У дисертаційній роботі вирішено науково-прикладне завдання подальшого розвитку теоретико-методичних положень і практичних рекомендацій щодо підвищення енергоефективності систем електрозабезпечення закладів вищої освіти (ЗВО), яке ґрунтується на удосконаленні наявних і розробці нових управлінських моделей та технічних рішень шляхом оцінювання рівнів електроспоживання і зменшення втрат електроенергії у внутрішніх мережах на основі моніторингу.Наукова новизна отриманих результатів: 1. Вперше запропоновано метод аналізу рівнів електроспоживання з урахуванням особливих періодів освітнього процесу, сезонності та підвищення рівня ефективності використання аудиторного фонду, що дозволило отримати математичні моделі для планування витрат на електрозабезпечення ЗВО; 2. Дістали подальшого розвитку математичні моделі прогнозування питомого споживання електроенергії об'єктами інфраструктури ЗВО з урахуванням класу енергоефективності будівель, що дозволило достовірно оцінювати рівні електроспоживання та здійснювати техніко-економічне обґрунтування впровадження паралельних активних фільтрів для зменшення втрат у електротехнічних комплексах інфраструктури ЗВО; 3. Отримані нові аналітичні вирази для складової повної потужності трифазної чотирипровідної системи електроживлення, яка зумовлена основною гармонікою струму нейтралі та потужністю спотворення за відомими значеннями активних та реактивних потужностей окремих фаз, які використані для розрахунку додаткових витрат електричної енергії в електротехнічних комплексах інфраструктур ЗВО без зміни метрологічної бази; 4. Удосконалено спосіб керування паралельним активним фільтром трифазної чотирипровідної системи електропостачання, який відрізняється збільшенням інтервалу осереднення потужності навантаження та напруг живлення до тривалості періоду зміни навантаження, що дозволяє майже вдвічі зменшити втрати в залежності від форми зміни графіку активної потужності навантаження. Одержані результати дали змогу шляхом моделювання виконати прогнозне оцінювання рівнів електроспоживання і перевірити їх достовірність, порівнюючи їх з даним служби енергоменеджменту університету за попередні роки. Використання результатів моделювання дозволяє розробляти методичні рекомендації щодо впровадження комплексу енергоощадних заходів в освітньому закладі з урахуванням існуючої інженерної інфраструктури та підвищити ефективність управління електроспоживанням.Ключові слова: заклад вищої освіти, управління електроспоживанням, модель електроспоживання, потужність втрат, паралельний активний фільтр з накопичувачем енергії, енергоменеджмент.^UThe scientific novelty of the obtained results and the provisions submitted for defense is the deepening of existing, development and substantiation of new approaches to power management and reduction of electricity losses in the electrical infrastructure of higher education institutions to improve their energy efficiency. The findings of the research are as follows: 1. For the first time the method of the analysis of levels of power consumption taking into account special periods of educational process, seasonality and increase of efficiency of use of an auditory fund is offered that allowed to receive the mathematical device for planning of expenses for power supply of institution of higher education; 2. Mathematical models for forecasting specific electricity consumption by institution of higher education infrastructure objects were further developed taking into account the energy efficiency class of buildings, which allowed to reliably assess electricity consumption levels and provide feasibility study for the introduction of shunt active filter to reduce losses in institution of higher education infrastructure; 3. New analytical expressions are obtained for the component of full power of three-phase four-wire power supply system, which is due to the main harmonic of neutral current and distortion power according to known values of active and reactive powers of separate phases, which are used to calculate additional electricity bases; 4. The method of controlling a shunt active filter of a three-phase four-wire power supply system has been improved. The practical significance of the obtained results of the work is to improve the methods and means of managing the modes of electricity consumption to increase the energy efficiency of electrical complexes of the infrastructure of higher education institutions. The use of simulation results allows developing methodological recommendations for the implementation of a set of energy saving measures in the educational institution, taking into account the existing engineering infrastructure and increasing the efficiency of electricity consumption management.Keywords: institution of higher education, power management, power consumption model, power losses, shunt active filter with energy storage, energy management.

