Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии icon

Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии



НазваниеТрёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии
страница1/2
Кондратьев Дмитрий Евгеньевич
Дата конвертации19.09.2012
Размер400.09 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2


На правах рукописи.


Кондратьев Дмитрий Евгеньевич


ТРЁХФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ С АКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ И ДВУНАПРАВЛЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ


Специальность 05.09.12 – Силовая электроника


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Москва 2008

Работа выполнена на кафедре Промышленной электроники Московского
энергетического института (Технического университета)


Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Чаплыгин Евгений Евгеньевич


^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы. Большинство современных потребителей электрической энергии с точки зрения сети являются нелинейными нагрузками, что приводит к искажению формы потребляемого из сети тока. Кроме того, они способны генерировать или потреблять реактивную мощность. Современные международные стандарты (IEC 61000-3, IEEE 519-1992) и национальные стандарты развитых европейских стран на качество электрической энергии содержат нормы по гармоникам потребляемого тока. В этой связи с целью повышения коэффициента мощности для питания такого рода потребителей стали применяться различные фильтры и выпрямители с коррекцией коэффициента мощности.

Существует большой класс потребителей, для питания которых требуется регулируемое стабилизированное постоянное напряжение (ток) и возможность реверсирования по току (напряжению). К таким потребителям относятся электроприводы (асинхронные, синхронные, вентильные), на долю которых приходится более чем 60% всей потребляемой энергии, производимой в промышленно развитых странах, инверторы в преобразователях частоты сети 50 Гц в 60 Гц и т.д. Наиболее популярной схемой преобразователя с коррекцией коэффициента мощности, применяемой для питания такого рода устройств, стали схемы трёхфазного активного выпрямителя напряжения (АВН) и активного выпрямителя тока (АВТ). Они состоят из трёхфазного моста, собранного на IGBT транзисторах с обратными диодами и фильтров на стороне переменного и постоянного токов. Эти схемы имеют ряд достоинств:

- двусторонний обмен энергией с сетью;

- близкий к синусоидальному входной ток;

- возможность получения близкого к единице коэффициента мощности;

- регулирование и стабилизация напряжения (тока) на выходе;

При подключении такого преобразователя к сети параллельно с нелинейной нагрузкой, он может выступать в роли активного фильтра. Он может компенсировать неактивные составляющие полной мощности, создаваемые этой нагрузкой, а также симметрировать потребление энергии по фазам, если нагрузка несимметрична.

Однако, несмотря на большой спрос, в промышленных масштабах эти преобразователи выпускаются очень мало. Одной из причин этого является сложность алгоритмов управления этими преобразователями. Выпущено немало работ, предлагающих различные варианты построения систем управления для них. Наиболее распространённой системой управления является система векторного управления с ориентацией по обобщённому вектору напряжения сети и с контуром подчинённого регулирования тока сети. Принципы функционирования и построения такого рода систем хорошо освещены в литературе. Однако по-прежнему малоизученными остаются вопросы синтеза регуляторов для таких систем. В последнее время были разработаны более совершенные алгоритмы управления, более простые для реализации на микропроцессорах и позволяющие улучшить динамические характеристики преобразователя и повысить коэффициент мощности. К таким методам, например, относится метод прямого управления мощностью. Тем не менее, этот метод управления имеет недостатки: высокие требования к быстродействию микропроцессора, переменная частота коммутации, требуется наличие дорогостоящих датчиков напряжения на входе преобразователя. Вопросы синтеза систем управления, использующих такой метод управления, его разработчики почти не рассматривают. В конечном итоге эти сложности проектирования сказываются на цене преобразователя.

^ Целью работы является исследование и усовершенствование современных алгоритмов управления активным выпрямителем, поиск путей упрощения их реализации.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

  • Исследованы динамические характеристики АВН и АВТ с векторной системой управления.

  • Исследованы динамические и статические характеристики АВН с системой прямого управления мощностью АВН.

  • Разработан аналитический метод проектирования матриц переключения ключей систем прямого управления мощностью АВН.

  • Исследовано влияние неидеальности напряжений сети на показатели качества АВН при различных алгоритмах управления преобразователем.


^ Методика исследований базируется на общих положениях теории цепей, теории автоматического управления. В работе используются прямое решение интегро-дифференциальных уравнений, спектральные методы анализа вентильных преобразователей («метод переключающих функций»), метод усредненной составляющей, Matlab/Simulink, VisSim. Основные вычисления реализованы в базисе MathCad. Проводились эксперименты на макете АВН полной мощностью 1,5 кВА.


^ Достоверность научных результатов обеспечена сочетанием различных методов математического моделирования, компьютерным моделированием и воспроизведением основных зависимостей на физической модели (макете) устройства.

^ Научная новизна работы заключается в следующем:

  • Разработан нечёткий регулятор напряжения АВН, исследованы динамические характеристики системы управления АВН с этим регулятором, получены его параметры.

  • Разработан регулятор тока векторной системы управления АВТ, работающий на принципе оптимального управления, исследовано влияние параметров регулятора на динамические характеристики преобразователя.

  • Разработана система прямого управления мощностью АВН, замыкающаяся по квадрату напряжения на стороне постоянного тока.

