Введение к работе
Актуальность темы. Прогресс в области элэктротехнолагии привел к. увеличению в структуре электропотребления доли злектропризмников со специфическим характером потребления энергии (нелинейная, носиммэтрпчная, быстроузменяющзяся нагцузка), что обусловило рост искажений кривых тока и напряжения в узлах сетей общего назначения. Силовое оборудование (двигатели, трансформаторы, конденсаторы) испытывает отрицательное воздействие искажения, выражающееся в повышенном нагреве и сокращении срока службы оборудования.
Широкое распространение нелинейных,коммутируемых нагрузок,работающих при несинусоидэлытых рожжих,приводит к дополнительным (прин-пипизльь'о устранимым) потерям в источниках питания и .линиях электропередачи. . '
Кроме того,несинусоидальные режимы ведут к ухудшению качества электрической энергии,к ухудшению режимов работы энергетического оборудования,погрешности измерительной аппаратуры, в ряде случаев к ухудшению технологических процессов.
Таким образом,проблемы улучшения качества электроэнергии, энергосбережения продолжают оставаться .весьма актуальными.
В результате все сильнее стала ощущаться необходимость обеспечения совместимости работы устройств с различными характеристиками при их подключении к общей электрической сети. Острота проблемы электромагнитной совместимости оборудования привела к интенсивным научным исследованиям источников помех, уровней эмиссии ими помех в точках подключения к сети, фактических уровней помех в сетях различных классов напряжения, уровней помехозащищенности чувствительных электроприемников и других аспектов проблемы во многих промышленно развитых странах и междунанародных организациях.
На промышленных предприятиях большое распространение получили электротехнологические установки, являющиеся источниками различного рода электромагнитных помех, которые могут отрицательно влиять на сами электротехнологические установки, на другие .электроприемники, на системы управления, ЭВМ, средства контроля, измерения и сигнализации. В связи с этим построение систем электромагнитной совместимости эльктротехнологических установок и устэновоки го.тающих их сетей, к которым могут быть подключены другие электроприемники, чувствительные к электромагнитным помехам.
Цель работы и задачи исследовании. Разработка методик и
-4- ""' средств повышения ізффективнности энергопередачи от источника электроэнергии к нелинейной нагрузке, теоретическое обоснование и исследование свойств и особенностей режимов работы идеализированного элемента схемы замещения - преобразователя обменной' мощности, исследование критериев и эффективности энергопередачи, алгоритмов компенсации обменной мощности как средства эффективности энергопередачи для нагрузок с различными вольтамперными характеристиками, а также создание эффективных компенсирующих устройств, работающих на основе концепции обменной мощности, для компенсации стационарных и изменяющихся во времени нагрузок.
В процессе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи:
1) Разработаны математические модели преобразователя обменной мощ
ности, коммутируемой нагрузки, математическая модель электрической
цепи для проведения численного эксперимента и исследования . режимов
энергопередачи.
2) Определена общая структура и функции силовых звеньев
компенсирующих устройств, а также условия их функционирования.
-
Разработан алгоритм определения параметров силовых элементов резонансного контура преобразователя обменной мощности на основе результатов математического моделирования-.
-
Проведен сопоставительный анализ эффективности работы силового звена преобразователя обменной мощности и фильтрокомпенсирующей цепи при помощи методов математического моделирования.
5) Решены вопросы практической реализации способа компенсации
обменной мощности и устойства для его осуществления.
Методы исследования. При решении поставленных в работе задач, наряду с классическими методами анализа электрических цепей использовались, методы гармонического анализа, функций комплексного пэременного, теория обыкновенных дифференциальных, уравнений -и математического моделирования на ЭВМ.
Автор защищает:
метод анализа электрических цепей с использованием идеализированного элемента схемы замещения - преобразователя обменной мощности;
свойства и особенности предлагаемого элемента схемы замещения, методику определения его параметров-.
методику оценки электрического состояния цепи на базе понятия обменной МОЩНОСТИ:
.- методику и алгоритм определения параметров силовых элементов
іреобразователя обменной мощности как средства повышения _ эффектив-гости .інергогоредачи:
математическую модель, преобразователя обменное мощности как средства гшагностики и прогнозирования параметров силовых элементов хзалъчых компенсирующих устройств:
разработку нового технического решения компенсирующего устройства : микропроцессорной системой упра&яения для повышения эффективно-:ти знергопередачи.
Научная новизна. Предложена и разработана методика оценки шергетического состояния цепи на оазе понятия обменной мощностей с использованием идеализированного элемента схемы замещения глектрическоя цепи - преобразователя обменной мощности, позволяющая, і отличие от известных, наиболее объективно, оценить энергетическое їостояние электрической цепи и привести неогггимальный режим знергопередачи к оптимальному.
Разработан элгоритм определения параметров накопительных элементов силовой части преобразователя обменной мощности, при юмощи которого на основе првдварите.шіого анализа энергетического состояния электрической цепи можно получить рекомендации по вьібору іачальшх параметров силовых элементов компенсирующих устройств.
Разработана математическая модель преобразователя обменной лощности, использование которой дает возможность оценить режимы и фитерии эффективности знергопередачи, а также уточнить диапазоны ізменения начальных уставок силовых накопительных элементов (конденсаторных батарей и индуктивного реактора), входящих в состав компенсирующего устройства.
Предложен способ компенсации обменной мощности и схемное решение .устройства для его осуществления, предназначенное для повышения качества электроэнергии в сетях с мощными нелинейными їагрузгсами. .
Практическая ценность и.' реализация результатов работы, практическая ценность работы состоит в следующем:
предложенные автором соотношения и предложенные принципы оценки энергетического состояния цепи на базе концепции обменной мощности позволяет оптимальным образом осуществить целенаправленный выбор и расчет реальных компенсирующих устройств:
проведенные исследования и разработки доведены до инженерных методик расчета, даны примеры расчетов и конкретные схемные решения, позволяющие определить параметры силовых накопительных элементов
компэнсирущих устройств.
Подученные результаты целесообразно /использовать прк проектировании новых и модернизации существующих типов компенсирующих устройств на базе понятия обменной мощности.
Результаты исследования были использованы при создании и
внедрении опытного образца компенсирующего устройства, используемого
при проектировании и выпуске специализированных источников питания с
тиристориой сис.темой регулирования для электросварочного оборудова
ния. ' .
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований
были доложены: "
- на научно-технических, конференциях Ставропольского сельскохозяй
ственного института ( г.. Ставрополь, нарт 1993г., март 1988 г.,март
1995 г. }.
- на заседании кафедры Теоретических основ электротехники МЭИ
(декабрь 1990 г., апрель 1995 г.).
Публикации. По результатам проведенных- исследований опубликованы 2 печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех, глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст содержит 140 страниц машинописного текста, 41 рисунок, 13 таблиц, список литературы из 149 наименований на. 15 страницах и приложений на 91 странице.