Дисертаційна робота присвячена розробці динамічної тарифікації на основі рівняння економічного балансу та рівнянь, що описують динамічну зміну електротехнічних параметрів системи. Створена динамічна модель поєднує, з одного боку, енергетичні показники енергогенеруючої системи, а з іншого – економічні показники замкненої макроекономічної системи. За допомогою моделі досліджено вплив перехідних процесів генератора на зміну вартісних показників економічної системи, а також виконано прогнозування тарифної ціни для виробників та споживачів електроенергії. За допомогою лінеаризації диференційних рівнянь шляхом розкладання у ряд Тейлора в околі певної обраної точки була створена альтернативна динамічна електро-вартісна модель. Досліджено використання акумулятора при аварійному зменшенні рівня генерованої електроенергії. Запропоновано технічну реалізацію прототипу пристрою розрахунку динамічної вартості одиниці електроенергії на базі мікропроцесора ATmega328p для щосекундного розрахунку вартості базової частини електроенергії. Ключові слова: Мікромережа; локальна генеруюча система; динамічна модель; рівняння Фішера; щосекундна тарифікація; пристрій розрахунку.^UThe thesis is devoted to the development of the method of dynamic tariffing on the basis of the equation of economic balance and the equations describing the dynamic change of electrotechnical parameters of the system. The created dynamic model combines, on the one hand, energy indicators of the energy generating system, and on the other - economic indicators of the closed macroeconomic system. With the help of the model the influence of generator transients on the change of cost indicators of the economic system is investigated, and also the forecast of the tariff price for producers and consumers of the electric power is executed. Author gives a general description of autonomous generating systems, gives the types of equipment in such systems. The existing dynamic models of tariffs are considered and it is determined that for their realization it is necessary to have the ability of flexible and dynamic response. The author noted that the formation of the tariff price should be based on dynamic models, which will include the dynamic nature of the regulation of system capacity and stimulate the relevant desired actions. It is also necessary to take into account the influence of the parameters of transients on the cost of electricity when changing the parameters of the energy generating system. The shortcomings of the existing models are outlined, namely the disregard for the dynamic change of the generated power. Given the proposed approaches to the creation and implementation of dynamic charging by foreign scientists, it is determined that the question of the relevance of developing a model of flexible dynamic pricing for electricity consumers is relevant. The second section presents the relevance of creating flexible dynamic tariffication for local systems, which will provide an adequate tariff price for electricity. The duration of the generator transients has a direct impact on the economic parameters of the isolated system, i.e., the deviation of the real tariff price for electricity from the accepted static value set in the existing model of hourly tariffication. It was created a mathematical model that combines the electrical and economic parameters of an isolated power generation system with a diesel generator, and allows you to calculate the dynamic change in the tariff price with a dynamic change in the level of generated power, or vice versa. The algorithm for dynamic per - second tariffing allows to control and adjust certain values in the specified network parameters. The originality of the obtained calculation expression for the dynamic per-second estimate of the cost of the base part of energy (W∙sec) with small deviations relative to the point of rest, the algorithm for calculating the cost of the base part of the energy for some energy islands was confirmed by obtaining a certificate of registration of copyright in scientific work "Application of prosumers at the local level Smart Grid and taking into account the algorithm of dynamic tariffication" in co-authorship with M. V. Rybiy № 101337 of December 21, 2020. A study of the impact of macroeconomic parameters of the system on the change of its cost indicators and the duration of the transition process is done. By linearizing the differential equations by decomposing into a Taylor series in the vicinity of a certain selected point, an alternative dynamic electro-cost model was created. The use of the accumulator at emergency reduction of power level of the diesel generator is investigated. The author proposes a technical implementation of a prototype of a calculation device based on the ATmega328p microprocessor for per second calculation of the cost of the basic part of electricity. The work of the prototype of a smart electricity meter is also modeled on the example of two power generators. Keywords: Microgrid; local generating system; dynamic model; Fisher's equation; per second billing; calculation device.

  Скачати повний текст

Об'єкт дослідження: високовольтні системи електророзрядного отримання вуглецевих наноматеріалів з вуглецевмісних газів. Мета роботи: розробка нових принципів побудови високовольтних систем електророзрядної обробки вуглецевмісних газів у міжелектродному проміжку змінної довжини на основі параметричного регулювання біполярної напруги його електропробою та формування в газах регульованих високочастотних біполярних електророзрядних струмів. Методи дослідження теоретичні і експериментальні дослідження, фізичне моделювання, методи математичного аналізу, комп'ютерне моделювання . Теоретичні та практичні результати і новизна: вирішено важливу наукову задачу створення нових принців побудови високовольтних електророзрядних систем обробки вуглецевмісних газів. Визначено взаємозв'язок характеристик високовольтного джерела електроживлення систем електророзрядної обробки вуглецевмісних газів з продуктивністю та питомими енерговитратами електротехнологічного процесу виробництва нановуглецю. Розроблено нові способи, експериментальні високовольтні електротехнічні системи і електророзрядні реактори для синтезу нановуглецю, на які отримано патенти України. Створено ряд високовольтних систем електророзрядної обробки вуглецевмісних газів. Предмет і ступінь впровадження: основні результати роботи впроваджені в ТОВ "Компанія СВІТ". Наукові результати використовуються в навчальному процесі при підготовці фахівців за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології» кафедрою комп'ютеризованих систем управління Навчально-наукового інституту автоматики та електротехніки НУК імені адм. Макарова (м. Миколаїв). Ефективність впровадження: отримано значний техніко-економічний ефект, що полягає в підвищенні показників якості та продуктивності установок електророзрядного отримання вуглецевих наноматеріалів, з унікальними властивостями, з вуглецевмсних газів. Сфера використання: виробництво вуглецевих наноматеріалів.^UThe оbject of research: High-voltage systems of electrodischarge obtaining carbon nanomaterials from carbon-containing gases. The aim of research:is the development new principles of construction high-voltage systems of electrodischarge processing carbon-containing gases in inter-electrode gap with variable length, based on parametric regulation of bipolar voltage of it breakdown and forming regulated high-frequency discharge currents in gases . Methods of research: theoretical and experimental research, physical modeling, mathematical methods, computer modeling. Theoretical and practical results and innovations: the important scientific task of creating new principles for the construction of high-voltage electrodischarge systems for processing carbon-containing gases was solved. The interconnection of the characteristics of the high-voltage power supply of electrodischarge processing of carbon-containing gases with the productivity and specific energy consumption of the electrotechnological process of the production of carbon nanmaterials is determined. New methods, experimental high-voltage electrotechnical systems and electrodischarge reactors for the synthesis of nanocarbon, for which patents of Ukraine have been obtained, are developed. A number of high-voltage systems for electrodischarge processing of carbon-containing gases have been developed. A subject degree of introduction: are used in LLC "Компанія СВІТ". Scientific results are used in the educational process in the education of specialists in the specialty 151 "Automation and Computer-Integrated Technologies" by the Department of Computerized Control Systems of the Institute of Automation and Electrical Engineering of the NUOS named after S. Makarov (Mykolaiv). Effectiveness of implantation: a significant technical and economical effect has been obtained, which is to increase the quality and productivity of the units of electrodischarge synthesis of nanocarbon with the unique properties, from carbon-containing gases. Sphere of use: production of carbon nanomaterials.

