автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Методология и принципы построения систем управления параметрами качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах с нелинейными элементами

доктора технических наук
Агунов, Александр Викторович
город
Санкт-Петербург
год
2004
специальность ВАК РФ
05.09.03
цена
450 рублей
Диссертация по электротехнике на тему «Методология и принципы построения систем управления параметрами качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах с нелинейными элементами»

Автореферат диссертации по теме "Методология и принципы построения систем управления параметрами качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах с нелинейными элементами"

На правахрукописи

МЕТОДОЛОГИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Баранов А.П. Турусов С.Н. Фоминич Э.Н.

Ведущая организация - ФГУП ЦНИИ СЭТ

Защита состоится "/У" ^Оё^Со-^? 2004 г. в часов на

заседании диссертационного совета' Д 223.002.02 при Государственной морской академии им. адмирала СО. Макарова по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д. 14, ауд.21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ГМА им. адм. С О. Макарова.

Автореферат разослан

2004г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Петухов В.А.

2004-4 3

26444

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Характерной особенностью современных судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) является то, что значительная часть оборудования СЭЭС имеет в своем составе выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, агрегаты бесперебойного питания, вольт-амперные характеристики которых нелинейны.

Наличие таких потребителей приводит к отрицательному воздействию на питающую сеть переменного тока, заключающемуся в генерации нелинейными нагрузками высших гармонических составляющих тока и напряжения. Гармонические составляющие тока и напряжения, в свою очередь, повышают вероятность возникновения резонансных явлений в СЭЭС, нарушают работу специальной вычислительной техники, устройств релейной защиты и автоматики, вызывают ускоренное старение изоляции основного электрооборудования, снижая, тем самым, надежность электроснабжения потребителей автономного объекта.

Перечисленные факторы значительно ухудшают качество электроэнергии в СЭЭС, чему, кроме того, способствуют также неблагоприятные энергофизические условия самой автономной системы: ограниченная мощность короткого замыкания, соизмеримость мощностей источников и нагрузки, малая длина и сопротивление кабельных линий электропередачи, отсутствие в большинстве СЭЭС силовых трансформаторов.

В связи с этим, в настоящее время все большее внимание уделяется вопросам разработки способов и средств, позволяющих устранить негативное влияние высших гармонических, для обеспечения требуемого качества электроэнергии и устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети, т.е. вопросам создания систем управления процессами генерирования, передачи и распределения электрической энергии.

Этим вопросам посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов: Азарьева Д.И., Акаджи X., Анисимова Л.Ф., Аррилаги Дж., Баранова А.П., Веникова В.А., Вилесова Д.В., Войтецкого В.В., Галки В.Л., Глинтерника СР., Джюджи Л., Жежеленко И.В., Зиновьева Г.С., Ковалева Ф.И., Козярука А.Е., Лабунцова В.А., Маевского О.А., Матура P.M., ^cce

A.В., Розанова Ю.К., Толстова Ю.Г., Топкаль В.Е., Федий B.C., Худякова

B.В.,Чаплыгина Е.Е., Шидловского А.К. и др.

Вместе с тем, разработка новых средств автоматики не исчерпывает проблемы, поскольку все большие ограничения на ее действия накладывает недостаточная управляемость основных элементов электроэнергетической системы.

Эти факторы вызвали повышенный интерес к средствам и способам активного управления генерированием и

БИБЛИОТЕКА

энергии по заданному закону, для придания требуемых свойств электроэнергетической системе в целом.

Специфика работы таких средств, требует проведения исследований по поиску оптимальных для конкретных условий, как новых схемных решений, так и разработки новых алгоритмов и способов управления традиционным оборудованием, призванных обеспечить его эффективное применение в электроэнергетических системах..

Представляемая работа является обобщением теоретических и экспериментальных исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора в период с 1992 по 2004 гг. в НИИ "КВАНТ", НИИПТ РАО "ЕЭС России" и Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете.

Диссертационная работа проводилась в рамках научно-технических программ ряда министерств и ведомств, в том числе по г/б НИР № А 524 "Синтез устройств управления автономными системами электроснабжения" и х/р НИР "Разработка системы управления компенсации реактивной мощности ГП "Адмиралтейские верфи".

Цель исследований. Создание новой методологической основы, позволяющей обеспечить полное устранение гармонических составляющих тока и напряжения в любых питающих электрических сетях, как с бесконечными генерирующими мощностями, так и сравнимыми с мощностями, потребляемыми нагрузкой, для любых, как линейных, так и нелинейных нагрузок.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи: —разработка способа генерирования компенсационного тока в питающую сеть, обеспечивающего полную компенсацию неактивных составляющих тока потребителя;

—разработка методики активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающей совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками; —анализ адекватности технических реализаций предложенных решений; —исследование системы автоматического регулирования неактивных

составляющих мощности и определение ее характеристик; —определение топологии схемы системы управления;

—разработка вычислительного алгоритма работы системы управления

компенсатором неактивных составляющих мощности; —определение основных характеристик цифровых методов обработки, измеряемых мгновенных значений тока и напряжения, а именно разрядности используемого двоичного кода и времени преобразования (измерения) отсчета, отвечающих требованиям ГОСТ 13109-97 на нормы качества электрической энергии; —обоснование принципов максимально эффективного использования энергетических, мощностей электрооборудования судов и кораблей и

устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети.

Методы исследований. При решении поставленных в диссертационной работе задач использовались способы аналитического интегрирования дифференциальных уравнений, в том числе в операторной форме, методы теории электрических цепей и сигналов, теории автоматического регулирования, ряды Фурье, а также элементы теории моделирования.

Достоверность исследований и методов расчета проверялась сопоставлением результатов расчетов по аналитическим соотношениям с результатами экспериментов на реальных действующих установках, являющихся типичными представителями исследуемых систем.

Научная новизна. В диссертационной работе получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты:

1. Способ компенсации неактивных составляющих полной мощности, обеспечивающий их полную компенсацию.

2. Методика активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающая совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками.

3. Вычислительные алгоритмы работы системы управления качеством электроэнергии.

4. Принципы построения системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности.

5. Рекомендации по достижению максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования судов и кораблей и устранению взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети.

Рекомендации по использованию полученных результатов (практическая значимость и реализация). Разработанная методика активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающая совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками, позволяет по новому подойти к проектированию электроэнергетических систем судов и кораблей.

Оригинальный способ компенсации неактивных составляющих полной мощности позволяет создать принципиально новые статические компенсаторы.

Предложенные принципы максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования могут использоваться для устранения взаимного влияния со стороны питающей сети любых потребителей в СЭЭС.

Основные научные результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс:

1.ФГУП "Адмиралтейские верфи" при разработке системы управления компенсации реактивной мощности предприятия, и используются для

рационального выбора и эксплуатации электрических установок компенсации реактивной мощности с целью значительного снижения потерь электроэнергии в сетях и электрооборудовании системы электроснабжения предприятия.

2.ФГУП "ПКП "ИРИС" при разработке устройств компенсации неактивных составляющих мощности тяговых преобразовательных агрегатов. Использование оригинальных алгоритмических методов и способов управления параметрами качества электроэнергии в системах с нелинейными элементами повышает эффективность НИОКР в области создания автономных систем электрической тяги.

З.ОАО "Завод "Инвертор" для модернизации систем управления инверторными агрегатами бесперебойного питания (АБП) и аппаратами электродуговой сварки с целью улучшения энергетических характеристик систем гарантированного электроснабжения (СГЭ) и повышения коэффициента мощности сварочного оборудования.

4.000 НПП "ЭКРА" при разработке блока цифрового регистратора БЭ-2702 М шкафа аварийного осциллографа ШЭ 1114 М. Внедрение разработанных математических моделей и алгоритмов преобразования первичных значений входных электрических величин в эквивалентные цифровые сигналы, при несинусоидальных режимах в цепях измерения параметров ЭЭС, обеспечило повышение точности определения и регистрации электрических характеристик в ЭЭС с нелинейными элементами.

Результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Апробация работы. Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено на:

—ГУ-ой научно-технической конференции "Проблемы нелинейной электротехники" (Киев, 1992);

—ХУГГГ-ом международном конгрессе Романо-Американской академии наук (Кишинев, 1993);

—международной конференции по энергетике СКЕ"94 (Нептун, Румыния, 1994);

—международных симпозиумах "Энергетика-95,96" (Санкт-Петербург, 1995, 1996);

—Пятой Российской научно-технической конференции "Электромагнит-пая совместимость технических средств и биологических объектов". ЭМС-98 (Санкт-Петербург, 1998);

—Юбилейной научно-технической конференции, посвященной 100-летию СПбГМТУ (ЛКИ) (Санкт-Петербург, 1999);

—3-ей Международной научно-технической конференции "Математическое моделирование в электротехнике, электронике и электроэнергетике" (Львов, 1999);

-У[-ой Международной научно-технической конференции "Проблемы современной электротехники — 2000" (Киев, 2000);

-1У-ОМ Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. ЭМС-2001 (Санкт-Петербург, 2001);

—Международном симпозиуме "Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность и перспективы". Екгаш'2001 (Санкт-Петербург, 2001);

—4-ой Международной конференции по морским интеллектуальным технологиям. М0РИНТЕХ-2001 (Санкт-Петербург, 2001);

—Седьмой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости. ЭМС-2002 (Санкт-Петербург, 2002);

-УП-ой Международной научно-технической конференции "Проблемы современной электротехники - 2002" (Киев, 2002);

—Научно-технической конференции "Кораблестроительное образование и наука - 2003" (Санкт-Петербург, 2003);

—Втором Международном симпозиуме "Электрификация и ускорение научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте". Е11гаш'2003 (Санкт-Петербург, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликованы лично и в соавторстве более 40 работ, в том числе 17 статей, 15 тезисов докладов на научно-технических конференциях, 6 описаний изобретений, официально зарегистрированная программа для ЭВМ и 2 научно-технических отчета.

Личный вклад. Постановка решаемых в диссертационной работе проблем и основные результаты принадлежат лично автору, научные интересы которого формировались в процессе многолетней работы под руководством член-корр. Академии электротехнических наук РФ, д.т.н., проф. Киреева Ю.Н. Результаты исследования влияния сварочных процессов на качество питающей сети и разработка средств компенсации искажений, вносимых в сеть сварочным оборудованием, получены совместно с засл. деят. науки и техн. РФ Столбовым В.И., Агуновым М.В., Коротковой Г.М., Шевцовым А.А. При обсуждении некоторых вопросов, рассматриваемых в диссертации, активное участие принимал лауреат премии Правительства РФ в обл. науки и техн., д.т.н., проф. Скачков Ю.В.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 249 наименований и 2 приложений. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста, иллюстрации на 37 страницах.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность проблемы, формулируются задачи, решению которых посвящена диссертация, формируется цель диссертации, излагаются подход и методы исследования, отмечаются научная новизна и практическая значимость работы,

В первой главе рассмотрены основные направления развития современных систем управления качеством электроэнергии, призванных обеспечить совместную работу потребителей в электроэнергетических системах. Рассмотрены принципы построения и работы силовых схем статических компенсаторов. Проведен анализ различных способов и законов управления статическими компенсаторами.

Требования к качеству электрической энергии устанавливаются ГОСТ 13109-97 и оговаривают нормы па отклонение частоты, отклонение напряжения, коэффициент несинусоидальности напряжения, размах изменения напряжения (доза колебаний напряжения), коэффициент гармонической составляющей напряжения, коэффициент обратной последовательности напряжения, коэффициент нулевой последовательности напряжения.

Первые два показателя качества электроэнергии характеризуют работу питающей сети переменного тока. В технических условиях на присоединение потребителя они отражаются в виде значений максимального потребления из сети активной и реактивной мощности.

Остальные пять показателей характеризуют влияние установок потребителей на параметры электроэнергии в рассматриваемом узле сети. Значение конкретного показателя качества электроэнергии в 1-м узле определяется токами искажений I генерируемыми потребителями во всех узлах.

К системным показателям качества относятся только нормы на отклонение частоты. Остальные показатели качества относятся к местным.

