Індекс рубрикатора НБУВ: З264.83

Рубрики:

Стабілізатори напруги, струму і потужності

Шифр НБУВ: Ж69973 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розвинуто теорію нелінійних імпульсних систем у частині оцінки "у великому" динамічної помилки регулювання та впливу на неї процесу перебудови виду широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Установлено, що системи стабілізації, виконані за принципом підлеглого регулювання з внутрішнім контуром струму, мають вищі динамічні та статичні показники точності, ніж системи з асинхронною інтегральною ШІМ. Виявлено, що глибокорегулювальовані системи з двобічною ШІМ у динаміці мають меншу середньоквадратичну помилку регулювання у порівнянні з ШІМ заднього та переднього фронтів. З'ясовано, що система стабілізації постійної напруги з ШІМ найбільш чутлива до збурень стосовно живлення за підходу до точок біфуркації і практично не чутлива до них після цих точок.

Проведено класифікацію трансформаторно-ключових виконавчих структур з ключовими елементами, що винесені з кіл силового струму. За способом виконання силового автотрансформатора та вольтододавчого трансформатора ці структури поділено на чотири групи, кожна з яких також є поліваріантною. Показано можливість трансформування структур однієї групи у структури інших груп та представлено рекомендації щодо доцільності застосування окремих варіантів. Доведено, що простіші структури цього класу мають повні аналоги у класі структур з ключовими елементами у колі силового струму.

Проведено розрахунок установленої потужності трансформатора в дискретних стабілізаторах напруги при секціонуванні обмоток по первинній і вторинній стороні. Одержано аналітичні вирази для розрахунку потужності, виконано порівняльний аналіз характеристик.

Показана возможность повышения динамической точности импульсного стабилизатора в результате повышения его порядка астатизма с первого до второго с помощью введения компенсационной разомкнутой связи по входному напряжению, т.е., путем построения комбинированного стабилизатора.

Наведено результати досліджень законів вибору характеристики вхід-вихід дискретного стабілізатора змінної напруги, що містить трансформаторно-ключову виконавчу структуру з вольтододавчим трансформатором. Одержано вирази для визначення параметрів характеристики з однаковою шириною петель гістерезису на окремих інтервалах зміни вхідних напруг.

Синтезовано параметричну макромодель стабілізатора напруги, на підставі якої визначено області працездатності в просторі параметрів.

Описано устройство для измерения времени опережения синхронизатора.

Проаналізовано множину можливих режимів роботи стабілізатора напруги змінного струму з трансформаторно-ключовою виконавчою структурою, що містить у своєму складі трансформуючий елемент (ТЕ) з секціонованою обвиткою (tap chanching transformer). Обгрунтовано можливість й доцільність обважнення робочих режимів шляхом збільшення розрахункової щільності струму в секціях обвитки з метою підвищення ефективності використання встановленої потужності обраного трансформуючого елемента. Визначена залежність цього показника від варіанта регулювання рівня напруги, що стабілізується. Проведено мультифізичне моделювання теплового режиму ТЕ. При цьому досягається збільшення максимальної вихідної потужності пристрою на рівні 12,5 - 27 % без зміни обраного типорозміру осердя при забезпеченні його штатного теплового режиму.

Об'єкт дослідження - джерело синусоїдальної напруги, яке має в своєму складі перетворювач частоти з ШІМ та вихідним LC-фільтром і нелінійний однофазний вихідний трансформатор з ємністю на виході. Отримано математичний опис цього джерела як нелінійної сингулярно збуреної системи диференціальних рівнянь, для якої проведено редукцію. Нелінійність приведено до вигляду, який дав змогу здійснити синтез закону керування з використанням методу функцій Ляпунова. Наведено результати моделювання, проведеного з врахуванням обмежень, які впливають на технічну можливість реалізації отриманого закону керування.