Вирішено науково-прикладну проблему розробки методів математичного моделювання (ММ) складних електротехнічних комплексів (СЕТК) і систем та на їх підставі математичних моделей для аналізу електромагнітних і електромеханічних процесів, які відбуваються в автономних системах (АС) електроживлення на базі асинхронізованого генератора (АГ) з безконтактним каскадним модульованим збуджувачем, що функціонує на основі модуляції напруги. Описано методи, теоретична концепція яких передбачає подальший розвиток теорії ММ електромашино-вентильних систем щодо підвищення числової стійкості базового методу даної теорії (методу вузлових потенціалів), урахування взаємних зв'язків структурних елементів у математичних моделях СЕТК і систем різного призначення та підвищення рівня адекватності ММ вентильних перетворювачів частоти (ВПЧ). Наведено метод вузлових уточнень струмів, який допомагає моделювати довготривалі процеси СЕТК і систем з компенсуванням властивої базовому методу похибки неузгодженості струмів у вузлах схеми, яка спричинена записом матриці інциденції для похідних струмів, що передбачено першим законом Кірхгофа. Запропоновано метод квазікомбінованих схем, який допомагає моделювати розрив електричних гілок ВПЧ за постійної структури системи рівнянь електричної рівноваги, що підвищує рівень адекватності математичних моделей, перетворювачів і систем. Розроблено математичні моделі АС електроживлення на базі АГ з безконтактним каскадним модульованим збуджувачем. Проаналізовано електромагнітні та електромеханічні процеси АС щодо її працездатності.

  Скачати повний текст

Тваринницькі приміщення відносяться до приміщень з підвищеною вологою і хімічно активним середовищем, тому системам захисту в процесі експлуатації електротехнічних комплексів і систем тваринницьких приміщень приділяється значна увага. Проаналізувавши наукову літературу можна відзначити, що практично відсутні дослідження з підвищення надійності захисту та попередження появи небезпечних струмів витоку в системах електроживлення тваринницьких приміщень напругою 0,38 кВ з елементами інтелектуального захисту від струмів витоку. У зв'язку з цим можна констатувати, що подальшим розвитком досліджень є вивчення фізичного процесу появи небезпечних струмів витоку в електротехнічних комплексах та системах тваринницьких приміщень, встановлення закономірностей та взаємозв'язків, і як результат розробка інтелектуального засобу захисту від струмів витоку з функціями прогнозування та попередження. Створено на базі гібридної нейромережі математичний апарат опрацювання прогнозів величин струмів витоку та розроблено критерій вибору типу нейронної мережі для зменшення похибки прогнозування. Інтелектуальний блок відрізняється від існуючих тим, що включає: опрацювання виходу першої нейромережі; опрацювання виходу другої нейромережі; опрацювання інформації щодо попередньо зареєстрованих фактичних значень струму витоку чим забезпечується здійснення вибору кращої нейромережі відповідно до розробленого критерію. У випадку, якщо такий критерій позитивний, то для прогнозування потрібнозастосовувати нейрону мережу на основі теорії часових рядів, якщо негативний – вибирається нейрона мережа на основі технологічнихпараметрів. Архітектуру ГНМ інтегрування предиктів НМТП та НМЧР синтезовано у ANFIS-Editor пакеті математичних програм «MATLAB».Параметри функціонування електродвигунів та роботи нейронної мережі записуються в базу даних, що дає можливість до навчання нейромережевої моделі у процесі функціонування системи залежно від достовірності прогнозу струму витоку. Використавши спеціалізований програмний пакет «Statistica», оцінили результати тесту Красклера - Уоллеса, які продемонстрували, що ймовірністьприйняття вибраної гіпотези р = 0,973. Запропонований метод інтелектуального захисту від негативного впливу струмів витоку втваринницьких приміщеннях, відрізняється від існуючих можливістю проводити оперативну діагностику та прогнозувати величини струмів витоку чим забезпечується здатність попереджувати про можливість перевищення їх допустимих значень. Розроблена система прогнозування значень струмів витоку електрообладнання тваринницького приміщення здійснює аналіз та оперативно-диспетчерське управління електротехнічним комплексом тваринницького приміщення в залежності від результатів прогнозу. Система складається із двох рівнів. На верхньому рівні розташовується персональний комп'ютер, де знаходиться SCADA - система збору та обробки інформації таінтелектуальна система прогнозування струмів витоку. На нижньому рівні розташовані виконавчі механізми, датчики мікроклімату приміщення та датчики зворотних зв'язків параметрів роботи електродвигунів. Метою функціонування комп'ютерно-інтегрованої системи управління електротехнічним комплексом тваринницького приміщення на основі прогнозування значень струмів витоку є запобігання впливу струму витоку на умови утримання тварин та виникнення небезпечних наслідків для живих організмів. Також задачею комп'ютерно-інтегрованої системи є формування бази даних, що накопичується в процесі управління тваринницьким приміщенням. Остаточне рішення про вимкнення чи ремонт електродвигуна приймає оператор. В дисертації для технічної та програмної реалізаціїрозроблюваної системи управління електротехнічним комплексом тваринницького приміщення використано SCADA Trace Mode.Економічну ефективність можна виразити через недоотримання прибутку. Однією з причин недоотримання прибутку у тваринництві є вплив струму витоку на молоковіддачу корів. Вже напруга в 2 - 3 мА викликає у корови почастішання серцевого ритму, а струм більше 10 мА - стрес. Так, у дійних корів при тривалій або систематичній дії на них струмів витоку спостерігається затримка молоковіддачі, а при відгодівлі ВРХ спостерігається зменшення привісів.^ULivestock facilities are facilities with high humidity and a chemically active environment, so protection systems in the operation of electrical systems and systems of livestock facilities are given considerable attention. Analyzing the scientific literature, it can be noted that there are virtually no studies to improve the reliability of protection and prevention of dangerous leakage currents in power supply systems of livestock premises with a voltage of 0.38 kV with elements of intelligent protection against leakage currents. In this regard, it can be stated that further development of research is the study of the physical process of dangerous leakage currents in electrical complexes and systems of livestock facilities, establishing patterns and relationships, and as a result the development of intelligent leakage protection with forecasting and warning. The proposed method of intellectual protection against the negative effects of leakage currents in livestock facilities differs from the existing ones by the ability to quickly diagnose and predict the magnitude of leakage currents, which provides the ability to warn of the possibility of exceeding their allowable values. The developed system of forecasting the values of leakage currents of the electrical equipment of the livestock premises carries out the analysis and operational-dispatching management of the electrical complex of the livestock premises depending on the results of the forecast. The system consists of two levels. At the top level is a personal computer, which houses SCADA - a system for collecting and processing information and an intelligent system for predicting leakage currents. At the lower level, there are actuators, indoor microclimatesensors, and feedback sensors for the parameters of electric motors. The purpose of the computer-integrated control system of the electrical complex of livestock premises based on forecasting the values of leakage currents is to prevent the impact of leakage current on the conditions of animals and the occurrence of dangerous consequences for living organisms. Also, the task of a computerintegrated system is to form a database that accumulates in the process of managing livestock space. The final decision on switching off or repairing the electric motor is made by the operator. In the dissertation, SCADA Trace Mode is used for technical and software realization of the developed control system of an electrotechnical complex of an animal room. Economic efficiency can be expressed through the lack of profit. One of the reasons for the lack of income in animal husbandry is the impact of leakage current on the milk yield of cows. Already a voltage of 2 - 3 mA causes cows to increaseheart rate, and a current of more than 10 mA - stress. Thus, in dairy cows with prolonged or systematic exposure to leakage currents, there is a delay in milk production, and when fattening cattle there is a decrease in weight gain.