Успешная совместная параллельная работа потребителей электроэнергии, а иногда и генераторного оборудования, включая сети возможна лишь при обеспечении установленных ГОСТ норм, как со стороны потребителя, так и со стороны питающей сети. В этом случае говорят об электромагнитной совместимости в ЭЭС.

Традиционно проблема электромагнитной совместимости в ЭЭС решалась при помощи вращающихся синхронных компенсаторов или конденсаторных батарей с постоянной емкостью, снабженных электромеханическими коммутирующими устройствами, и пассивных фильтров.

Однако теперь, такие подходы уже не удовлетворяют современным требованиям, главным образом из-за возросшей интенсивности взаимно возмущающих факторов со стороны параллельно работающих нагрузок.

Данные факторы, а также необходимость автоматизации технологических процессов производства и распределения электроэнергии, т.е. автоматического управления различными показателями качества в электрической сети, привели к созданию систем управления качеством электроэнергии.

Последние достижения в технологии производства мощных полупроводниковых переключающих приборов ^ТО -тиристоры, MOSFET -и IGBT -транзисторы) и вычислительной техники, вызвали развитие систем управления качеством электроэнергии по двум основным направлениям. Одно из них связано с совершенствованием силовых исполнительных органов и элементов системы управления, второе направление определяется поиском оптимальных структур и алгоритмов работы элементов системы и системы в целом.

Совершенствование силовых исполнительных органов современной системы управления качеством электроэнергии происходит в основном по пути поиска новых силовых схем статических источников неактивных составляющих мощности (статических компенсаторов).

Второе направление развивается в сторону расширения учета влияния возмущающих факторов не только на отдельные элементы системы управления качеством электроэнергии, но и на контролируемые и варьируемые параметры технологического процесса: ток, напряжение, активную мощность, неактивные составляющие мощности. При этом наличие средств вычислительной техники в системе управления позволяет использовать достаточно сложные и эффективные алгоритмы численной обработки сигналов и значительно увеличить точность коррекции возмущений в энергосистеме.

Проведенный сопоставительный анализ и приведенная классификация существующих технических решений демонстрируют, что оба направления развивались и продолжают развиваться, взаимно обогащая друг друга, и как показывает практика, только сочетание исследований по обоим направлениям позволяет добиться приемлемого управления качеством электроэнергии.

Во второй главе рассмотрены принципы регулирования реактивной мощности. Предложен способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть, обеспечивающий полную компенсацию неактивных составляющих тока потребителя. Исследовано поведение системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности.

Для уяснения основных принципов работы системы управления качеством электроэнергии рассмотрим эквивалентную схему компенсатора, работающего в энергосистеме, показанную на рис.1.

Рис.1. Эквивалентная схема компенсатора.

Эквивалентная схема содержит компенсационный источник напряжения 1, потребитель несинусоидального тока 4, эквивалентный источник напряжения питающей сети 3 и реактор 2, включенный между ними.

Электромагнитные процессы в такой цепи описываются следующим дифференциальным уравнением:

где ивых(0 - мгновенное значение напряжения компенсационного источника; Ь - индуктивность реактора; ¡к(0 - мгновенное значение компенсационного тока; ис(1) — мгновенное значение напряжения в узле питающей сети.

Полная компенсация неактивных составляющих тока потребителя может быть осуществлена при условии

'•*(') =-'л 0) (2)

где - мгновенное значение пассивной составляющей тока потребителя. Пассивная составляющая тока потребителя может быть вычислена по:

'л М = '„(') "777"

и.

"ДО.

(3)

дс.

где - мгновенное значение тока потребителя; - активная мощность потребителя; [/¿с. - действующее значение напряжения в узле питающей сети. Подставим (3), с учетом (2), в (1), тогда

+ (4)

Л

и.

дс

Л

Полученное таким образом напряжение компенсационного источника 1, приложенное к реактору 2, подключенному к узлу питающей сети, обеспечивает генерирование требуемого компенсационного тока в питающую сеть.

Данный способ может быть выполнен, например, за счет соответствующего регулирования тока возбуждения синхронной машины и, следовательно, величины ее индуцированной Э.Д.С.

Учитывая, что для синхронной машины справедливо

е,« (0 = &'«('),

где к - коэффициент передачи синхронной машины; евых(() - Э.Д.С. синхронной машины; - ток в обмотке возбуждения, и принимая во

внимание (4), регулирование тока возбуждения в соответствии с

¿ад £ рн <1ис{о 1

к dt

-+

к и!

д.с.

dt

•+т«е(0, к

приведет к генерированию требуемого компенсационного тока.

Отметим, что роль индуктивности реактора в этом случае исполняет индуктивность синхронной машины.

Отметим еще раз, что отличительной чертой данного способа является полная компенсация неактивных составляющих тока потребителя, что позволяет отказаться от фильтрующих устройств, подключаемых к узлу питающей сети, даже при несинусоидальном токе потребителя.

Для оценки характеристик качества системы автоматического регулирования, реализующей предложенный способ, запишем (4) в символическом виде, в котором обозначение производной заменяется символом /), при этом с символом Б следует обращаться как с алгебраической величиной.

или после преобразований

, (0 = -LDi„ (0 + (1 + L-Ï-D)uc (0.

uL

(5)

Обозначим LDi„(t) как ueblxl(t)t a (l + I-^-D)«e(/) как u^ft), тогда (5)

идс.

будет иметь вид

И.ыг (0 = ».ых2 (О~ ".«1 (0 • (6)

Из (6) видно, что выходной сигнал системы управления является разностью выходных сигналов двух независимых звеньев.

Передаточная функция первого звена определяется как

Ш

имеет размерность сопротивления и является передаточной функцией идеального дифференцирующего звена. Замена О на }со приводит к комплексному коэффициенту передачи

Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики первого звена определяются соответственно как

Передаточная функция второго звена определяется как

К(П) =

"ДО

и;

не имеет размерности, и является передаточной функцией идеального форсирующего звена. Комплексный коэффициент передачи

Кисо) = К{П)0.=\+]соЬ °

Ко.

Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики второго звена определяются соответственно как _

1 + а>Чг Р"

и.

д.с.

<р(й)) = аг^аЬ

и.

д.с.

Таким образом, система управления строится из элементов с положительными параметрами, не имеет обратных связей, а, следовательно, устойчива и обладает достаточной стабильностью внешних показателей.

Структурная схема системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности показана на рис. 2.

[

Рис.2. Структурная схема системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности.

В третьей главе изложены принципы подхода к решению задач синтеза алгоритмических методов и систем управления качеством электроэнергии, рассмотрены основные моменты нахождения топологии схемы системы управления, как задачи кусочной аппроксимации, сформирован вычислительный алгоритм работы системы управления компенсатором.

Задача структурного синтеза в общем случае пока не решена. Процедура синтеза выполняется по тем или иным полуэвристическим - полуформальным правилам или просто на основе интуиции и опыта.

Конструктивным шагом здесь может явиться рассмотрение задачи структурного синтеза как задачи кусочной аппроксимации, для чего на основе целевого назначения системы определяется набор ее операций, а затем с каждой элементарной операцией сопоставляется элементарная структура, в которой эта операция может быть реализована.

Общий оператор преобразования (4) может быть разложен на следующие элементарные операции:

■ ввод мгновенных значений тока нагрузки 1Н(1) и напряжения питающей сети ис(1');

■ вычисление величины потребляемой нагрузкой активной мощности;

■ вычисление квадрата действующего напряжения сети;

■ вычисление величины выходного напряжения компенсатора ивых(1) по

(4);

■ вывод управляющего воздействия ивых(0-

На рис. 3 представлены основные элементы системы управления процессом компенсации, реализующей разработанный выше способ.

Рис.3. Структурная схема системы управления процессом компенсации неактивных составляющих мощности.

Система работает следующим образом. Данные о напряжении на шинах источника питания 1 и тока в нагрузке 8 с датчика напряжения 2 и датчика тока 9 поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3. С АЦП оцифрованные данные поступают на вычислительное устройство -микропроцессор (МП) 4. МП производит вычисление величины выходного напряжения компенсатора ивЫ1(1) в соответствии с (4). Вычисленное значение ЧвыхО) передается па цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 6. С ЦАП управляющее воздействие в виде аналогового сигнала поступает на широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 5. ШИМ управляет работой компенсатора 7, который отрабатывает вычисленное напряжение

Основным элементом рассматриваемой системы служит микропроцессор, поэтому один из наиболее сложных и трудоемких этапов работы по созданию систем управления такого рода является формирование вычислительного алгоритма. Это объясняется тем, что математические аналитические методы решений непригодны для использования в качестве вычислительных алгоритмов. Метод может применяться как алгоритм только тогда, когда он полностью схематизирован. Это означает, что в каждый момент должно быть однозначно установлено, какой следующий шаг должен быть сделан. Вычислительный алгоритм должен быть конечным, т.е. приводить к результату за конечное число шагов. Кроме того, вычислительный алгоритм может содержать лишь такие операции, которые являются выполнимыми, на используемых микропроцессорах.

Выделенные в предыдущем параграфе элементарные операции:

■ ввод мгновенных значений тока нагрузки ¡„(1) и напряжения питающей сети ис(1)~, вывод управляющего воздействия являются стандартными для любых цифровых измерительных систем, и их реализация не представляет большой сложности.

Реализация операций:

Н вычисление величины потребляемой нагрузкой активной мощности; вычисление квадрата действующего напряжения сети, могут быть осуществлены методами численного интегрирована, вычислительные алгоритмы для которых широко известны и подробно описаны.

Таким образом, требуется найти вычислительный алгоритм только для определения по (4) величины выходного напряжения компенсатора Ыаи^).

Рассмотрим для этого значения входного и выходного сигналов в (4) в дискретные моменты времени пД1, где п = 0,1,...,... и заменим производные конечными разностями

Л, (0 _ 'нпМ ~'я(п-1)А/ .

¿Ис(0 _ испМ ~Цф,-1)А/

тогда (4) примет вид

, 1юМ ~ 'Ч»-1)Д» . г К ЫгаД< — Wc(n-I)A/ ,

и.ыхпЛ, ~ ~L---+ L~2--—-+ "cnAt • С')

At Щ.С. At

Проделаем с (7) следующие преобразования: _ L_. L_. L Рм

и.ыхш - Д/ 1нпМ + Д/ г*(я-1)ДI + дг ..2 испЫ

д С,

(8)

2 "c(,.-l)A,+W

Объеди

к(л-1)Д/

+ (1 +

Ai U,

ХлД/ -

д.с.

JuJL

A tUl.

КспАг

с{ л-1)Д/

Нак

"«ьиглЛ; = -^нпЬ + ki><(n-\)&l + (1 + ^ —Y~)ucnAI ~ к Г Ис(я-!)Д» • (9)

^¿.е. д.с.

Реализовав (9) в виде программы для микропроцессора и использовав схему на рис. 3, получим систему управления компенсатором.

В четвертой главе рассмотрены топология и принципы работы силовой схемы статического компенсатора и его схемы управления. Виртуальными компьютерными экспериментами подтверждена работоспособность предложенного технического решения. Определены основные характеристики цифровых методов обработки измеряемых мгновенных значений тока и напряжения, а именно разрядность используемого двоичного кода и время преобразования (измерения) отсчета, отвечающие требованиям ГОСТ 1310997 на нормы качества электрической энергии.

Реальная экспериментальная проверка электротехнических комплексов и систем представляет собой достаточно трудоемкую, сложную и дорогостоящую задачу. Существенную помощь здесь может оказать замена реального эксперимента на виртуальный компьютерный эксперимент.

В настоящее время наиболее распространенный инструмент, применяемый для этих целей - персональный компьютер. На сегодняшний день для персональных компьютеров созданы пакеты программ, позволяющие даже не владеющему навыками программирования пользователю легко и быстро проводить на ПЭВМ достаточно сложные исследования электронных схем.

Одна из наиболее популярных достаточно мощных и универсальных систем моделирования электронных схем - система Electronics Workbench 5.12 Канадской фирмы Interactive Image Technologies Ltd.. Симулятор Electronics Workbench, построен на основе программы Pspice, которая де-факто является мировым стандартом в области моделирования электронных схем. Однако работать с Electronics Workbench значительно проще, чем с Spice.

