Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы широкое применение вентильных полупроводниковых преобразователен, как относительно маломощных, так и большой единичной мощности в самых разных отраслях промылленносги усугубляет проблему улучшения качества электрической энергии. Некачественность электроэнергии, проявляющаяся в основном в виде сдвига основной гармоники тока относительно напряжения, наличия высших гармоник в кривой тока и несимметрии напряжения в трехфазных энергосистемах, отмечается не только вблизи источников, вызывающих эти явления С вентильній преобразователей, сварочных установок, дуговых сталеплавильних печей и др.), но и в узлах и ветвях электрической сети, значительно удаленных' от них. Это означает, что ухудшение качества электроэнергии, обусловленное одними потребителями, не только влияет на работу других близких энергопотребителей, но и снижает эффективность передачи электроэнергии в электрических системах, что приводит к недоиспользованию и более далеких энергопотребителей.
Для устранения технико-экономического ущерба, вызванного спецификой Функционирования вентильных преобразователей, с одной стороны, использует способы улучшения топологии их силовых схем и методик управления, т.е. так называемые внутренне способы компенсации, однако их эффективность ограничена именно спецификой этих преобразователей. С другой стороны, все более широко применяет устройства внешней компенсации неактивных составлявших мощности, т.е. внешние способы компенсации. Возникавшие в последнем случае трудности связаны в первую очередь с отсутствием в теории электрической мощности при несинусоидальньк кривых токов и/или напряжений единого общепринятого определения составляющих полной -мощности, в частности реактивной, и соответствующих разложений сигналов токов и напряжений, что приводит к несогласованности параметров компенсирующих устройств и, как следствие, к разной степени энергетической эффективности процесса компенсации. В то же время, изменение импеданса системы требует корректировки структур и параметров традиционных внешних компенсирующих
устройств, так как происходит изменение амплитуд и спектра
генерируемых гармоник высших порядков, а эти устройства не имеет
способности самокорректировки. Это приводит к перегрузке
устройств компенсации, к ухудшению их массогабаритных
показателей и в ряде случаев к появлению в системе резонансных
колебаний. 7"
Таком образом, поиск критерия компенсации неактивной составлявшей мощности, разработка устройств компенсации, в т.ч. активных фильтров-компенсаторов, чувствуших изменения электрической системы и обладающих высоким быстродействием, и способов их управления образуют комплекс задач, без решения которых невозможно создание энергоэффективньк устройств преобразовательной техники и повышение качества электроэнергии в энергосистемах, что является, несомненно, важной народнохозяйственной задачей.
Цель работы. _ Целью диссертационной работы является исследование активных фильтров-компенсаторов САФЮ для динамической компенсации реактивной мощности и фильтрации гармоник вьоіих порядков в электрических сетях.
Метод исследований. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования базируются на теории преобразовательной техники и теории автоматического управления. Расчеты и экспериментальные исследования проводились на моделях, реализованных на ПЭВМ с использованием пакета программ NAP2.
На защиту выносятся=
критерии компенсации и фильтрации при несинусоидальных режимах электрических цепей;
новый принцип вьработки эталонного сигнала для осуществления управления компенсатором на основе метода слежения;
—ряд принципиальных схем силовой части и вариантов системы управления ЛФК;
результаты теоретического исследования процессов в системе "сеть-АФК-нагрузка";
результаты моделирования системы "сеть-АФК-нагрузка" и отдельных ее частей на ПЭВМ в различных режимах работы.
Научная новизна работы. Новизна проведенных исследований
заключается в следующем:
Предложен критерий компенсации и фильтрации неактивних составляющих мощности в нееииусоидальных режимах электрических цепей.
Разработан нот її способ формирования эталонного сигнала в следящей системе 'управления активным фильтром-компонсаторсм без разложения тока и напряжения на гармонические составлявшие или вычисления активной мощности нагрузки. Этот способ основан на контроле энергии, запасенной в накопителе энергии, включенном на стороне постоянного напряжения Сили тока) АФК.
Разработан ряд вариантов системы управления, основанной на принципе следящего режимз. Данные системы позволяют устранить возможные резонансные колебания в системе без вьедения дополнительного активного сопротивления, , снизить диапазон изменения частоты переключения вентилей компенсатора и снизить эту частоту, что позволяет применить в качестве вентилей запираемые тиристоры.
Предложен новый способ управления активным Фильтром-компенсатором на базе мостового инвертора тока, основанный на регулировании фазового угла эталонного сигнала напряжения на входном конденсаторе компенсатора.
Практическая ценность работы: Результаты и выводы данной диссертационной работы могут быть полезны при разработке реальных компенсирующих устройств для улучшения, в динамических режимах энергетических показателей в отдельных узлах электрических сетей или на зажимах наиболее сильно влияющих потребителей, в т.ч. -вентильных преобразователей. ' Основные положения, изложенные в диссертации, могут служить основой для разработки практических компенсаторов такого рода. Кроме того, хорошие технико-экономические показатепи предложенной системы компенсатора на базе инвертора напряжения СИН) безусловно определяет перспективность такого компенсатора-,-'Предложенный подход к разработке компенсатора на базе ИИ может быть пригоден и при исследовании и разработке аналогичного компенсатора на основе инвертора тока.
Апробация работы. Научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседал, л кафедры "Промшпенной электроники" МЭИ.
Публикации. По результатам работы опубликованы 2 статьи, 1 статья сдана в печать и по поданной заявке получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 107 наименовании, содержит 129 страниц основного текста, в т.ч. 9 таблиц, и 47 рисунков.