. Об'єкт дослідження: є транзисторні перетворювачі ключового типу як генератори електромагнітних завад. Мета роботи: підвищення ефективності засобів забезпечення електромагнітної сумісності у системах електроживлення з високочастотними транзисторними перетворювачами за рахунок розробки та впровадження нових схемотехнічних та конструктивних методів їх побудови. Методи дослідження: у роботі використовувалися методи теорії електричних кіл. Підтвердження достовірності результатів теоретичних досліджень забезпечено комп'ютерним імітаційним моделюванням за допомогою програм OrCAD-PSpice і натурними експериментами. Теоретичні та практичні результати і новизна: на основі теоретичних досліджень вирішена актуальна проблема з підвищення ефективності засобів забезпечення електромагнітної сумісності у системах електроживлення з високочастотними транзисторними перетворювачами. Розроблені нові схемотехнічні та конструктивні методи побудови протизавадних засобів, які дозволили зменшити вартість, та масогабаритні показники транзисторних перетворювачів в цілому. Предмет і ступінь впровадження: основні результати роботи впроваджені у ТОВ «ЕМСБІ». Наукові результати використовуються в навчальному процесі кафедри промислової електроніки НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Ефективність впровадження: отримано значний техніко-економічний ефект, що полягає в підвищенні показників електромагнітної сумісності у системах електроживлення з високочастотними транзисторними перетворювачами електроенергії (зменшенні масогабаритних показників транзисторних перетворювачів, зменшення вартості транзисторного перетворювача і підвищення його електробезпеки ). Сфера використання: напівпровідникові перетворювачі електроенергії.^UThe object of research: transistor converters of key type as electromagnetic interference generators. The purpose of research: to improve the efficiency of means of ensuring electromagnetic compatibility in power supply systems with high-frequency transistor converters through the development and implementation of new circuit design and design methods for their construction. Method of research: the methods of the theory of electrical circuits were used in the work. Confirmation of the reliability of theoretical studies results provided by using the software package OrCAD-PSpice and natural experiment. Theoretical and practical results and innovations: based on theoretical studies, an urgent problem has been solved to improve the efficiency of methods for ensuring electromagnetic compatibility in power supply systems with high-frequency transistor converters. Developed new circuit design and constructive methods for building noise reduction means, which allowed to reduce the cost, and weight and size parameters of transistor converters. A subject degree of introduction: the main results of the work were introduced in the EMSBI Ltd. The scientific results were used in the scientific process of the Department of Industrial Electronics at them NTUU "KPI. Igor Sikorsky. Efficiency of implementation: a significant technical and economical effect has been obtained, which is to increase the electromagnetic compatibility in power supply systems with high-frequency transistor electric power converters (decrease in mass-dimensional parameters of transistor converters, decrease in the price of transistor converter and increase its electrical safety). Area of use: semiconductor power converters.