На рис.4 приведены экспериментальные осциллограммы тока питающей сети (вверху) и тока компенсатора (внизу). Масштабы: тока 50 А/дел., времени 0,01 с/дел..

Рис.4. Осциллограммы тока питающей сети (вверху) и тока компенсатора (внизу). Масштабы: тока 50 А/дел., времени 0,01 с/дел.

Гармонический анализ кривой сетевого тока, до момента времени, когда статический компенсатор начал свою работу, показывает, что в кривой сетевого тока присутствуют только нечетные гармоники. Основной вклад в искажение кривой тока вносят: ток пятой гармоники (20% от основной гармоники); ток седьмой гармоники (14% от основной); ток одиннадцатой гармоники (9% от основной); ток тринадцатой и семнадцатой гармоник (около 7% от основной каждая); ток девятнадцатой и двадцать третьей гармоники (около 5% от основной каждая) и амплитуды токов остальных гармоник не превышающие 4% от амплитуды основной гармоники каждая. Однако, когда статический компенсатор начинает свою работу ток сети становится строго синусоидальным.

Следует обратить внимание, что в этом случае амплитуда сетевого тока уменьшается, поскольку из сетевого тока исчезают его неактивные составляющие.

В процессе проведения компьютерного эксперимента исследовалась компенсирующая способность предложенного технического решения в зависимости от изменения импеданса питающей компенсируемую нагрузку сети. Эксперимент показал устойчивость работы исследуемой системы в широком диапазоне изменения импеданса питающей компенсируемую нагрузку сети и полную независимость ее компенсирующей способности.

Управление физическими параметрами в электроэнергетической системе, предполагает точную оценку аналоговых величин, таких как напряжение в системе и ток в нагрузке. Эти величины в дальнейшем подвергаются различным видам математической обработки, рассмотренным выше.

На сегодняшний день наибольшей вычислительной мощностью обладают микропроцессоры, оснащенные интерфейсными устройствами, позволяющими микропроцессору получить доступ к тем физическим величинам и процессам, которые он должен будет обрабатывать.

Погрешность определения электрических характеристик, при использовании цифровых методов обработки, в основном определяется получением правильных отсчетов мгновенных значений тока и напряжения в измеряемой цепи. Степень соответствия конкретного отсчета действительному значению измеряемой в данный момент времени величины зависит от разрядности используемого двоичного кода и времени преобразования (измерения) отсчета.

Определяющими при этом являются требования ГОСТ 13109-97 на нормы качества электрической энергии, согласно которому при анализе гармонического состава допускается не учитывать гармонические составляющие порядка п>40 и (или) значения которых менее 0,1% от основной.

Последнее требование может быть выбрано в качестве величины показателя верности оценки получаемой потребителем информации, сообщения г (входной сигнал АЦП).

Верность описания функции r(í) на интервале времени t некоторой оценкой в математике принято характеризовать приближением (или степенью приближения). Для описания верности на интервале, на практике можно использовать равномерный вид приближения.

Показателем равномерного приближения является максимальная погрешность:

где e(t)=r'(t)-r(í) - текущее значение погрешности; и^тй =тахЦ1|д е

et =rt* —г* =r'(k) — r(k) - погрешность k-ой (к=1,2,...,п) составляющей оценки задаваемой в форме вектора или функции дискретного аргумента.

Так, например, при дискретно-аналоговом представлении сообщение описывается упорядоченной совокупностью величин каждая из

которых может иметь любое значение в некотором

непрерывном интервале (диапазон измерения) длительностью

(континуум значений).

Положим также, что для потребителя или для подсистемы последующей обработки сообщений достаточно иметь оценки Ul=Uk+ek. Верность множества таких оценок, характеризуется максимальной доверительной погрешностью £т!а1 =£ь- Эта погрешность обычно приводится к диапазону координаты и соответственно задает допустимое значение:

Для определения необходимого количества дискретных уровней или шагов квантования при квантовании с равномерным шагом (см. рис. 5, а) диапазон [/# координаты разбивается на Мк-1 интервалов одинаковой длительности (шаг квантования), тавной

с1к=иАк/Мк-1, (12)

с фиксированными квантованными уровнями ик(0), ик(1), .... 17к(Мк-1). Любое значение 11к округляется (см. рис. 5., б) до ближайшего квантованного уровня ик(1), так что погрешность квантования ¿/¿¡¡к — /2.

Рис.5. Иллюстрация квантования шкалы координаты сигнала (а) и возникновения ошибки квантования (б).

В таком случае максимальная погрешность квантования Епиаив^й^!, и с учетом (11) и (12) имеем:

Естественно принять цифровое представление эквивалентным аналоговому, если приведенная к диапазону координаты погрешность квантования равна допустимой приведенной погрешности в оценке

Из условия 5кв — находим число уровней квантования цифрового представления

которое эквивалентно рассматриваемому дискретно-аналоговому в смысле равенства приведенных максимальных значений погрешностей.

Тогда, при простом двоичном кодировании получим требуемую разрядность двоичного кода, удовлетворяющего данному условию

Подставляя значение 5^-0,1%, регламентируемое ГОСТ 13109-97, в (15) получим

Таким образом, требуемому данным ГОСТ разрешению удовлетворяет 9-ти разрядный и более двоичный код.

Другое требование ГОСТ 13109-97 может быть выбрано в качестве величины показателя верности оценки требуемого времени преобразования отсчета.

Требуемая точность измерения сигнала может быть обеспечена только при условии, что за время преобразования отсчета изменение его величины не превысит величины равной шагу квантования по уровню. Другими словами должно выполняться следующее условие:

(¿и.Л д

I л -г С

(16)

где ПД — полный диапазон изменения входного аналогового сигнала; п — разрядность используемого двоичного кода; - время преобразования.

Для самой высокочастотной из учитываемых гармонических составляющих измеряемого сигнала с амплитудой 13„ и частотой / скорость изменения

л

= 2к/1/т соб 2л-//,

а максимальное значение скорости равно

Поскольку (размах гармонической составляющей) и подставляя (17)

в (16), получим:

1

2"Л,

Тогда максимальная допустимая частота входного сигнала составит

а требуемое время преобразования отсчета

Подставляя в (18) значение /т<а=2кГц при частоте основной гармоники 50Гц, регламентированное ГОСТ 13109-97, с учетом выбранной ранее разрядности используемого двоичного кода получим

Необходимо отметить, что для однозначного представления измеряемого сигнала (как функции времени) последовательностью отсчетов, взятых через некоторый интервал времени, в соответствии с теоремой Котельникова частота снятия отсчетов (частота дискретизации) /¿=2/тшс. На практике

В пятой главе определяется сущность электрических процессов происходящих в электроэнергетических системах ограниченной мощности, работающих на нелинейную нагрузку. Разрабатывается метод активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающий совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками. Предлагаются принципы максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования судов и кораблей и устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети.

Рассмотренные выше методы позволяют осуществлять высокоэффективное управление параметрами качества электроэнергии в электроэнергетических системах с бесконечными генерирующими мощностями.

Однако, для электроэнергетических систем судов и кораблей, где генерируемые мощпости сравнимы с мощностями, потребляемыми нагрузкой и компенсация всех нелинейных нагрузок, по каким-либо причипам невозможна, рассмотренных методов становится недостаточно.

Действительно, токи гармоник, протекающие по нелинейной нагрузке, создают в этом случае падение напряжения гармоник па внутрепнем импедансе источника, поэтому кривая напряжения приложенного к нагрузке будет искажена (даже если источник напряжения чисто синусоидален).

Для устранения искажения кривой напряжения на питающих шипах, необходимо предотвратить протекание тока гармоник нелинейной нагрузки через источник. Этого можно добиться, заставив протекать токи гармоник по параллельной цепи, подключенной к источнику.

На рис. 6 показана эквивалентная схема для такого случая. Параллельная цепь здесь представлена некоторым импедансом К. Ток гармоник, генерируемый нелинейной нагрузкой делится на две части. Одна часть протекает по ветви источника, другая /д по ветви с импедансом К.

Рис.6. Эквивалентная схема компенсации пассивных составляющих тока нагрузки у шин генератора.

На основании первого закона Кирхгофа ток /д в ветви с импедансом К определяется как:

С другой стороны на основании второго закона Кирхгофа, для цепи на рис. 6, справедливо следующее выражение:

(20)

Подстановка /д из (19) в (20) приводит к следующему результату:

откуда для тока гармоник п

и •

(21)

записать:

Напряжение Ут на шинах питающих нелинейную нагрузку может быть определено как:

(22)

Анализ (21) показывает, что при ток 1ц также приблизительно

равен нулю. Другими словами, ток гармоник перестает течь по ветви источника и полностью протекает по ветви с импедансом К, то есть импеданс К шунтирует источник для гармонических составляющих тока нелинейной нагрузки. Поскольку гармонические составляющие тока нелинейной нагрузки, в этом случае, более не протекают через источник, то и не создается падение напряжения гармоник на внутреннем импедансе источника, а следовательно, пе искажается форма кривой напряжения Ут на питающих шинах. Действительно из (22) следует, что при выше указанных условиях

Технически параллельная ветвь с требуемым импедансом К может быть реализована с помощью управляемого источника тока.

Если источник тока будет управляться таким образом, чтобы соотношения между током и напряжением в параллельной ветви получались такими же, как в ветви с требуемым импедансом К, то процессы в остальной части цепи не зависят от того, какой из двухполюсников активный или пассивный к ней подключен. По своей сути, такая ветвь будет представлять собой силовой активный фильтр. Рис. 7 иллюстрирует принцип построения такого фильтра.

Рис.7. Эквивалентная схема построения силового активного фильтра.

Активный фильтр работает следующим образом. Данные о напряжении на клеммах генератора питания и тока в питающих шинах с датчика напряжения Бу и датчика тока Sc поступают на систему управления активным фильтром АР¥. Силовая схема активного фильтра, отрабатывает требуемый импеданс. Таким образом, неактивные составляющие тока питающих шин протекают через активный фильтр и не создают падение напряжения на внутреннем импедансе генератора, что в свою очередь обеспечивает синусоидальную форму кривой питающего напряжения на шинах питания Ут-

На рис. 8 приведены осциллограммы работы предлагаемого активного фильтра, напряжения питающей сети (вверху) и тока генератора (внизу), полученные в результате компьютерного моделирования. Масштабы: напряжения 200 В/дел., тока 50 А/дел., времени 0,01 с/дел..

Рис.8. Осциллограммы напряжения питающей сети (вверху) и тока генератора (внизу). Масштабы: напряжения 200 В/дел., тока 50 А/дел., времени 0,01 с/дел.

Из осциллограмм видно, что до того как активный фильтр начал свою работу, напряжение на питающих шинах и ток генератора содержали большое количество гармоник. Гармонический состав кривой тока генератора, до момента времени, когда активный фильтр начал свою работу, аналогичен гармоническому составу сетевого тока выше описанного эксперимента, поскольку в обоих экспериментах использовалась одна и та же нагрузка.

Однако, когда активный фильтр начинает свою работу напряжение на питающих шинах и ток генератора становятся строго синусоидальными.

Следует обратить внимание, что в этом случае амплитуда тока генератора уменьшается, поскольку из тока генератора исчезают его неактивные составляющие.

Таким образом, для достижения максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования, необходимо совместное использование статических компенсаторов у шин нагрузки и активных фильтров у шин генератора. Только в этом случае удается достигнуть строгой синусоидальности как напряжения, так и тока питающей сети.

В шестой главе приводятся результаты экспериментальных исследований предложенной простейшей системы управления качеством электроэнергии сварочного источника питания, позволяющей решать задачи эффективной эксплуатации питающей сети.

Одним из основных потребителей электрической энергии современного судостроительного предприятия является сварочное оборудование.

Большие масштабы использования сварочного оборудования на предприятиях, приводят к значительному ухудшению качества питающей это оборудование сети, вследствие значительной нелинейности сварочной дуги, и часто требуют организации отдельного от остальных потребителей энергоснабжения сварочных производств.

