характеристикамиСамир, Хаик

Динамические модели и методы расчета характеристик графиков электрической нагрузки иерархически-структурных систем электроснабженияСтепанов, Валентин Павлович

Повышение эффективности автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии путем оптимизации электротехнических параметров оборудования пикосетейГригорьян Ирина Викторовна