Левон Олена Олександрівна. Напівпровідниковий двоканальний регульований компенсатор неактивних складових повної потужності

brief description

Левон Олена Олександрівна. Напівпровідниковий двоканальний регульований компенсатор неактивних складових повної потужності.- Дисертація канд. техн. наук: 05.09.12, Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т". - Харків, 2015.- 200 с.

Министерство образования и науки Украины
Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт»
На правах рукописи
УДК 621.314.26
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ
КОМПЕНСАТОР НЕАКТИВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОЛНОЙ
МОЩНОСТИ
Специальность 05.09.12 - полупроводниковые преобразователи
электроэнергии
Диссертация на соискание ученой степени кандидата
технических наук

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
РАЗДЕЛ 1. НЕАКТИВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПОЛНОЙ МОЩНОСТИ И УПРАВЛЯЕМЫЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ КОМПЕНСАЦИИ 11
1.1 Неактивные составляющие полной мощности и влияние их на
качество электроэнергии питающей сети 12
1.2 Регулирования качества электроэнергии питающей
сети 23
1.3 Управление многофункциональными устройствами
компенсации неактивных составляющих полной мощности 36
Постановка задач исследований 56
РАЗДЕЛ 2. УПРАВЛЕНИЕ ДВУХКАНАЛЬНЫМ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ КОМПЕНСАТОРОМ 58
2.1 Двухконтурная система управления двухканальным
компенсатором неактивных составляющих полной мощности 58
2.2 Fuzzy-регулятор в составе двухконтурной цифровой системы
управления компенсатором 76
2.3 Управление низкочастотным каналом полупроводникового
двухканального компенсатора 88
Выводы по разделу 101
РАЗДЕЛ 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКАНАЛЬНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ 102
3.1 Исследование работы цифровой системы управления
низкочастотным каналом компенсатора 102
3.2 Исследование работы двухконтурной системы управления
компенсатором 115
3.3 Методика выбора настроечных параметров цифрового fuzzy-регулятора 121
Выводы по разделу 127
РАЗДЕЛ 4. ДВУХКАНАЛЬНЫЙ КОМПЕНСАТОР ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ МОЩНЫХ ЗОНДИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ 129
4.1 Исследование электромагнитных процессов системы электропитания формирователя мощных зондирующих импульсов
в среде MATLAB SIMULINK 129
4.2 Улучшение энергетических характеристик формирователя
мощных зондирующих импульсов 134
4.3 Микропроцессорная реализация fuzzy-регулятора системы
управления двухканальным компенсатором 140
Выводы по разделу 148
ВЫВОДЫ 150
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 152
ПРИЛОЖЕНИЕ А 163
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 164
ПРИЛОЖЕНИЕ В 185

bibliography

ВЫВОДЫ
В диссертационной работе решена актуальная научно-практическая задача создания энергоэффективного многофункционального двухканального полупроводникового компенсатора неактивных составляющих полной мощности с быстродействующей цифровой системой управления и регулирования, основанной на современных теориях мощности, методах нечеткой логики и прогнозных вычислениях.
При этом получены следующие основные научные результаты.
1. На основе системного анализа способов и устройств компенсации неактивных составляющих полной мощности обоснована актуальность создания многофункциональных энергоэффективных компенсаторов неактивных составляющих полной мощности, позволяющих успешно решать проблему компенсации реактивной мощности, генерируемой или потребляемой нагрузкой, фильтрации высших гармоник тока.
2. Разработаны методики построения быстродействующей цифровой многоконтурной системы управления и регулирования двухканальным компенсатором, с использованием современных теорий мощности, нечетких вычислений и идей управления по прогнозу, а так же алгоритмы управления низкочастотным каналом компенсатора при изменении характера нагрузки, обеспечивающие высокие динамические характеристики компенсатора. Предложенная система управления обеспечивает поддержание коэффициента мощности нагрузки с компенсатором не ниже 0.98 и снижение амплитуд высших гармоник тока питающей сети на 50-60 %.
3. Разработан fuzzy-регулятор в составе системы управления компенсатором, применение которого дает возможность в процессе компенсации реактивной мощности уменьшить генерирование в сеть высших гармоник тока, не превышая при этом установленный уровень коммутационных перенапряжений. Разработана методика выбора настроечных параметров fuzzy-регулятора на основе методов многомерной оптимизации
4. Разработана микропроцессорная система управления двухканальным компенсатором на основе процессора общего назначения серии TMS и реализации контура регулирования гармоник тока питающей сети на основе процессора специального назначения 68НС12 фирмы Motorola. Разработано специальное программное обеспечение код на языках С и Assembler.
5. Полученные результаты являются законченными для использования при расчете параметров силовой схемы компенсатора неактивных составляющих полной мощности, разработке структуры микропроцессорной системы управления и регулирования, создания алгоритмов управления в реальном масштабе времени и их программной реализации.
6. Результаты проведенных в диссертации теоретических исследований и практических разработок нашли применение в Институте ионосферы НАН и МОН Украины при решении задачи улучшения электромагнитной совместимости формирователя мощных зондирующих импульсов измерительного комплекса некогерентного рассеяния с питающей сетью, а так же в опытно-конструкторских работах ДП НИИ «ХЭМЗ» при исследовании способов улучшения электромагнитной совместимости преобразователей электроэнергии с системой питания и используются в учебном процессе на кафедре радиоэлектроники Национального технического университета «Харьковский политехнический институт» при подготовке специалистов в области электроники и специализированных компьютерных систем.