Решением этой проблемы может стать оснащение имеющихся сварочных источников питания корректирующими коэффициент мощности

узлами. Причем учет специфики конкретного сварочного процесса -гармонического состава кривых питающего напряжения и сварочного тока, а также цикличности процесса может значительно упростить и удешевить такие узлы.

Для определения основных энергетических характеристик электрической системы необходимо знать параметры питающего напряжения и потребляемого системой тока. Исчерпывающую информацию в этом случае предоставляют осциллограммы питающего напряжения и потребляемого тока типичного представителя исследуемой системы, каковым является источник питания ИПК-350, представитель распространенной типовой серии, включающей источники ИПК - 120 и ТДФ - 1600.

Осциллографирование проводилось для полного рабочего цикла сварочного оборудования: "холостой ход" - "работа под нагрузкой", причем при работе под нагрузкой регистрировались как режимы горения дуги, так и режимы короткого замыкания по вторичной стороне, то есть короткое замыкание электрода и заготовки.

Экспериментально снимались осциллограммы кривых первичных и вторичных напряжений и токов для сварки плавящимся электродом под слоем флюса и для сварки плавящимся электродом с обмазкой.

Сварка (наплавка) проводилась стальным электродом БОХ8А8 2347-15 диаметром d=2мм стальной пластины Ст-3 толщиной 5=3мм. Осциллограммы первичного напряжения тока И, вторичного напряжения (напряжения на дуге) и2, тока дуги \2 при сварке покрытым электродом, полученные в результате экспериментов, показаны на рис. 9 (масштабы: т/=2,5мс/дел, ти/= ЗООВ/дел, ш 11= 20А/дел, тк2= 20В/дел, тси2= 45А/дел).

Рис.9. Осциллограммы первичного напряжения тока И, вторичного напряжения (напряжения на дуге) и2, тока дуги \2 при сварке покрытым электродом. Масштабы: т,=2,5мс/дел, т„1= ЗООВ/дел, ш,1= 20А/дел, т„2= 20В/дел, т12= 45А/дел.

Для обработки, полученных в результате эксперимента осциллограмм был применен аппарат рядов Фурье, позволяющий разложить кривые токов и напряжений на гармонические составляющие..

Разложение в ряд Фурье вплоть до 128 гармоники было реализовано с помощью программы схемотехнического моделирования MICROCAP Ш.

Результаты разложения кривых токов и напряжений на косинусные и синусные составляющие ряда Фурье используются для вычисления значений полной мощности i и ее составляющих — активной Р, реактивной Q и мощности искажения

Составляющие полной мощности вычислялись с помощью программы (POWER 3) согласно:

а коэффициент мощности по:

Г -Р

Анализ результатов показывает, что в кривой первичного тока, амплитуды гармоник, включая 15-ю (гармоники более высоких порядковых номеров не учитываются ввиду незначительности их вклада - менее 0,1% от основной гармоники [ГОСТ 13109-97]), составляют 14,73% от амплитуды первой гармоники, обуславливая тем самым искажение формы первичного тока.

Кроме наличия высших гармоник, в кривой первичного тока существует фазовый сдвиг первой гармоники первичного тока относительно первой гармоники первичного напряжения.

На холостом ходу в кривой первичного тока, амплитуды гармоник, включая 15-ю, составляют 83,46% от амплитуды первой гармоники, обуславливая тем самым значительное искажение формы первичного тока.

Кроме наличия высших гармоник, в кривой первичного тока, также как и в предыдущем случае существует фазовый сдвиг первой гармоники первичного тока относительно первой гармоники первичного напряжения.

В режиме короткого замыкания в кривой первичного тока, амплитуды гармоник, включая 21-ю, составляют 8,7% от амплитуды первой гармоники, обуславливая тем самым искажение формы первичного тока.

Кроме наличия высших гармоник в кривой первичного тока, в этом режиме существует и фазовый сдвиг первой гармоники первичного тока относительно первой гармоники первичного напряжения.

Аналогичные результаты получены и для ручной дуговой сварки плавящимся электродом Ст-3 диаметром d=3mm под слоем флюса АН348, стальной пластины Ст-3 толщиной 3 мм.

В таблице 1 сведены полученные значения полной мощности и ее составляющих для разных режимов.

Таблица 1

Значения мощностей при различных режимах работы сварочного оборудования.

Параметр Сварка Сварка под Холостой ход Короткое

покрытым слоем флюса источника замыкание на

электродом питания вторичной стороне

Б.кВА 12,03 12,60 1,28 15,37

Р, кВт 4,37 4,38 0,56 0,80

О,квар 11.17 11,72 1,00 15,32

О,кваи 0,82 1,50 0,58 0,88

к 0,36 0,35 0,44 0,05

Анализ полученных результатов показывает, что коэффициент мощности для исследуемого сварочного источника питания остается низким во всех режимах работы. Кроме того, из табл. 1 видно, что даже для одного способа сварки (сварка под флюсом, либо сварка обмазанным электродом), значения составляющих полной мощности и соотношения между ними изменяются в течение рабочего цикла, что свидетельствует о высокой динамике электрических процессов, протекающих в сварочных установках.

Для повышения коэффициента мощности в исследуемом источнике питания необходимо ликвидировать фазовый сдвиг между первыми гармониками питающего напряжения и потребляемого тока.

Однако, компенсация фазового сдвига традиционными средствами, например простым подключением к сетевым клеммам источника питания компенсирующего конденсатора, из-за изменения в течение рабочего цикла значений составляющих полной мощности и соотношений между ними, не окажет значительного влияния на повышение коэффициента мощности в целом. Так, например, если постоянно подключенный компенсирующий конденсатор обеспечивает снижение потребления из сети реактивной мощности, а следовательно высокий коэффициент мощности в цикле горения дуги и в цикле короткого замыкания, то в цикле холостого хода, конденсатор

генерирует в сеть реактивную мощность и коэффициент мощности остается низким.

Тем не менее, рассмотренную выше проблему можно преодолеть, осуществив подключение компенсирующего конденсатора в соответствии со схемой показанной на рис. 10.

Рис.10. Схема источника питания с повышенным коэффициентом мощности.

Схема содержит источник переменного напряжения 1; компенсирующий конденсатор 2, подключенный параллельно клеммам, питающей сети; фильтрующее устройство 3, также подключенное параллельно клеммам питающей сети; реле дуги 4, один из управляющих выводов которого подключен к сварочному электроду 5, другой к свариваемому изделию 6; дополнительный компенсирующий конденсатор 7 и сглаживающий реактор 9, одни из выводов которых соединены с выводами нормально замкнутых контактов 8 реле дуги 4, а вторые выводы дополнительного компенсирующего конденсатора и сглаживающего реактора подключены к клеммам питающей сети.

Источник питания сварочной дуги является для питающей сети резко переменной нагрузкой, поскольку работа такого источника состоит из цикла холостого хода, короткого замыкания и горения дуги. При этом в каждом цикле реактивная мощность, потребляемая источником и требующая компенсации различна.

Слежение за циклами работы источника и управление процессом компенсации осуществляется с помощью реле дуги 4.

Во время интервала горения дуги, величины разности потенциалов между сварочным электродом 5 и свариваемым изделием 6 недостаточно для срабатывания реле дуги 4, его нормально замкнутые контакты 8 замкнуты и дополнительный компенсирующий конденсатор 7 подключен к клеммам питающей сети. Емкости конденсаторов 2 и 7 суммируются, и при этом происходит компенсация реактивной составляющей первой гармоники потребляемого из сети тока, а компенсация высших гармоник осуществляется фильтрующим устройством 3. Во время интервала холостого хода, когда дуга не горит, величины разности потенциалов между сварочным электродом и

свариваемым изделием достаточно для срабатывания реле дуги 4. Его нормально замкнутые контакты 8 размыкаются, дополнительный компенсирующий конденсатор 7 отключается от сети. Происходит компенсация реактивной составляющей первой гармоники потребляемого из питающей сети тока на холостом ходу сварочного источника питания компенсирующим конденсатором 2. Емкость, компенсирующего конденсатора 2 рассчитана только для компенсации на холостом ходу. При возникновении короткого замыкания между сварочным электродом и свариваемым изделием, разности потенциалов между ними недостаточно для срабатывания реле дуги, нормально замкнутые контакты 8 реле дуги замкнуты, и дополнительный компенсирующий конденсатор 7 подключен к питающей сети, осуществляя компенсацию реактивной составляющей первой гармоники потребляемого из питающей сети тока.

Емкость дополнительного компенсирующего конденсатора 7 выбирается такой, чтобы сумма потребляемого конденсатором тока по первой гармонике сетевого напряжения и пассивной составляющей тока первой гармоники потребляемой из питающей сети источником питания стремилась к нулю.

Сглаживающий реактор 9 осуществляет демпфирование переходных процессов возникающих в цепи дополнительного компенсирующего конденсатора 7 в моменты его подключения к сети.

На рис. 11 и 12 соответственно показаны осциллограммы кривых токов и напряжений при сварке обмазанным электродом с компенсирующим конденсатором в первичной цепи (масштабы: ш/=2,5 мс/дел, ты7=300 В/дел,

и кривых токов и напряжений при коротком замыкании > по вторичной стороне (масштабы: т/=2,5 мс/дел, тм7=300 В/дел, тг7=15 А/дел, 1ш'2=70 А/дел) полученных, на экспериментальной установке.

!'"■' ..............' -■•••А,—я— .......................... ....... I

и1 _

I - '

Е

¡1 и2 ~~

[

Рис. 11. Кривые токов и напряжений при сварке обмазанным электродом с компенсирующим конденсатором в первичной цепи. Масштабы: mt=2,5 мс/дел, mu 1=300 В/дел, mu2=40 В/дел, mi 1=20 А/дел, mi2=45 А/дел.

Рис.12. Кривые токов и напряжений при коротком замыкании по

вторичной стороне. Масштабы: mt=2,5 мс/дел, mu 1=300 В/дел, mi 1=15 А/дел, mi2=70 А/дел.

В таблице 2 приведены значения полной мощности и ее составляющих для случая сварки обмазанным электродом с компенсирующим устройством и без него.

Таблица 2

Составляющие полной мощности при сварке обмазанным электродом до и после установки компенсирующего устройства

Параметр До компенсации После компенсации

первичная вторичная первичная вторичная

сторона сторона сторона сторона

Б, кВА 12,03 2,60 3,15 2,68

Р, кВт 4,37 2,32 2,93 2,38

<3, квар 11,17 0,44 0,05 0,45

О, кваи 0,82 1,08 1,16 1,13

к 0,36 0,89 0,93 0,89

Анализ приведенных данных показывает, что после установки компенсирующего устройства потребляемая полная мощность снизилась в 3,81 раза, реактивная мощность в 225,1 раза, активная в 1,49 раза.

Сравнение энергетических характеристик по вторичной стороне сварочного источника питания до и после установки компенсирующего

устройства показывает, что мощность, потребляемая дугой, не изменяется после добавления в источник питания компенсирующего устройства. Это дает основания констатировать отсутствие влияния компенсирующего устройства на технологический процесс сварки.

Таким образом, использование даже простейших систем управления качеством электроэнергии позволяет значительно повысить эффективность эксплуатации сварочным оборудованием питающей сети.

Основные результаты

Главный итог работы — создание новой методологической основы, позволяющей обеспечить полное устранение гармонических составляющих тока и напряжения в любых электроэнергетических системах с любыми потребителями независимо от мощности источников электроэнергии. При этом получены следующие основные новые научные и практические результаты.

1. Предложен оригинальный способ генерирования компенсационного тока в питающую есть, обеспечивающий полную компенсацию неактивных составляющих тока потребителя, что позволяет отказаться от фильтрующих устройств, подключаемых к узлу питающей сети, даже при несинусоидальном токе потребителя.

2. Разработана методика активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, позволяющая обеспечить совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками.

3. Исследована система автоматического регулирования неактивных составляющих мощности и определены ее основные характеристики.

4. Разработан вычислительный алгоритм работы системы управления компенсатором.

5. Определены основные характеристики цифровых методов обработки измеряемых мгновенных значений тока и напряжения, а именно разрядность используемого двоичного кода и время преобразования (измерения) отсчета, отвечающие требованиям ГОСТ 13109-97 на нормы качества электрической энергии.