Об'єкт дослідження: є транзисторні перетворювачі ключового типу як генератори електромагнітних завад. Мета роботи: підвищення ефективності засобів забезпечення електромагнітної сумісності у системах електроживлення з високочастотними транзисторними перетворювачами за рахунок розробки та впровадження нових схемотехнічних та конструктивних методів їх побудови. Методи дослідження: у роботі використовувалися методи теорії електричних кіл. Підтвердження достовірності результатів теоретичних досліджень забезпечено комп'ютерним імітаційним моделюванням за допомогою програм OrCAD-PSpice і натурними експериментами. Теоретичні та практичні результати і новизна: на основі теоретичних досліджень вирішена актуальна проблема з підвищення ефективності засобів забезпечення електромагнітної сумісності у системах електроживлення з високочастотними транзисторними перетворювачами. Розроблені нові схемотехнічні та конструктивні методи побудови протизавадних засобів, які дозволили зменшити вартість, та масогабаритні показники транзисторних перетворювачів в цілому. Предмет і ступінь впровадження: основні результати роботи впроваджені у ТОВ «ЕМСБІ». Наукові результати використовуються в навчальному процесі кафедри промислової електроніки НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Ефективність впровадження: отримано значний техніко-економічний ефект, що полягає в підвищенні показників електромагнітної сумісності у системах електроживлення з високочастотними транзисторними перетворювачами електроенергії (зменшенні масогабаритних показників транзисторних перетворювачів, зменшення вартості транзисторного перетворювача і підвищення його електробезпеки ). Сфера використання: напівпровідникові перетворювачі електроенергії.^UThe object of research: transistor converters of key type as electromagnetic interference generators. The purpose of research: to improve the efficiency of means of ensuring electromagnetic compatibility in power supply systems with high-frequency transistor converters through the development and implementation of new circuit design and design methods for their construction. Method of research: the methods of the theory of electrical circuits were used in the work. Confirmation of the reliability of theoretical studies results provided by using the software package OrCAD-PSpice and natural experiment. Theoretical and practical results and innovations: based on theoretical studies, an urgent problem has been solved to improve the efficiency of methods for ensuring electromagnetic compatibility in power supply systems with high-frequency transistor converters. Developed new circuit design and constructive methods for building noise reduction means, which allowed to reduce the cost, and weight and size parameters of transistor converters. A subject degree of introduction: the main results of the work were introduced in the EMSBI Ltd. The scientific results were used in the scientific process of the Department of Industrial Electronics at them NTUU "KPI. Igor Sikorsky. Efficiency of implementation: a significant technical and economical effect has been obtained, which is to increase the electromagnetic compatibility in power supply systems with high-frequency transistor electric power converters (decrease in mass-dimensional parameters of transistor converters, decrease in the price of transistor converter and increase its electrical safety). Area of use: semiconductor power converters.

Удосконалено теорію побудови систем резервного електроживлення з дизель-генераторами. Розроблено способи підвищення енергоефективності таких систем шляхом застосування напівпровідникових перетворювачів. Розглянуто можливості оптимізації роботи системи у разі змінного навантаження за критерієм мінімізації витрат палива на базі розробленого алгоритму динамічної ідентифікації сталої часу дизель-генератора. Показано, що покращання режимів роботи системи електроживлення досягається використанням фільтрокомпенсувальних пристроїв і комбінованих матричних перетворювачів з постійною та змінною вхідними напругами. З'ясовано, що застосування систем з подвійним живленням і запропонованого алгоритму керування матричним перетворювачем обумовлює формування практично синусоїдної форми струму з нульовим фазовим зсувом відносно напруги, що відповідає еквівалентному активному навантаженню й усуває проблеми коливань кута ротора за перехідних та усталених режимів. Доведено, що дана побудова системи забезпечує можливість багатоваріантної зміни структури силової частини системи, необхідну якість вхідних і вихідних струмів і напруг під час роботи на навантаження різного характеру.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему підвищення надійності й ефективності автономного електроживлення сільськогосподарських споживачів. Розглянуто науково-технічні передумови побудови автономних систем електроживлення як комплексу автономних електрогенерувальних установок та технологічного обладнання у сільському господарстві. Установлено закономірності функціонування структурних організацій різнорідних джерел електроенергії та їх впливу на надійнісно-вартісні характеристики. Відзначено, що впровадження результатів досліджень забезпечує комплексне рорзв'язання задач надійного автономного електроживлення сільськогосподарських споживачів, зменшує енергетичні та ресурсні витрати. Розвинуто метод структурно-алгоритмічної оптимізації автономних систем електроживлення з традиційними та поновлюваними джерелами. Доведено, що реалізація автономних систем з заданими функціональними властивостями потребує комплексного оцінювання за показниками надійності та питомої собівартості електроенергії. З використанням результатів дослідження розв'язано прикладні задачі розрахунку показників надійності й ефективності автономних систем електроживлення.