Розглянуто структурні моделі системних стабілізаторів електроенергетичних мереж (ЕЕМ), які використовуються для поліпшення демпфування коливань потужності енергосистеми за допомогою регулювання збудження синхронних турбогенераторів електростанцій. Математичні та структурні моделі такого системного стабілізатора для різних порядків його передатної функції згідно з рекомендаціями IEEE запропоновано для реалізації у системах автоматичного проектування, зокрема, для системи комп'ютерного аналізу стійкості ЕЕМ DAKAR. Проаналізовано існуючі системні стабілізатори, що рекомендовані асоціацією IEEE для електроенергетичних систем, кожен з яких має застосування, пов'язане з наявною системою збудження турбогенератора. Наведено опис будови існуючих системних стабілізаторів. Для побудови їх моделі на підставі рекомендацій IEEE запропоновано використання перетворення структурної схеми системного стабілізатора до канонічної форми спостережності. Таке перетворення надає можливості для створення математичних моделей таких систем для кола збудження синхронного генератора у формі як структурної моделі, так і системи диференціальних рівнянь, що відповідає такій структурі. Для аналізу частотних і часових характеристик моделей системних стабілізаторів використано середовище MATLAB із бібліотекою Control System Toolbox, що надало змогу проаналізувати частотні та часові характеристики рекомендованих IEEE системних стабілізаторів та їх моделей, які одержано на підставі канонічної форми спостережності. За рекомендаціями IEEE знаменник передатної функції системного стабілізатора може мати від першого до п'ятого порядку, що, відповідно, розширює коло використовуваних математичних моделей. Для їх аналізу на базі розгорнутої передатної функції системного стабілізатора створено узагальнені математичну та структурну моделі, які стали основою для розроблення відповідних моделей першого - п'ятого порядків. Для кожної такої моделі відповідного порядку показано як структурну схему, так і математичну модель як систему диференціальних рівнянь у формі Коші. Результати комп'ютерного моделювання підтвердили адекватність розроблених моделей і простоту їх використання.

Об'єкт дослідження - силовий трифазний паралельний активний фільтр, який складається з напівпровідникового інвертора напруги на повністю керованих ключах, ємнісного накопичувача та притлумлюючої RL-ланки. Декомпозиція об'єкта дослідження, яку проведено за темпами рухів динамічної системи, надає змогу розділити цю динамічну систему на дві підсистеми, зв'язані між собою за керуванням. Розглянуто роль та вплив підсистеми зв'язку між контуром стабілізації напруги на конденсаторі накопичувача трифазного паралельного активного фільтра та контурами формування компенсаційного струму, який інжектується цим фільтром до розподіленої мережі електропостачання. Наявність нелінійного навантаження в цій мережі є джерелом спотворень параметрів електроенергії. Формування компенсаційного струму здійснюється за допомогою примусового введення ковзних режимів першого порядку по деяких поверхнях ковзання. Двовимірна поверхня ковзання є лінійною комбінацією компонентів двовимірних векторів похибки компенсаційного струму та першої похідної похибки цього струму. Введена підсистема зв'язку надає можливість уникнення впливу збурення у вигляді гармонічних компонентів випрямленої напруги на параметри компенсуючого струму. Аналізується вплив динамічних характеристик підсистеми зв'язку, яка має фільтрувальні властивості, на показники швидкодії паралельного активного фільтра та коефіцієнт спотворень струму в мережі електропостачання, до якої цей фільтр приєднано. Для підтвердження теоретичних припущень побудовано імітаційну модель та проаналізовано результати цифрового моделювання. Виконано порівняння різних типів фільтрів як підсистеми зв'язку за критеріями тривалості перехідного процесу та коефіцієнтом гармонічних спотворень у струмі, який споживається з мережі.

Розглянуто застосування способу регулювання змінної напруги, за якого покращання якості струму мережі живлення досягається дискретним зміненням індуктивності в колі протікання цього струму для трифазного регулятора змінної напруги на активно-індуктивному навантаженні, реалізованого за схемою з зустрічно-паралельними тиристорами та нульовим проводом. Побудовано залежності коефіцієнтів гармонік та спотворення струму мережі від значення напруги, що регулюється, які доводять ефективність застосування запропонованого способу в цьому регуляторі. Визначено необхідну кількість секцій реактора та належну індуктивність їхніх обмоток для забезпечення під час регулювання напруги глибиною 50 % на активно-індуктивному навантаженні значень коефіцієнта гармонік, які не перевищують 7 %.

Об'єкт дослідження - трифазний паралельний активний фільтр, який складається з дворівневого інвертора напруги, ємнісного накопичувача та притлумлюючої RL-ланки. Декомпозиція об'єкта за темпами рухів динамічної системи дає змогу розділити цю систему на дві підсистеми, зв'язані між собою за керуванням. Розглядається вплив динамічних характеристик низькочастотного фільтра, який виконує роль підсистеми зв'язку між контуром стабілізації напруги на конденсаторі накопичувача трифазного паралельного активного фільтра та контурами формування компенсаційного струму, на стійкість системи. Формування компенсаційного струму здійснюється за допомогою примусового введення ковзних режимів першого порядку. Математичну модель підсистеми стабілізації напруги на конденсаторі побудовано із застосуванням вектора еквівалентного керування за припущення існування ковзного режиму при формуванні компенсаційного струму. Аналіз стійкості системи стабілізації напруги під час застосуванні низькочастотного фільтра другого порядку проводився за першим наближенням. Для цього використовується характеристичне рівняння замкненої системи, для якої будується інтервальний характеристичний поліном, теорема Харитонова та метод Рауса-Гурвіца для сімейства цих поліномів. Задля підтвердження теоретичних припущень побудовано імітаційну модель та проаналізовано результати цифрового моделювання.