6. Показана и обоснована необходимость совместного использования статических компенсаторов у шин нагрузки и активных фильтров у шин генератора для достижения максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования судов и кораблей и устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети.

7. Виртуальными компьютерными экспериментами подтверждена работоспособность предложенных новых подходов к устранению взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети,

как в ЭЭС с бесконечной мощностью источников электроэнергии, так и в судовых и корабельных ЭЭС ограниченной мощности.

8. Разработана простейшая система управления качеством электроэнергии сварочного источника питания, позволяющая решать задачи эффективной эксплуатации питающей сети. Реальными экспериментальными исследованиями подтверждена работоспособность и эффективность разработанной системы.

9. По выполненным научным исследованиям получено Авторское свидетельство на изобретение и 5 Патентов РФ на изобретение.

10. Результаты работы внедрены в производственный процесс 4 предприятий и используются в учебном процессе, что подтверждено соответствующими актами.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Агунов А. В. Энергетические характеристики вентильных преобразователей // Изв. АН РМ: Физ. и техн., 1995, № 2, С.75-77.

2. Агунов А.В. Микропроцессорная система сбора и обработки данных для оценки составляющих полной мощности в электротехнических системах с нелинейными элементами // Информационные технологии на транспорте: Сб. научн. тр. -СПб: СПГУВК, 1996, С. 108-112.

3. Агунов А.В. Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть // IV Междунар. симпоз. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. ЭМС -2001. Сб. научн. докл. СПб, 2001, С.342-343.

4. Агунов А.В. Современные тенденции технологии строительства и монтажа тяговых подстанций // Междунар. симпоз. "Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность и перспективы". Eltrans'2001. Тезисы докл. СПб, 2001, С. 100-101.

5. Агунов А.В. Способ мгновенного генерирования компенсационного тока в питающую сеть // Седьмая Российская научно-техн. конф. по электромагнитной совместимости. ЭМС-2002, Сб. научн. докл., СПб, 2002, С.132-134.

6. Агунов А.В. Имитационное моделирование переходных процессов судовых систем управления с помощью программы MICRO-CAP V// Научно-техническая конференция "Кораблестроительное образование и наука - 2003". Сб. научн. докл., СПб, 2003, С.72-75.

7. Агунов А.В. Энергосберегающая модернизация сварочного оборудования судостроительных предприятий // Судостроение, 2003, № 1, С.58-60.

8. Агунов А.В. Статический компенсатор неактивных составляющих мощности с полной компенсацией гармонических составляющих тока нагрузки // Электротехника, 2003, № 2, С.47-50.

9.Агунов А.В. Улучшение электромагнитной совместимости в автономных электроэнергетических системах ограниченной мощности методом активной фильтрации напряжения // Электротехника, 2003, № 6, С.52-56.

10. Агунов А.В. Компьютерное моделирование активной фильтрации напряжения // Электричество, 2003, №6, С.2-6.

11. Агунов А.В. Активная фильтрация напряжения в судовых электроэнергетических системах ограниченной мощности с нелинейными нагрузками // Судостроение, 2003, № 4, С.26-28.

12. Агунов А.В. Агунов М.В. Левин М.Г. Энергетика несипусоидальных режимов // Проблемы нелинейной электротехники. 1У-я научно - техп. конф. Тез. докл. Киев, септ. 22-24,1992, АН Украины, С. 17-18.

13. Агунов А.В., Агунов М.В. Составляющие полной мощности в нелинейных цепях // Изв. АН РМ: Физ. и техн., 1994, № 2, С.59-62.

14. Агунов А. В., Киреев Ю.Н. Принципы построения измерительно -анализирующего комплекса для измерения составляющих полной мощности в системах с нелинейными элементами // Междунар. симпозиум "Энергетика-95", Тез. докл., СПб, 1995, С.207-208.

15. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Разработка системы управления компенсации реактивной мощности ГП "Адмиралтейские верфи": Отчет по НИР, № ГР 0195.0005081, Инв. № 0295.0003659. СПб, СПбГМТУ, 1995,70 с.

16. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Математические модели составляющих полной мощности в цепях нссинусоидального тока и напряжения // Информационные технологии на транспорте: Сб. научн. тр. -СПб: СПГУВК, 1996, С. 103-108.

17. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Анализ электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей и элементов судовых электроэнергетических систем// Междунар. симпозиум "Энергетика-96", Тез. докл., СПб, 1996, С.135-136.

18. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Энергетические показатели электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей с элементами судовых электроэнергетических систем // Пятая Российская научно-техн. конф. "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов".ЭМС-98. Сб.научн. докл. СПб,1998, С.509-513.

19. Агунов А.В., Дмитриев Б.Ф., Красавчиков В.Г., Математическое моделирование электромагнитных процессов в модулях ЮВТ трехфазного АИН при синусоидальной ШИМ // 3-я Междунар. научно-техн. конф.

"Математическое моделирование в электротехнике, электронике и электроэнергетике". Тез. докл. Львов, окт. 25-30, 1999, Министерство образования Украины, НАН Украины, С.3-4.

20. Агунов А.В., Дмитриев Б.Ф., Красавчиков В.Г., Параллельное соединение транзисторов IGBT в составных транзисторных ключах // Судостроение, 2000, № 1, С.46-48.

21. Агунов А.В., Дмитриев Б.Ф., Красавчиков В.Г Энергетические характеристики ступенчатых преобразователей напряжения в автономных системах электроснабжения // 4-я Междупар. конф. по морским интеллектуальным технологиям. М0РИНТЕХ-2001, Сб. тез. докл. СПб, 2001, С. 174.

22. Агунов А.В., Агунов М.В., Короткова Г.М., Столбов В.И., Шевцов А.А. Энергетические характеристики системы источник питания - сварочная дуга // Сварочное производство, 2002, № 7, С. 13-17.

23. Агунов А.В., Вербова Н.М. Особенности измерения электрической мощности при несинусоидальных режимах// Второй Междунар. симпоз. "Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте". Eltrans'2003. Тезисы докл. СПб, 2003, С.118-119.

24. Агунов М.В., Агунов А.В. Реактивная мощность периодического электромагнитного поля в нелинейной среде // Изв. АН РМ: Физ. и техн., 1992, №1,С.97-99.

25. Агунов М.В. Агунов А.В. Определение реактивной мощности на основе электромагнитного поля в нелинейной среде // Электричество, 1993, №2.С.67-71.

26. Дмитриев Б.Ф., Киреев Ю.Н., Красавчиков В.Г., Агунов А.В. Анализ тенденций развития силовых полупроводниковых преобразователей в составе регулируемого электропривода переменного тока // Юбилейная научно-техн. конф., посвященная 100-летию СПбГМТУ(ЛКИ). Тез. докл. Ч.И. СПб, 18-21 мая 1999, С.23 8-241.

27. Дмитриев Б.Ф., Лихоманов A.M., Агунов А.В. Синтез систем управления качеством стабилизации и регулирования параметров электрической энергии // Техническая электродинамика. "Проблемы современной электротехники - 2000", Ч. 9,2000, С. 14-15.

28. Дмитриев Б.Ф., Агунов А.В. Чернов A.M., Ланцов СВ. Ступенчатые преобразователи в системах автономного электроснабжения //IV Междупар. симпоз. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. ЭМС-2001. Сб. научн. докл. СПб, 2001, С.386-387.

29. Дмитриев Б.Ф., Агунов А.В. Ступенчатые широтно-импульсные регуляторы постоянного напряжения // Техническая - электродинамика. "Проблемы современной

30.Дмитриев Б.Ф., Агунов. А.В., Красавчиков В.Г., Лихоманов A.M., Ланцов СВ. Разработка ступенчатых регуляторов для автономных систем электроснабжения: Отчет по НИР / ВНТИЦентр. Инв.№ 01.20.03 02621.-М., 2003,58 с.

31. Agunov A.V., Agunov M.V., Levin M.G. A New Approach to Reactive Power Compensation // Moldova: Opening of its culture and science for the West. XVIII-th Congress of the Romanian American Academy of Sciencis and Arts. Congress Proceedings. Academy of Science of Moldova. Kishinau, July 13-16, 1993,p.p.216.

32. Agunov A.V., Agunov M.V. Apparent Power Components in Nonsinusoidal Current Circuits // Towards a Sustainable Energy Efficiency in Romania. Advanced Technologies for Electric Energy. Transmission and Distribution. CNE"94. National Energy Conference. Proceedings Section-VI. Neptun Romania, June 13-16,1994, p.p. 120-121.

33. Agunov M.V., Agunov A.V, Globenco I.G. Energy Balance in Electric Circuits with Non-Sinusoidal Voltage and Current // IEEE Trans, on Power Systems, vol. 12, no. 4, p.p. 1507-1510,1997.

34. Agunov A.V. et al. Energy characteristics of the power source - welding arc system // Welding International, vol. 16, no. 12, p.p.966-969, 2002.

35. A.C. 1737617 (СССР) Устройство для объединения двух энергосистем / М.В. Агулов, А.В. Лгунов. - Опубл. в Б.И., 1992, № 20.

36. Патент РФ № 2066083. Статический компенсатор реактивной мощности/ А.В. Агунов, М.В. Агунов. - Опубл. в Б.И., 1996, № 24.

37. Патент РФ № 2183897. Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть / А.В. Агунов. - Опубл. в Б.И., 2002, № 17.

38. Патент РФ № 2189891. Источник питания сварочной дуги переменного тока / А.В. Агунов, М.В. Агунов, Г.М. Короткова, В.И. Столбов, А.А. Шевцов. - Опубл. в Б.И., 2002, № 27.

39. Патент РФ № 2191393. Способ определения составляющих мощности / А.В. Агунов. - Опубл.в Б.И., 2002, № 29.

40. Патент РФ № 2214675. Широкополосный разностный фазовращатель/ А.В. Агунов. - Опубл. в Б.И., 2003, №29.

41. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ 970360 (Российская Федерация). Программа расчета составляющих полной мощности в электрических цепях с несинусоидальными токами и напряжениями (POWER 3) / Агунов М.В., Агунов А.В., Глобенко И.Г. -Опубл. в Бюлл., 1997, № 3.

42. Агунов А.В., Титар А.С. Функциональные устройства судовой автоматики. Микропроцессоры // Метод, указ. к лаб. раб., СПб, СПбГМТУ, 2000,51с.

43. Дмитриев Б.Ф., Красавчиков В.Г., Агунов А.В. Анализ разветвленных электрических цепей // Учебное пособие, СПб, СПбГМТУ, 2000, 54 с.

44. Киреев Ю.Н., Федотова А.А., Солуянов П.В., Агунов А.В., Герман Г.В. Электроснабжение промышленных предприятий // Метод, указ., СПб, СПбГМТУ, 2002, 75 с.

45. Титар А.С, Агунов А.В., Сеньков А.П., Саввин В.И., Расчет электроприводов якорно-швартовных механизмов // Метод, указ., СПб, СПбГМТУ, 2002, 19 с.

46. Агунов А.В. Моделирование аналоговых электронных схем // Метод, указ. к лаб. раб., СПб, СПбГМТУ, 2003,35 с.

ИЦ СПбГМТУ Подписано в печать 25.12.2003 г. Зак. 2540. Тир. 100. 2,2 печ. листов

¿ 1 I 78

РНБ Русский фонд

2004-4 26444

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Агунов, Александр Викторович

Введение.

Глава 1. Анализ систем управления качеством электроэнергии.

1.1. Общее представление о проблеме обеспечения качества электроэнергии.

1.2. Основные принципы работы и типы силовых схем статических компенсаторов.

1.3. Способы управления компенсирующими устройствами.

Выводы.

Глава 2. Регулирование неактивных составляющих мощности.

2.1. Основные принципы работы силовых органов компенсаторов. Регулирование реактивной мощности.

2.2. Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть.

2.3. Исследование системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности.

Выводы.

Глава 3. Принципы построения систем управления параметрами качества электроэнергии и разработка вычислительного алгоритма.

3.1. Синтез структуры системы управления компенсатором.

3.2. Формирование вычислительного алгоритма работы системы управления компенсатором.

3.3. Алгоритм формирования ШИМ управления компенсатором.

Выводы.

Глава 4. Силовой исполнительный орган системы управления качеством электроэнергии.

4.1. Силовая схема статического компенсатора.

4.2. Виртуальные компьютерные экспериментальные исследования силовой схемы статического компенсатора.

4.3. Техника измерения электрических характеристик цепей с токами и напряжениями произвольных форм.

Выводы.

Глава 5. Управление параметрами качества электроэнергии в автономных электроэнергетических системах судов и кораблей.

5.1. Электрические процессы в электроэнергетических системах ограниченной мощности с нелинейными нагрузками.

5.2. Компенсация пассивных составляющих тока нагрузки у шин генератора. Активная фильтрация напряжения.

5.3. Техническая реализация активной фильтрации напряжения.

Выводы.

Глава 6. Экспериментальные исследования эффективности системы управления качеством электроэнергии на сварочном оборудовании.

6.1. Постановка эксперимента.

6.2. Оценка результатов экспериментальных исследований и рекомендации.

6.3. Модернизация системы управления качеством электроэнергии источника питания сварочной дуги переменного тока.

Выводы.

Введение 2004 год, диссертация по электротехнике, Агунов, Александр Викторович

Актуальность проблемы. Характерной особенностью современных судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) является то, что значительная часть оборудования СЭЭС имеет в своем составе выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, агрегаты бесперебойного питания, вольт-амперные характеристики которых нелинейны.

Наличие таких потребителей приводит к отрицательному воздействию на питающую сеть переменного тока, заключающемуся в генерации нелинейными нагрузками высших гармонических составляющих тока и напряжения. Гармонические составляющие тока и напряжения, в свою очередь, повышают вероятность возникновения резонансных явлений в СЭЭС, нарушают работу специальной вычислительной техники, устройств релейной защиты и автоматики, вызывают ускоренное старение изоляции основного электрооборудования, снижая, тем самым, надежность электроснабжения потребителей автономного объекта.

Перечисленные факторы значительно ухудшают качество электроэнергии в СЭЭС, чему, кроме того, способствуют также неблагоприятные энергофизические условия самой автономной системы: ограниченная мощность короткого замыкания, соизмеримость мощностей источников и нагрузки, малая длина и сопротивление кабельных линий электропередачи, отсутствие в большинстве СЭЭС силовых трансформаторов.

В связи с этим, в настоящее время все большее внимание уделяется вопросам разработки способов и средств, позволяющих устранить негативное влияние высших гармонических, для обеспечения требуемого качества электроэнергии и устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети, т.е. вопросам создания систем управления процессами генерирования, передачи и распределения электрической энергии.

Этим вопросам посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов: Азарьева Д.И., Акаджи X., Анисимова Я.Ф., Аррилаги Дж., Баранова А.П., Веникова В.А., Вилесова Д.В., Войтецкого В.В., Галки В.Л., Глинтерника С.Р., Джюджи Д., Жежеленко И.В., Зиновьева Г.С., Ковалева Ф.И., Козярука А.Е., Лабунцова В.А., Маевского О.А., Матура P.M., Поссе

A.В., Розанова Ю.К., Толстова Ю.Г., Тонкаль В.Е., Федий B.C., Худякова

B.В.,Чаплыгина Е.Е., Шидловского А.К. и др.

Вместе с тем, разработка новых средств автоматики не исчерпывает проблемы, поскольку все большие ограничения на ее действия накладывает недостаточная управляемость основных элементов электроэнергетической системы.

Эти факторы вызвали повышенный интерес к средствам и способам активного управления генерированием и потреблением неактивных потоков энергии по заданному закону для придания требуемых свойств электроэнергетической системе в целом.

Специфика работы таких средств требует проведения исследований по поиску оптимальных для конкретных условий, как новых схемных решений, так и разработки новых алгоритмов и способов управления традиционным оборудованием, призванных обеспечить его эффективное применение в электроэнергетических системах.

Представляемая работа является обобщением теоретических и экспериментальных исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора в период с 1992 по 2004 гг. в НИИ "КВАНТ", НИИПТ РАО "ЕЭС России" и Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете.

Диссертационная работа проводилась в рамках научно-технических программ ряда министерств и ведомств, в том числе по г/б НИР № А 524

Синтез устройств управления автономными системами электроснабжения" и х/р НИР "Разработка системы управления компенсации реактивной мощности ГП "Адмиралтейские верфи".

Цель исследований. Создание новой методологической основы, позволяющей обеспечить полное устранение гармонических составляющих тока и напряжения в любых питающих электрических сетях, как с бесконечными генерирующими мощностями, так и сравнимыми с мощностями, потребляемыми нагрузкой, для любых, как линейных, так и нелинейных нагрузок.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи: разработка способа генерирования компенсационного тока в ~''.-'■•—«. . питающую сеть, обеспечивающего полную компенсацию неактивных составляющих тока потребителя; разработка методики активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающей совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками; анализ адекватности технических реализаций предложенных решений; исследование системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности и определение ее характеристик; —определение топологии схемы системы управления; —разработка вычислительного алгоритма работы системы управления компенсатором неактивных составляющих мощности; определение основных характеристик цифровых методов обработки измеряемых мгновенных значений тока и напряжения, а именно разрядности используемого двоичного кода и времени преобразования (измерения) отсчета, отвечающих требованиям ГОСТ 13109-97 на нормы качества электрической энергии; обоснование принципов максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования судов и кораблей и устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети.

Методы исследований. При решении поставленных в диссертационной работе задач использовались способы аналитического интегрирования дифференциальных уравнений, в том числе в операторной форме, методы теории электрических цепей и сигналов, теории автоматического регулирования, ряды Фурье, а также элементы теории моделирования.

Достоверность исследований и методов расчета проверялась сопоставлением результатов расчетов по аналитическим соотношениям с результатами экспериментов на реальных действующих установках, являющихся типичными представителями исследуемых систем.

Научная новизна. В диссертационной работе получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты:

1. Способ компенсации неактивных составляющих полной мощности, обеспечивающий их полную компенсацию.

2. Методика активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающая совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками.

3. Вычислительные алгоритмы работы системы управления качеством электроэнергии.

4. Принципы построения системы автоматического регулирования неактивных составляющих мощности.

5. Рекомендации по достижению максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования судов и кораблей и устранению взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети.

Рекомендации по использованию полученных результатов (практическая значимость и реализация). Разработанная методика активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, обеспечивающая совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками, позволяет по новому подойти к проектированию электроэнергетических систем судов и кораблей.

Оригинальный способ компенсации неактивных составляющих полной мощности позволяет создать принципиально новые статические компенсаторы.

Предложенные принципы максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования могут использоваться для устранения взаимного влияния со стороны питающей сети любых потребителей в СЭЭС.

Основные научные результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс:

1 .ФГУП "Адмиралтейские верфи" при разработке системы управления компенсации реактивной мощности предприятия, и используются для рационального выбора и эксплуатации электрических установок компенсации реактивной мощности с целью значительного снижения потерь электроэнергии в сетях и электрооборудовании системы электроснабжения предприятия.

2.ФГУП "ПКП "ИРИС" при разработке устройств компенсации неактивных составляющих мощности тяговых преобразовательных агрегатов. Использование оригинальных алгоритмических методов и способов управления параметрами качества электроэнергии в системах с нелинейными элементами повышает эффективность НИОКР в области создания автономных систем электрической тяги.

З.ОАО "Завод "Инвертор" для модернизации систем управления инверторными агрегатами бесперебойного питания (АБП) и аппаратами электродуговой сварки с целью улучшения энергетических характеристик систем гарантированного электроснабжения (СГЭ) и повышения коэффициента мощности сварочного оборудования.

4.ООО НПП "ЭКРА" при разработке блока цифрового регистратора БЭ-2702 М шкафа аварийного осциллографа ШЭ 1114 М. Внедрение разработанных математических моделей и алгоритмов преобразования первичных значений входных электрических величин в эквивалентные цифровые сигналы, при несинусоидальных режимах в цепях измерения параметров ЭЭС, обеспечило повышение точности определения и регистрации электрических характеристик в ЭЭС с нелинейными элементами.

Результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Апробация работы. Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено на:

IV-ой научно-технической конференции "Проблемы нелинейной электротехники" (Киев, 1992);

XVIII-om международном конгрессе Романо-Американской академии наук (Кишинев, 1993); международной конференции по энергетике CNE"94 (Нептун, Румыния, 1994); международных симпозиумах "Энергетика-95,96" (Санкт-Петербург, 1995, 1996);

Пятой Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов". ЭМС-98 (Санкт-Петербург, 1998);

Юбилейной научно-технической конференции, посвященной 100-летию СПбГМТУ (ЖИ) (Санкт-Петербург, 1999);

3-ей Международной научно-технической конференции "Математическое моделирование в электротехнике, электронике и электроэнергетике" (Львов, 1999);

VI-ой Международной научно-технической конференции "Проблемы современной электротехники - 2000" (Киев, 2000);

IV-ом Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. ЭМС-2001 (Санкт-Петербург, 2001);

Международном симпозиуме "Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность и перспективы". Eltrans'2001 (Санкт-Петербург, 2001);

4-ой Международной конференции по морским интеллектуальным технологиям. МОРИНТЕХ-2001 (Санкт-Петербург, 2001);

Седьмой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости. ЭМС-2002 (Санкт-Петербург, 2002);

VII-ой Международной научно-технической конференции "Проблемы современной электротехники - 2002" (Киев, 2002);

Научно-технической конференции "Кораблестроительное образование и наука - 2003" (Санкт-Петербург, 2003);

Втором Международном симпозиуме "Электрификация и ускорение научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте". Eltrans'2003 (Санкт-Петербург, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликованы лично и в соавторстве более 40 работ, в том числе 17 статей, 15 тезисов докладов на научно-технических конференциях, 6 описаний изобретений, официально зарегистрированная программа для ЭВМ и 2 научно-технических отчета.

Личный вклад. Постановка решаемых в диссертационной работе проблем и основные результаты принадлежат лично автору, научные интересы которого формировались в процессе многолетней работы под руководством член-корр. Академии электротехнических наук РФ, д.т.н., проф. Киреева Ю.Н. Результаты исследования влияния сварочных процессов на качество питающей сети и разработка средств компенсации искажений, вносимых в сеть сварочным оборудованием, получены совместно с засл. деят. науки и техн. РФ Столбовым В.И., Агуновым М.В., Коротковой Г.М., Шевцовым А. А. При обсуждении некоторых вопросов, рассматриваемых в диссертации, активное участие принимал лауреат премии Правительства РФ в обл. науки и техн., д.т.н., проф. Скачков Ю.В.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 249 наименований и 2 приложений. Диссертация изложена на 186 страницах машинописного текста, иллюстрации на 37 страницах.

Заключение диссертация на тему "Методология и принципы построения систем управления параметрами качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах с нелинейными элементами"

10. Результаты работы внедрены в производственный процесс 4 предприятий и используются в учебном процессе, что подтверждено соответствующими актами (см. Приложение 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главный итог работы - создание новой методологической основы, позволяющей обеспечить полное устранение гармонических составляющих тока и напряжения в любых электроэнергетических системах с любыми потребителями независимо от мощности их источников электроэнергии. При этом получены следующие основные новые научные и практические результаты.

1. Предложен оригинальный способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть, обеспечивающий полную компенсацию неактивных составляющих тока потребителя, что позволяет отказаться от фильтрующих устройств, подключаемых к узлу питающей сети, даже при несинусоидальном токе потребителя (см. пп.2.2).

2. Разработана методика активной фильтрации напряжения на шинах электропитания, позволяющая обеспечить совместную работу резкопеременных мощных нагрузок с чувствительными к искажению напряжения питания электроприемниками (см. пп.5.1, 5.2).

3. Исследована система автоматического регулирования неактивных составляющих мощности и определены ее основные характеристики (см. пп.2.3, 3.1).

4. Разработан вычислительный алгоритм работы системы управления компенсатором (см. пп.3.2, 3.3).