  • Предложена адаптивная таблица переключения ключей для метода прямого управления мощностью АВН.

  • Разработана быстродействующая спектральная модель АВН для случая систем прямого управления мощностью.

  • Найдены алгоритмы управления, позволяющие компенсировать негативное влияние несимметрии и несинусоидальности напряжений сети.

^ Практическая ценность работы заключается в следующем:

  • Применение оптимального регулятора тока АВТ позволяет устранить проблемы с устойчивостью САУ АВТ при высоком быстродействии САУ и минимальных затратах энергии в динамических режимах АВТ.

  • Разработанный нечёткий регулятор напряжения позволяет снизить перерегулирование переходных процессов на нагрузке АВН на 5-10% по сравнению с ПИ регулятором при времени переходных процессов меньшем более чем на 60%, уменьшить провал напряжения при набросе нагрузки более чем на 30 %, ограничить пусковой ток, и при этом этот регулятор не нуждается в дополнительной настройке при изменении параметров силовой схемы.

  • Для АВН с системой прямого управления мощностью выявлены матрицы переключения ключей, обеспечивающие минимальные потери в силовых ключах и наилучший гармонический состав сетевых токов.

  • Предложенная адаптивная матрица переключения ключей для метода прямого управления мощностью АВН позволяет повысить быстродействие САУ АВН, а также снизить пульсации выходного тока и, следовательно, габариты фильтра.

  • Разработана векторная система управления АВН с компенсацией негативного влияния несимметрии и несинусоидальности напряжений сети.


На защиту выносится:

  • Методика синтеза векторной САУ АВН с нечётким регулятором напряжения;

  • Методика синтеза векторной САУ АВТ с регулятором тока, основанном на принципе оптимального управления;

  • Результаты сравнения матриц переключения ключей системы прямого управления мощностью АВН по динамическим характеристикам, гармоническому составу сетевых токов и потерям в силовых ключах.

  • Результаты анализа работы трехфазных ККМ при несимметрии сети и различных способах управления, рекомендации по выбору способа управления и его реализация в системах управления АВН.

^ Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных семинарах кафедры Промышленной электроники МЭИ и на международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов в 2006 и 2007 г.г.

Публикации: по результатам работы опубликовано 5 работ: 3 статьи и 2 публикации тезисов докладов.

^ Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Содержит 163 стр. текста, 20 таблиц и 65 рисунков. Список литературы содержит 85 наименований на 8 страницах.

***

Должен вспомнить с глубокой благодарностью покойного профессора Станислава Григорьевича Обухова, который в течение двух лет был моим научным руководителем.
  1   2



Похожие:

Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconАн управление трехфазными выпрямителями с активной коррекцией коэффициента мощности
Работа выполнена на кафедре «Промышленная электроника» Московского энергетического института (Технического университета)
Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconНесимметричные режимы трехфазного преобразователя с коррекцией коэффициента мощности
Необходимо установить влияние несимметричных режимов на технические показатели устройства и в случае необходимости найти способы...
Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconЗадание
Рабочие характеристики асинхронного двигателя показывают зависимо­сти скорости вращения п, кпд, полезного момента М2, коэффициента...
Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconОб установлении тарифов на услуги по передаче электрической энергии (мощности) на 2012 год в соответствии с Федеральным законом от 26 марта 2003 г. №35-фз «Об электроэнергетике»
Об установлении тарифов на услуги по передаче электрической энергии (мощности) на 2012 год
Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconИнформация об условиях договоров
В случае заключения договора купли-продажи электрической энергии (мощности) обязанность по урегулированию отношений по передаче электрической...
Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconОоо «Горсветэлектросбыт» Расчет коэффициента распределения электрической энергии, поставляемой ООО «Горсветэлектросбыт» по регулируемым ценам в (бета) Сентябрь 2010 г. Объем э/энергии, приобретенной на розничном рынке (от ООО «вэс»)

Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconОоо «Горсветэлектросбыт» Расчет коэффициента распределения электрической энергии, поставляемой ООО «Горсветэлектросбыт» по регулируемым ценам в (бета) Август 2010 г. Объем э/энергии, приобретенной на розничном рынке (от ООО «вэс»)

Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconОоо «Горсветэлектросбыт» Расчет коэффициента распределения электрической энергии, поставляемой ООО «Горсветэлектросбыт» по регулируемым ценам в (бета) Октябрь 2010 г. Объем э/энергии, приобретенной на розничном рынке (от ООО «вэс»)

Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconОоо «Горсветэлектросбыт» Расчет коэффициента распределения электрической энергии, поставляемой ООО «Горсветэлектросбыт» по регулируемым ценам в (бета) Декабрь 2010 г. Объем э/энергии, приобретенной на розничном рынке (от ООО «вэс»)

Трёхфазные выпрямители с активной коррекцией коэффициента мощности и двунаправленной передачей энергии iconПриказ №116 «Об установлении тарифов на услуги по передаче электрической энергии (мощности) на 2012 год», дополнив Приложением 7 следующего содержания: «Приложение 7 к приказу Министерства энергетики и тарифной политики
О внесении изменений в приказ Министерства энергетики и тарифной политики Республики Мордовия от 26 декабря 2011 г. №116 «Об установлении...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib.podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы