Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Боярская Наталия Петровна. Совершенствование методов компенсации высших гармоник в электрических сетях 0,4 -10 КВ: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.14.02 / Боярская Наталия Петровна;[Место защиты: Сибирский федеральный университет].- Красноярск, 2012.- 20 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Характерной особенностью современных систем электроснабжения является увеличение числа потребителей с нелинейными вольт-амперными характеристиками, создающих при своей работе токи и напряжения несинусоидальной формы, которые можно представить в виде суммы гармоник с частотами, кратными основной частоте питающей сети.

Высокий уровень содержания гармоник отрицательно влияет на
эффективность работы промышленного электрооборудования,

вычислительной техники, бытовых приборов, приводит к увеличению потерь электроэнергии, вызывает ускоренное старение изоляции. В связи с этим вопросам компенсации высших гармоник в электрических сетях уделяется значительное внимание.

Для обеспечения требуемого качества электрической энергии необходимо проведение комплекса организационных и технических мероприятий, включающих раздельное питание мощных нелинейных нагрузок, увеличение числа фаз в выпрямительных устройствах и т.д. Однако наибольший эффект дает использование специальных компенсирующих устройств - активных и пассивных фильтров гармоник.

Проблеме компенсации высших гармоник посвящены работы отечественных и зарубежных специалистов: Агунова А. В., Агунова М. В., Акаги X., Веникова В. А., Диксона Дж., Жежеленко И. В., Лабунцова В. А., Поссе А. В., Пенга Ф., Розанова Ю. К., Шидловского А. К., Чарнецки Л., Эмманюэля А. и других. Однако в большинстве работ рассматривается влияние на качество электроэнергии только крупных промышленных потребителей. Дополнительным фактором, способствующим ухудшению качества электроэнергии, является развитие энергосберегающих технологий, использование возобновляемых источников энергии, широкое распространение многочисленных распределенных нелинейных нагрузок малой мощности, характеристики которых могут быстро изменяться.

Основными фильтрокомпенсирующими устройствами в настоящее время являются пассивные фильтры гармоник (ПФГ). Недостаток пассивных фильтров заключается в возможности возникновения резонанса токов в параллельном колебательном контуре, образуемом фильтром и индуктивностью питающей сети, на частотах, близких к частотам высших гармоник. Поэтому при проектировании таких устройств очень важно контролировать частотную характеристику системы фильтр - питающая сеть во всем диапазоне частот. Однако большинство существующих методов проектирования позволяет контролировать частотные характеристики фильтров только на частотах резонансов отдельных ветвей.

Активные фильтры гармоник (АФГ) являются новыми и значительно более сложными устройствами, чем их пассивные аналоги. Многие вопросы

теории и практики применения этих устройств в электрических сетях 0,4-10 кВ еще не решены.

Сказанное требует дальнейшего развития методов анализа несинусоидальных режимов и проектирования пассивных и активных фильтрокомпенсирующих устройств для электрических сетей 0,4-10 кВ, совершенствования алгоритмов управления такими устройствами.

Цель работы - улучшение качества электроэнергии в сетях электроснабжения 0,4 - 10 кВ за счет совершенствования методов и средств компенсации высших гармоник.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

  1. Проанализировать гармонический состав токов и напряжений в сетях электроснабжения 0,4-10 кВ (на примере ряда хозяйств агропромышленного комплекса Красноярского края).

  2. Разработать метод анализа установившихся несинусоидальных режимов в сетях с вентильными преобразователями.

  3. Разработать методы проектирования пассивных фильтрокомпенсирующих устройств на основе общей теории синтеза реактивных четырехполюсников.

  4. Исследовать и развить адаптивные методы формирования управляющих сигналов для активных фильтрокомпенсирующих устройств.

Объект исследования.

Распределительные сети напряжением 0,4 - 10 кВ.

Предмет исследования.

Качество электроэнергии в распределительных электрических сетях и методы компенсации высокочастотных гармонических составляющих.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы основные положения теоретической электротехники, аппарат современных методов анализа и синтеза электрических цепей, элементы матричной алгебры, математического анализа, методы спектрального анализа. Теоретические решения сочетались с измерениями, экспериментальными исследованиями на основе имитационного моделирования, а также проверкой результатов с помощью современного программного обеспечения (пакеты MatLab, PSpice, среда визуального программирования Lab View).

Научная новизна:

1. Предложен метод анализа установившихся несинусоидальных режимов в сетях с вентильными преобразователями, основанный на спектральном представлении переменных и законов управления коммутируемыми элементами.

2. Разработан метод расчета пассивных фильтрокомпенсирующих устройств (ПФКУ), основанный на представлении фильтра в виде реактивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление питающей

сети. Это позволяет использовать для проектирования ПФКУ хорошо разработанные методы синтеза пассивных цепей.

3. Предложен адаптивный метод управления характеристиками активных фильтрокомпенсирующих устройств, использующий алгоритмы цифровой обработки сигналов.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

  1. На основе предложенного метода анализа установившихся несинусоидальных режимов в сетях с вентильными преобразователями разработано программное обеспечение для расчета гармонического состава токов и напряжений.

  2. На основе предложенного метода синтеза пассивных фильтров гармоник разработана инженерная методика проектирования пассивных фильтрокомпенсирующих устройств.

  3. С помощью разработанной методики спроектированы пассивные фильтры для компенсации высших гармоник в сетях с осветительной нагрузкой. Выполнены расчеты пассивных фильтрокомпенсирующих устройств для типовых нелинейных нагрузок. Разработаны практические рекомендации по реализации систем компенсации высших гармоник.

  4. Предлагаемый метод формирования управляющих сигналов для активных фильтрокомпенсирующих устройств не требует предварительной настройки АФКУ на спектр сетевых частот. Его характеристики могут изменяться в режиме реального времени при изменении спектров несинусоидальных напряжений и токов.

Достоверность полученных научных положений подтверждается их сравнением с результатами, полученными при моделировании и расчете с помощью апробированного программного обеспечения, результатами экспериментальных исследований, а также результатами, полученными другими авторами.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Процедура синтеза пассивных фильтров гармоник, позволяющая контролировать частоты параллельных резонансов системы фильтр-питающая сеть, что дает возможность исключить резонансное усиление гармоник.

  2. Адаптивный метод управления характеристиками активных фильтрокомпенсирующих устройств, основанный на использовании алгоритмов цифровой обработки сигналов, не требует предварительной настройки фильтра на спектр сетевых частот. Характеристики фильтра могут изменяться в режиме реального времени при изменении спектров несинусоидальных напряжений и токов.

  3. Метод анализа установившихся несинусоидальных режимов в сетях с вентильными преобразователями, который позволяет определить

гармонический состав напряжений и токов без проведения анализа во временной области.

Апробация работы. Результаты работы докладывались автором на научно-технических конференциях, семинарах и симпозиумах:

  1. Международном научно-техническом конгрессе «Энергетика в глобальном мире», г. Красноярск, 2010 г.

  2. 9-м международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, С.-Петербург, 2011г.

  3. Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы энергетики АПК», Саратов, 2010-2011 г.

  4. XII Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города», г. Красноярск, 2011г.

  5. Межкафедральных семинарах Института энергетики и управления энергоресурсами АПК КрасГАУ в 2009 - 2011 годах.

6. Научных конференциях Красноярского государственного аграрного
университета в 2009-2011 годах.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в четырнадцати статьях, в том числе 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад автора. Научные и практические результаты диссертации, положения, выносимые на защиту, разработаны и получены автором. Разработка и реализация общей научной идеи выполнена при участии научного руководителя.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 14 таблиц, 4-х приложений и библиографического списка использованной литературы из 105 наименований. Работа содержит 144 страницы основного текста, приложения - 36 страниц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net