5. Определены основные характеристики цифровых методов обработки измеряемых мгновенных значений тока и напряжения, а именно разрядность используемого двоичного кода и время преобразования (измерения) отсчета, отвечающие требованиям ГОСТ 13109-97 на нормы качества электрической энергии (см. пп.4.3).

6. Показана и обоснована необходимость совместного использования статических компенсаторов у шин нагрузки и активных фильтров у шин генератора для достижения максимально эффективного использования энергетических мощностей электрооборудования судов и кораблей и устранения взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети (см. пп.5.3).

7. Виртуальными компьютерными экспериментами подтверждена работоспособность предложенных новых подходов к устранению взаимного влияния параллельно работающего оборудования со стороны питающей сети, как в ЭЭС с бесконечной мощностью источников электроэнергии, так и в судовых и корабельных ЭЭС ограниченной мощности (см. пп.4.2, 5.3).

8. Разработана простейшая система управления качеством электроэнергии сварочного источника питания, позволяющая решать задачи эффективной эксплуатации питающей сети. Реальными экспериментальными исследованиями подтверждена работоспособность и эффективность разработанной системы (см. пп.6.2, 6.3).

9. По выполненным научным исследованиям получено Авторское свидетельство на изобретение и 5 Патентов РФ на изобретение.

Библиография Агунов, Александр Викторович, диссертация по теме Электротехнические комплексы и системы

1. Аввакумов В.Г. Уравновешивание электрической нагрузки в трехфазной четырехпроводной системе// Изв. вузов. Энергетика, 1970, № 5, С.94-99.

2. Авраменко В.Л., Галямичев Ю.П., Ланнэ А.А. Электрические линии задержки и фазовращатели. Справочник. М.: Связь, 1973. 110 с.

3. Агунов А.В. Энергетические характеристики вентильных преобразователей// Изв. АН РМ: Физ. и техн., 1995, № 2, С.75-77.

4. Агунов А.В. Микропроцессорная система сбора и обработки данных для оценки составляющих полной мощности в электротехнических системах с нелинейными элементами// Информационные технологии на транспорте: Сб. научн. тр. -СПб: СПГУВК, 1996, С.108-112.

5. Агунов А.В. Неактивные составляющие полной мощности в автономных электротехнических системах судостроения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 1997. 20 с.

6. Агунов А.В. Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть// IV Междунар. симпоз. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. ЭМС -2001. Сб. научн. докл. СПб, 2001, С.342-343.

7. Агунов А.В. Способ мгновенного генерирования компенсационного тока в питающую сеть// Седьмая Российская научно-техн. конф. поэлектромагнитной совместимости. ЭМС-2002, Сб. научн. докл., СПб, 2002, С.132-134.

8. Агунов А.В. Имитационное моделирование переходных процессов судовых систем управления с помощью программы MICRO-CAP V// Научно-техническая конференция "Кораблестроительное образование и наука 2003". Сб. научн. докл., СПб, 2003, С.72-75.

9. Агунов А.В. Энергосберегающая модернизация сварочного оборудования судостроительных предприятий// Судостроение, 2003, № 1, С.58-60.

10. Агунов А.В. Статический компенсатор неактивных составляющих мощности с полной компенсацией гармонических составляющих тока нагрузки// Электротехника, 2003, № 2, С.47-50.

11. Агунов А.В. Улучшение электромагнитной совместимости в автономных электроэнергетических системах ограниченной мощности методов активной фильтрации напряжения// Электротехника, 2003, № 6, С.52-56.

12. Агунов А.В. Компьютерное моделирование активной фильтрации напряжения// Электричество, 2003, №6, С.2-6.

13. Агунов А.В. Активная фильтрация напряжения в судовых электроэнергетических системах ограниченной мощности с нелинейными нагрузками// Судостроение, 2003, № 4, С.26-28.

14. Агунов А.В. Моделирование аналоговых электронных схем// Метод, указ. к лаб. раб., СПб, СПбГМТУ, 2003, 35 с.

15. Агунов А.В. Агунов М.В. Левин М.Г. Энергетика несинусоидальных режимов// Проблемы нелинейной электротехники. IV-я научно техн. конф. Тез. докл. Киев, сент. 22-24, 1992, АН Украины, С.17-18.

16. Агунов А.В., Агунов М.В. Составляющие полной мощности в нелинейных цепях// Изв. АН РМ: Физ. и техн., 1994, № 2, С.59-62.

17. Агунов А.В., Агунов М.В., Короткова Г.М., Столбов В.И., Шевцов А.А. Энергетические характеристики системы источник питания сварочная дуга// Сварочное производство, 2002, № 7, С. 13-17.

18. Агунов А.В., Дмитриев Б.Ф., Красавчиков В.Г., Параллельное соединение транзисторов IGBT в составных транзисторных ключах// Судостроение, 2000, № 1, С.46-48.

19. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Разработка системы управления компенсации реактивной мощности ГП "Адмиралтейские верфи": Отчет по НИР, № ГР 0195.0005081, Инв. № 0295.0003659. СПб, СПбГМТУ, 1995, 70 с.

20. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Принципы построения измерительно-анализирующего комплекса для измерения составляющих полной мощности в системах с нелинейными элементами// Междунар. симпозиум "Энергетика-95", Тез. докл., СПб, 1995, С.207-208.

21. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Математические модели составляющих полной мощности в цепях несинусоидального тока и напряжения// Информационные технологии на транспорте: Сб. научн. тр. -СПб: СПГУВК, 1996, С.103-108.

22. Агунов А.В., Киреев Ю.Н. Анализ электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей и элементов судовых электроэнергетических систем// Междунар. симпозиум "Энергетика-96", Тез. докл., СПб, 1996, С.135-136.

23. Агунов А.В., Титар А.С. Функциональные устройства судовой автоматики. Микропроцессоры// Метод, указ. к лаб. раб., СПб, СПбГМТУ, 2000,51 с.

24. Агунов А.В., Титар А.С., Сеньков А.П., Саввин В.И., Расчет электроприводов якорно-швартовных механизмов// Метод, указ., СПб, СПбГМТУ, 2002, 19 с.

25. Агунов М.В., Агунов А.В. Реактивная мощность периодического электромагнитного поля в нелинейной среде// Изв. АН РМ: Физ. и техн., 1992, № 1, С.97-99.

26. Агунов М.В. Агунов А.В. Определение реактивной мощности на основе электромагнитного поля в нелинейной среде// Электричество, 1993, №2. С.67-71.

27. Азарьев Д.И., Белоусов И.В. Пропускная способность дальних электропередач со статическими компенсаторами// Электричество, 1970, №6, С.4-7.

28. Анго А. Математика для электро- и радиоспециалистов. М.: Наука, 1965, 780 с.

29. Андреев Ю.А., Абрамзон Г.В. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи. JI. Энергия, 1979, 144 с.

30. Анисимов Я.Ф. Особенности применения полупроводниковых преобразователей в судовых электроустановках. Л.: Судостроение, 1973, 232 с.

31. Анисимов Я.Ф. Судовая силовая полупроводниковая техника. Л.: Судостроение, 1979, 192 с.

32. Анисимов Я.Ф., Васильев Е.П. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок Л.: Судостроение, 1990, 264 с.

33. Аррилага Дж., Брэдли Д., Боржер П. Гармоники в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1990, 320 с.

34. Асанбаев Ю.А. Периодические энергетические процессы в электрических системах. СПб. Политехника, 1997, 420 с.

35. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. 4.1, М.: Энергия, 1970, 592 с.

36. А.С. 353314 (СССР) Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности/ А.Н. Милях, B.C. Федий, Э.М. Чехет. -Опубл в Б.И., 1972, №29.

37. А.С. 420046 (СССР) Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности в энергосистемах/ B.C. Федий, Р.П. Карташов, Б.Е. Пьяных, А.К. Шидловский. Опубл. в Б.И., 1974, №10.

38. А.С. 432411 (СССР) Устройство для измерения амплитуд и фаз гармонических составляющих/ М.Я. Минц, В.Н. Чинков, М.В. Папаина. -Опубл. в Б.И., 1974, №22.

39. А.С. 1377759 (СССР) Способ определения активной и реактивной мощности/ В.Е. Тонкаль, А.В. Новосельцев, М.Т. Стрелков. Опубл. в Б.И., 1988, №8.

40. А.С. 1457062 (СССР) Устройство снижения обратных потоков энергии/ В.Е. Тонкаль, С.П. Денисюк, А.Б. Руденко. Опубл. в Б.И., 1989, №5.

41. А.С. 1557628 (СССР) Устройство компенсации реактивной мощности в цепях с несинусоидальными токами и переменной нагрузкой/ В.Е. Тонкаль, С.П. Денисюк, А.Б. Руденко. Опубл. в Б.И., 1990, №4.

42. А.С. 1624598 (СССР) Способ динамической компенсации неактивных составляющих мощности/ А.В. Новосельцев, М.Т. Стрелков, В.Г, Загурский. -Опубл. вБ.И., 1991, №4.

43. А.С. 1737617 (СССР) Устройство для объединения двух энергосистем/ М.В. Агунов, А.В. Агунов. Опубл. в Б.И., 1992, №20.

44. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. М.: Транспорт, 1988, 328 с.

45. Баркан Я.Д. Автоматизация регулирования напряжения в распределительных сетях. М.: Энергия, 1971, 231 с.

46. Баркан Я.Д. Автоматическое управление режимов батарей конденсаторов. М.: Энергия, 1978, 112 с.

47. Бедфорт Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов. М.: Энергия, 1969, 280 с.

48. Беркович Е.И. Реактивная мощность как информационное понятие// Электричество, 1996, №2, С.51-58.

49. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М. Наука, 1972, 767 с.

50. Бессонов JI.A. Нелинейные электрические цепи. М.: Высшая школа, 1964,431 с.

51. Вернадский В.Н., Маковецкая O.K., Мазур А.А. О состоянии и тенденциях мирового рынка сварочной техники. (Обзор сборника "СВЭСТА-96й)// Автомат, сварка. 1997, - №.10, С.32-38.

52. Бортник И.М., Худяков В.В., Ивакин В.Н. и др. Электротехническое оборудование для обеспечения качества электрической энергии// Электротехника, 1981, № 3, С.3-6.

53. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. М.: Наука, Гл. Ред. физ. мат. лит., 1986, 544 с.

54. Булатов О.Г., Лабунцов В.А., Пономаренко А.И. Развитие одноканальных систем управления вентильными преобразователями// Электричество, 1980, № 9, С. 14-19.

55. Булатов О.Г., Олещук В.И. Автономные тиристорные инверторы с улучшенной формой выходного напряжения. Кишинев: Штиинца, 1980, 115 с.

56. Быков Ю.М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником питания. М.: Энергия, 1977, 144 с.

57. Быков Ю.М., Василенко B.C. Помехи в системах с вентильными преобразователями. М.: Энергоатомиздат, 1986, 153 с.

58. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1965, 256 с.

59. Веников В.А., Жуков Л.А., Карташев И.И., Рыжов Ю.П. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. М.: Энергия, 1975, 136 с.

60. Веников В.А., Идельчик В.И., Лисеев М.С. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах. М.: Энергоатомиздат, 1985, 216 с.

61. Веников В.А., Карташев И.И., Федченко В.Г., Макарова Т.П., Едемский С.Н., Полевая В.П., Чехов В.И. Современное состояние иперспективы развития статических компенсаторов реактивной мощности// Электричество, 1981, №8. С.6-11.

62. Веников В.А., Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1985, 272 с.

63. Веретенников Л.П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Л.: Судостроение, 1975, 376 с.

64. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Гос. изд. физ. мат. лит., 1962. 870 с.

65. Герман-Галкин С.Г. Широтно-импульсные преобразователи. Л.: Энергия, 1979, 96 с.

66. Глазенко Т. А., Гизатуллин Р.Х. Характеристики широтно-импульсного преобразователя с повышенным выходным напряжением// Электричество, 1988, № 12, С.30-36.

67. Глинтерник С.Р. Тиристорные преобразователи со статическими компенсирующими устройствами. Л.: Энергоатомиздат, 1988, 240 с.

68. Глинтерник С.Р. Частотные характеристики как показатель электромагнитной совместимости вентильных преобразователей// Электричество, 1987, № 10, С.51-53.