  Скачати повний текст

Проведено огляд існуючих конструкцій ґрунтообробних мотоблоків. Обґрунтовано спосіб електроживлення мотоблока. Визначені параметри регулювання, що впливають на енергетичні та техніко-економічні показники мотоблока, а також на конструктивне виконання та параметри тягового електродвигуна. Обґрунтовано та розроблено систему керування електродвигуном привода ґрунтообробного мотоблока. Отримано структурно-функційну схему керування та виконано синтез спостережника швидкості електродвигуна приводу електромотоблока. Теоретично і експериментально досліджено параметри і режими роботи ґрунтообробного мотоблока. Проведено багатофакторний експеримент. Отримані рівняння регресії дають можливість оцінити вплив параметрів електрифікованого мотоблока на енерговитрати при основних видах обробітку ґрунту. Приведено техніко-економічні показники ефективності впровадження електрифікованого ґрунтообробного мотоблока.^UThe review of existing designs of tillage motoblocks is carried out. The method of power supply of the motoblock is substantiated. The control parameters that affect the energy and technical and economic performance of the motoblock, as well as the design and parameters of the traction motor are determined. The control system of the electric motor of the drive of the tillage motoblock is substantiated and developed. The structural-functional control scheme is obtained and the synthesis of the speed monitor of the electric motor of the motoblock drive is performed. The parameters and modes of operation of the tillage motoblock are theoretically and experimentally investigated. A multifactorial experiment was performed. The obtained regression equations make it possible to estimate the influence of the parameters of the electrified motoblock on energy consumption in the main types of tillage. The technical and economic indicators of efficiency of introduction of the electrified tillage motoblock are resulted.

Розроблено методи та технічні засоби для підвищення ефективності систем електроживлення феросплавних печей. На підставі розроблених комплексу комп'ютерних моделей і проведених теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано удосконалені схеми електроживлення феросплавних печей з тиристорно-контакторними пристроями регулювання напруги під навантаженням (РПН) в електропічних трансформаторах. Розроблено алгоритми й схеми керування тиристорними комутаторами. Моделі реалізовано у середовищі Matlab/Simulink, на основі яких досліджено електромагнітні процеси у системах електроживлення з урахуванням параметрів розподілу електричної енергії у ванні печі. Результати наукового дослідження впроваджено у промислову експлуатацію.

  Скачати повний текст

Об'єкт дослідження: високовольтні напівпровідникові джерела електроживлення газорозрядних технологічних установок, що характеризуються нестабільністю режимів навантаження. Мета роботи: розвиток теорії високовольтних напівпровідникових перетворювачів електроенергії з синхронними несинфазними структурами для підвищення їх динамічних і енергетичних параметрів та стійкості до стохастичних збурень їх режимів при живленні потужних газорозрядних установок. Методи дослідження базуються на фундаментальних положеннях теорії розгалужених нелінійних електричних кіл, застосуванні диференціальних і різницевих рівнянь, методу усереднення в просторі станів, безперервного перетворення Лапласа, Z- і W- перетворень, теорії автоматичного керування та методів чисельного і фізичного моделювання. Теоретичні та практичні результати і новизна: вирішена важлива науково-прикладна проблема розвитку теорії та принципів побудови високовольтних напівпровідникових джерел для потужного газорозрядного обладнання шляхом розроблення ефективних структур таких перетворювачів, систем та алгоритмів керування, математичних моделей та методів їх розрахунку з врахуванням як енергетичних і частотних властивостей джерел електроживлення, так і енергії, що накопичується в вихідних колах напівпровідникових перетворювачів. Предмет і ступінь впровадження: основні результати роботи впроваджені в Інституті електродинаміки НАН України, Інституті електрозварювання імені Є.О. Патона НАН України, ТОВ МК "Антарес" (м. Київ), ТОВ «Електротехімпульс» ( м. Київ), СВП «Київські ТЕЦ» ПАТ «Київенерго». Наукові результати використовуються в навчальному процесі НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського». Ефективність впровадження: отримано значний техніко-економічний ефект, що полягає в підвищенні показників якості потужних джерел живлення газорозрядних установок (скороченні часу перехідного процесу, підвищенні точності підтримки вихідної напруги або току, підвищення к.к.д.). Сфера використання: джерела живлення потужного газорозрядного обладнання. (див. продовження).^UThe оbject of research: high-voltage semiconductor power supplies for gas-discharge technological installations, which are characterized by instability of load modes. The purpose of research: development of the theory of high-voltage semiconductor converters of electric power with synchronous non-phase structures for increase of their dynamic and power parameters and resistance to stochastic disturbances of their modes at power supply of powerful gas-discharge installations. Methods of research: based on the fundamental provisions of the theory of branched nonlinear electric circuits, the application of differential and difference equations, the method of averaging in the state space, continuous Laplace transform, Z- and W-transforms, the theory of automatic control and methods of numerical and physical modeling. Theoretical and practical results and innovationssolved an important scientific and applied problem of development of theory and principles of construction of high-voltage semiconductor sources for high-power gas-discharge equipment by developing effective structures of such converters, control systems and algorithms, mathematical models and methods of their calculation taking into account both energy and frequency properties and the energy that accumulates in the output circuits of semiconductor converters. A subject degree of introduction: the main results of the work are implemented in the Institute of Electrodynamics of the NAS of Ukraine, LLC «Electrotechimpulse» (Kyiv), LLC «Antares» (Kyiv), SVP "Kyiv CHP" PJSC "Kyivenergo".. Effectiveness of implantation: a significant technical and economic effect was obtained, which consists in improving the quality of powerful power supplies of gas-discharge installations (reducing the transient process time, increasing the accuracy of maintaining the output voltage or current, increasing efficiency). Sphere of use: power sources of powerful gas-discharge equipment.

У дисертаційній роботі вирішується актуальна наукова задача, яка полягає у розвитку аналітичних методів аналізу стаціонарних режимів електротехнічних Smart-комплексів для децентралізованого електроживлення. У дисертаційній роботі здійснено проаналізовано сучасні тенденції розвитку нових технологій локального електроживлення, у тому числі ЕТК- Smart, основні принципи їх моделювання, отримано функціональні залежності для складних та модульованих функцій напруги (струму), які описують процеси в силовій частині ЕТК-Smart. Розвинуто методологію аналізу електромагнітних процесів у системах з періодично (циклічно) змінюваними параметрами генераторів та навантажень з використанням методу окремих складових, отримано аналітичні вирази для розрахунку інтегральних характеристик, проведено аналіз можливостей застосування отриманих аналітичних виразів у разі дії періодичних кондуктивних завад різної форми. Сформульовано концепцію оцінки режимів роботи та модернізації ЕТК-Smart для Smart City, здійснити експрес-аналіз у випадку проведення електротехнічного обстеження (енергоаудиту) таких електротехнічних комплексів за єдиного методологічного підходу до розгляду локальних систем електроживлення, що працюють на змінному, постійному чи постійно/змінному струмі. Ключові слова: електротехнічні комплекси, локальні системи електроживлення, інтелектуальні електроенергетичні системи, операторний метод аналізу, метод окремих складових, Smart Grid, Microgrid, Smart City.^UIn the dissertation work the actual scientific problem which consists in development of analytical methods of the analysis of stationary modes of electrotechnical Smart-complexes for the decentralized power supply is solved. In the dissertation work the modern tendencies of development of new technologies of local power supply, including electrotechnical Smart-complexes, the basic principles of their modeling are carried out, analytical expressions of images and originals of voltages and currents are received. The methodology of analysis of electromagnetic processes in systems with periodically (cyclically) changing parameters of generators and loads using the method of separate components is developed, analytical expressions for calculation of integral characteristics are received, the possibilities of application of the received analytical expressions in case of periodic conductive disturbances of various form are carried out. The algorithm of electrotechnical inspection (energy audit) of electrotechnical complexes by use of the offered methodology of the analysis of the established modes and the generalized algorithm of calculation of electromagnetic processes in electrotechnical Smart-complexes is offered, and also the concept of construction and modernization, including electro-complexes for Smart cities. The experience was used in the educational process at the Department of Power Supply of the Institute of Energy Conservation and Energy Management of the National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute of Igor Sikorsky». Keywords: electrotechnical complexes, local power supply systems, intelligent power systems, operator method of analysis, method of separated components, Smart Grid, Microgrid, Smart City.

Розвинуто теоретичні засади енергоефективного керування системою електроживлення локального об'єкта за принципами комбінації централізованої та децентралізованої стратегій, ієрархічного розподілу електротехнічних пристроїв і мінімізації вартісних витрат користувача. Розроблено новий математичний апарат спектрального та вейвлет-перетворень дискретних функцій m-ічного аргументу в орієнтованому базисі, що дозволяє здійснювати аналіз дискретних функцій керуючих сигналів, завадозахищене передавання даних і прогнозування характеристик електроспоживання локального об'єкта з підвищеною точністю та швидкодією у порівнянні з відомими спектральними методами та вейвлет-перетвореннями, наприклад, Фур'є, Хартлі, Уолша, Хаара, Добеші. Запропоновано електровартісні моделі виробництва, споживання, загальної рівноваги й економіки добробуту, які передбачають врахування електротехнічних параметрів пристроїв локального об'єкта та вартісних факторів, що дозволяє здійснювати керування з мінімізацією вартісних витрат користувача.

  Скачати повний текст

Проаналізовано проблеми електроживлення та керування машинами для контактного точкового зварювання опором (КТЗ). Проаналізовано та визначено найбільш перспективні напрямки для подальших робіт в цій галузі. Систематизовано відомі системи живлення для КТЗ та проведено теоретичне і розрахункове оцінювання найбільш перспективних систем. Для створення систем живлення потужністю до 100 кВА з поздовжньою компенсацією реактивної складової опору розроблено програму автоматизованого розрахунку коефіцієнтів потужності, значень відносних напруг і струмів за заданими значеннями кута включення за різних значень активного опору навантаження. Визначено як перспективну систему живлення з трифазним перетворювачем числа фаз та частоти струму 30 Гц для машин КТЗ потужністю більше, ніж 100 кВА. Доведено, що квазісиметрична робота перетворювача дозволяє одержати сриятливий розподіл струму за фазами мережі без завантаження нульового дроту, а зниження робочої частоти струму - підвищити коефіцієнт потужності машини. Для зварювання та мікрозварювання деталей з малою (менше 1 мм) й особливо малою (менше 0,1 мм) товщиною запропоновано використання інверторного перетворювача підвищеної частоти зварювального струму як альтернативу машинам конденсаторного зварювання. Описано процеси розробки та виготовлення дослідного експериментального зразка інверторного джерела живлення підвищеної частоти струму 500 Гц за розробленого автоматичного керування режимом зварювання. Наведено результати експериментального дослідження мікрозварювання зразків виробів з нержавіючої сталі 08Х18Н10Т, виконаних з його використанням.

  Скачати повний текст

Одержано нові співвідношення для визначення в одно- та багатофазних колах складових додаткових втрат електроенергії (складових потужності Фризе), які визначаються різними факторами, обумовленими дією циклічної зміни параметрів елементів та режимами роботи системи в даних колах. Сформульовано залежності для розрахунку складових додаткових втрат електроенергії, що відбивають реальні фізичні процеси перетворення енергії в інші види та конкретні особливості структури системи електроживлення з перетворювачами електроенергії. Одержано нові аналітичні залежності складових додаткових врат електроенергії від коефіцієнтів пульсацій напруги та струму. Розроблено алгоритми аналізу на базі рівнянь змінних стану наближеної оцінки енергетичних процесів, розрахунку електромагнітних процесів у схемах з циклічно змінними параметрами навантаження, а також з урахуванням періоду технологічного процесу.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему підвищення точності аналізу лінійних та лінійно-параметричних кіл з погано зумовленими матрицями коефіцієнтів їх систем рівноваги (внаслідок селективного характеру кіл) з урахуванням компонентів, які не описані підсистемами рівнянь вузлових напруг (трансформатори; джерела, керовані струмом; конвеєри струму; універсальні активні n-брамники; кола, описані S-параметрами тощо) шляхом усування методичної похибки, викликаної наявністю дублікацій "вирощуваного" параметра та зменшення операційної похибки. Розроблено числово-символьний метод аналізу - метод модифікацій, суть якого полягає в покроковому формуванні ("вирощуванні") матриці розв'язків системи рівнянь кола без попереднього складання матриці коефіцієнтів (в базисі вузлових напруг або у змішаному). Елементами такої матриці (формованої у зворотному базисі) є обернені підматриці окремих блоків, описаних підсистемами рівнянь вузлових напруг (у найпростішому випадку - це опори пасивних гілок), які утворюють дерево (піддерева) схеми та покроково об'єднуються "вирощуванням" зв'язків у вигляді провідностей та елементів, нерегулярних для цього базису. Формування мариці розв'язків у зворотньому базисі дозволяє на кожному кроці оцінювати параметричну похибку та обирати відповідну ієрархію вирощувань. З використанням розробленого методу наведено розв'язання задач аналізу лінійних та лінійно-параметричних кіл (джерела вторинного електроживлення, кола на ємностях, що перемикаються (SC), проведено синтез SC-фільтрів за ARC-прототипами без спотворень головної карти нулів-полюсів), а також пошук полюсів функцій кола та розв'язання задач імпедансної томографії (одержання проекцій та відновлення картини розподілення провідностей шару фантома).

  Скачати повний текст

Модифіковано метод розрахунку розподілу електромагнітного поля короткохвильового діапазону, створюваного дротами, які розміщені в середовищі з перешкодами. Синтезовано дротово-бездротові системи, що забезпечують ефективний розподіл енергії електромагнітного поля. Для розрахунку амплітудно-фазового розподілу струму вздовж електричних дротів, розміщених у середовищі з перешкодами, запропоновано модифікувати метод наведених електрорушійних сил. За цього в обчисленнях враховуються не тільки прямі хвилі, що відповідають вільному простору, але й відбиті, переломлені та дифракційні, які виникають за умов поширення електромагнітних сигналів усередині приміщень. Для розрахунку розподілу енергії електромагнітного поля всередині будинків використано хвилеводну модель, модифіковану для випадку розподілених дротових випромінювачів. Розроблено алгоритм розрахунку електромагнітного поля, випромінюваного лініями електроживлення всередині приміщення. Проведено числові й експериментальні дослідження розподілів струму й електромагнітного поля ліній електроживлення з різною геометричною конфігурацією за умов середовища з перешкодами. Синтезовано дротово-бездротову систему, що використовує лінії електроживлення. Запропоновано практичні рекомендації щодо побудови таких систем стосовно розташування окремих пристроїв для забезпечення вимог стосовно електромагнітної сумісності, розміщення місць обслуговуючого персоналу.

  Скачати повний текст

Досліджено багатофазні імпульсні перетворювачі (БІП) з регулюванням за широтно-імпульсним методом (ШІМ) з силовими каналами (СК) знижуючого, підвищуючого й інвертуючого типів для пристроїв електроживлення та систем електропостачання телекомунікаційних систем. Розроблено математичну модель електричних процесів перетворювачів постійної напруги, що узагальнена щодо трьох зазначених типів схем силових каналів і режимів роботи перетворювача, яка дає змогу проводити розрахунки електричних, енергетичних і конструктивних параметрів перетворювача. Розроблено методику, алгоритми та програмне забезпечення для дослідження електричних процесів і енергетичних параметрів перетворювачів постійної напруги (ПЕЕ) модульної структури. Досліджено основні параметри модульних імпульсних ПЕЕ з СК зазначених типів, виконано порівняльну оцінку показників якості ПЕЕ з однофазним і багатофазним принципами функціонування. Розроблено методику та програмне забезпечення для автоматизованого проектування БІП за критерієм мінімального обсягу у разі максимального значення коефіцієнта корисної дії, що сприяє практичній реалізації пристроїв даного класу з поліпшеними масогабаритними показниками (більш високою питомою потужністю).

  Скачати повний текст