69. Головщиков В.О., Смирнов С.С., Лазаренко П.Н. К вопросу о применении скидок и надбавок к тарифам за качество электроэнергии// Промышленная энергетика, 1992, № 8, С.33-35.

70. Гон(^>овский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. Радио, 1971,671 с.

71. Горбунов Б.А. и др. Современные и перспективные гребные электрические установки судов. Л.: Судостроение, 1979, 180 с.

72. Гордеев Б.Н., Анисимов Я.Ф. Анализ энергетических показателей автономных электросистем с полупроводниковыми преобразователями// Техн.электродинамика, 1987, № 4, С.44-46.

73. Градштейн И.С., Рыжик Н.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1963, 1098 с.

74. Гребные электрические установки переменно-постоянного тока/А.Ф.Контовой, А.М.Левин, В.Е.Малишевский и др. Л.: Судостроение, 1979, 248 с.

75. Грехов И.В., Линийчук И.А. Тиристоры, выключаемые током управления. Л.: Энергоиздат, 1982, 95 с.

76. ГОСТ 8.417-81. Единицы физических величин. М. Изд-во стандартов, 1981,40 с.

77. ГОСТ 1494-77. Электротехника. Буквенные обозначения основных величин. М.: Изд-во стандартов, 1987, 36 с.

78. ГОСТ 19880-74. Электротехника. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1984, 32 с.

79. Демирчян К.С. Реактивная или обменная мощность// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1984, №2, С.66-72.

80. Демирчян К.С. Реактивная мощность на случай несинусоидальных функций. Ортомощность// Изв. РАН. Энергетика, 1992, №1, С.15-38.

81. Демирчян К.С., Димитренко Б.И., Гусев Г.Г., Ефременко А.Л. Анализ согласования устройств самокомпенсацией реактивной мощности// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1991, № 3, С.47-53.

82. Джонсон Д., Джонсон Дж., Мур Г. Справочник по активным фильтрам: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983, 128 с.

83. Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. Теория, характеристики, применение. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983, 400 с.

84. Дмитриев Б.Ф., Агунов А.В. Ступенчатые широтно-импульсные регуляторы постоянного напряжения// Техническая электродинамика. "Проблемы современной электротехники 2002", Ч. 7, 2002, С.45-47.

85. Дмитриев Б.Ф., Агунов А.В., Красавчиков В.Г., Лихоманов A.M., Ланцов С.В. Разработка ступенчатых регуляторов для автономных систем электроснабжения: Отчет по ПИР/ ВНТИЦентр. Инв.№ 01.20.03 02621.-М., 2003, 58 с.

86. Дмитриев Б.Ф., Красавчиков В.Г., Агунов А.В. Анализ разветвленных электрических цепей// Учебное пособие, СПб, СПбГМТУ, 2000, 54 с.

87. Дмитриев Б.Ф., Лихоманов A.M., Агунов А.В. Синтез систем управления качеством стабилизации и регулирования параметров электрической энергии// Техническая электродинамика. "Проблемы современной электротехники 2000", Ч. 9, 2000, С.14-15.

88. Дрехслер Р. Коэффициент мощности и потери в сети при несимметричном и нелинейном потребителе// Электричество, 1982, №2, С.20-24.

89. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке. М.: Энергоатомиздат, 1985, 112 с.

90. Емельянов В.И. Энергетические характеристики вставок постоянного тока// Совместная работа мощных преобразователей и энергосистем. Сб. научн. тр. НИИПТ. Л. Энергоатомиздат, 1988, С.5-14.

91. Жарков Ф.П. Об одном способе определения реактивной мощности// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1984, №2. С.73-81.

92. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях. М.: Энергия, 1977, 128 с.

93. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984, 160 с.

94. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л. Обмен электромагнитной энергией в нелинейной среде//Изв. высш. учеб. заведений. Энергетика, 1988, 399 с.

95. ЮЗ.Жемеров Г.Г. Влияние преобразователей частоты с непосредственной связью на питающую сеть// Электричество, 1968, № 4, С.24-30.

96. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: Энергия, 1977, 280 с.

97. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. М.: Энергоатомиздат, 1985, 224 с.

98. Железко Ю.С. О направлениях исследований в области компенсации реактивной мощности// Электричество, 1981, №10, С.7-13.

99. Железко Ю.С. Влияние потребителя на качество электроэнергии в сети и технические условия на его присоединение// Промышленная энергетика, 1991, № 8, С.39-41.

100. Журавков В.В., Вернадский В.Н. Некоторые оценки тенденций развития источников тока для дуговой сварки// Автомат, сварка, 1991, №6,С.65-69.

101. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. М.: Высшая школа, 1982, 496 с.

102. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. M.-JL: Госэнергоиздат, 1963, 479 с.

103. Ш.Зиновьев Г.С. Вентильные компенсаторы реактивной мощности, мощности искажений и мощности несимметрии на базе инвертора напряжения// Современные задачи преобразовательной техники. Киев: Наукова думка, 1975, С.247-252.

104. Зиновьев Г.С. Интегральное определение составляющих полной мощности в цепях с вентилями. В кн.: Электромеханические системы и устройства автоматического управления. Томск, Томский университет, 1987, С.122-125.

105. Зиновьев Г.С. Итоги решения некоторых проблем электромагнитной совместимости вентильных преобразователей// Электротехника, 2000, №11, С.12-16.

106. Зыкин Ф.А., Каханович B.C. Измерение и учет электрической энергии. М.: Энергоиздат, 1982, 104 с.

107. Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987, 337 с.

108. Иньков Ю.М., Мамошин P.P. Проблема электромагнитной совместимости статических преобразователей электрической энергии в системах электроснабжения. М.: Информэлектро, 1982, 72 с.

109. Исаев И.М., Иньков Ю.М., Маричев М.А. Вероятностные методы расчета полупроводниковых преобразователей. М.: Энергоатомиздат, 1983, 96 с.

110. Источник питания ИПК-350-4. Инструкция по эксплуатации. Научно-исследовательский институт технологии и организации производства НИАТ. 1967 г.

111. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1940, 378 с.

112. Каларащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. М: Солон-Р, 1999, 506 с.

113. Карпов Ф.Ф., Козырь В.Н. Технико-экономические характеристики установок компенсации реактивной мощности// Промышленная энергетика, 1974, №11, С.33-35.

114. Карпов Ф.Ф., Солдаткина Л.А. Регулирование напряжения в электросетях промышленных предприятий. М.: Энергия, 1970, 224 с.

115. Карташев И.И., Антипов А.А., Воробьев А.Ю. и др. Регулирование реактивной мощности и напряжения в системе электроснабжения с помощью быстродействующего устройства ИРМ МЭИ// Пром. энергетика, 1983, № 9, С.41-44.

116. Катханов М.Н. Теория судовых автоматических систем. Л.: Судостроение, 1985, 376 с.

117. Качество электрической энергии на судах/ В.В.Шейнйкович, О.Н.Климанов, Ю.И.Пайкин, Ю.Я.Зубарев. Л.: Судостроение, 1988, 160 с.

118. Кетков Ю.Л. Диалог на языке Бейсик для мини- и микро ЭВМ. М.: Наука, 1988, 368 с.

119. Киреев Ю.Н., Федотова А.А., Солуянов П.В., Агунов А.В., Герман Г.В. Электроснабжение промышленных предприятий// Метод, указ., СПб СПбГМТУ, 2002, 75 с.

120. Климашаускас К.Б., Марцинкявичюс А.Й., Сташис А.В. Быстродействующий восьмиразрядный АЦП К 1107 ПВ 2// Электронная промышленность, 1985, № 7, С.30-32.

121. Козярук А.Е., Плахтына Е.Г. Вентильные преобразователи в судовых электромеханических системах. JL: Судостроение, 1987, 192 с.

122. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1981, 544 с.

123. Колпаков А.И. В лабиринте силовой электроники (сборник статей). СПб., Издательство Буковского, 2000, 96 с.

124. Константинов Б.А., Зайцев Г.З. Компенсация реактивной мощности. Л.: Энергия, 1976, 102 с.

125. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. Наука, 1984, 832 с.

126. Кочкин В.И., Обязуев А.П., Сальников О.Е. Тиристорные компенсаторы на основе конденсаторных батарей// Электрические станции, 1988, №6, С.56-60.

127. Красник В.В. Автоматические устройства по компенсации реактивных нагрузок в электросетях предприятий. М.: Энергия, 1975, 112 с.

128. Крайчик Ю.С. Реакция цепей с многофазными вентильными преобразователями на периодические внешние возмущения// Электричество, 1987, № 7, С.36-41.

129. Кренкель Т.Э., Коган А.Г., Тараторкин A.M. Персональные ЭВМ в инженерной практике. М.: Радио и связь, 1989, 337 с.

130. Крогерис А.Ф., Трейманис Э.П. Характерные показатели для оценки качества электрической энергии у преобразователей// Изв. АН Латв. ССР: Сер. физ.-техн. наук. 1968, №5, С. 102-110.

131. Кучумов Л.А. Особенности применения статических компенсаторов с управляемым реактором для компенсации резко переменных реактивных нагрузок. В кн.: Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях промпредприятий. МДНТП ,1972, С. 148-153.

132. Кушнир В.Ф., Ферсман Б.А. Теория нелинейных электрических цепей. М.: Связь, 1974, 384 с.

133. Лабунцов В.А., Чжан Дайжун. Однофазные полупроводниковые компенсаторы пассивной составляющей мгновенной мощности// Электричество, 1993, №12, С.20-32.

134. Лабунцов В.А., Чаплыгин Е.Е. Компенсаторы неактивной мощности на вентилях с естественной коммутацией// Электричество, 1996, №9, С.55-59.

135. Лебедев В.К. Тенденции развития источников питания для дуговой сварки// Автомат, сварка, 1995, №5, С.3-6.

136. Лир Л.В. Применение синхронных машин для компенсации резкопеременной реактивной нагрузки. Инструктивные указания по проектированию электроустановок промпредприятий. М.: Энергия, вып. 10-11, 1972, С.3-7.

137. Лисеев М.С. К задаче автоматизации регулирования режимов электрической системы по напряжению и реактивной мощности// Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1973, № 2, С.91-98.

138. Лукашенков А.В., Моттль В.В., Фомичев А.А. Идентификация параметров нелинейной электрической цепи по измерениям гармонических составляющих тока и напряжения// Электронное моделирование, 1988, Т.10, №5, С.44-47.

139. Маевский О.А. Интегральные методы определения энергетических соотношений в вентильных преобразователях// Изв. вузов. Энергетика, 1965, № 8, С.43-51.

140. Маевский О.А. Коэффициент мощности и составляющие полной мощности вентильных преобразователей частоты// Изв.вузов. Электромеханика, 1965, № 12, С. 1377-1389.

141. Маевский О.А. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М.: Энергия, 1978, 320 с.

142. Мановцев А.П. Основы теории радиотелеметрии. М.: Энергия, 1973,532 с.

143. Маттера. Преобразователи данных для работы с микропроцессорами// Электроника, 1977, т.50, № 18, С.22-34.

144. Мельников Н.А. Реактивная мощность в электрических сетях. М. Энергия, 1975, 128 с.

145. Минин Г.П. Несинусоидальные токи и их измерение. М.: Энергия, 1979, 112 с.

146. Мировая энергетика: прогноз развития до 2020г.: Пер. с англ./ Под ред. Ю.Н. Старшинова. М.: Энергия, 1980, 256 с.

147. Мощность переменного тока/ А.Ф. Крогерис, К.К. Рашевиц, Э.П. Трейманис, Я.К. Шинка. Рига: Физ. -энергетич. ин-т Латв. АН, 1993, 294 с.

148. Назаров М.В., Кувшинов Б.И., Попов О.В. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1970, 368 с.

149. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительныхустройств. Л.: Энергия, 1968. 248 с.t

150. Панфилов Д.И., Иванов B.C., Чепурин И.Н. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. Т.1: Электротехника. -М.: ДОДЭКА, 1999, 304 с.

151. Панфилов Д.И., Иванов B.C., Чепурин И.Н. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. Т.2: Электроника. М.: ДОДЭКА, 2000, 288 с.

152. Пат. 3.740.638 США. Опубл. 19.06.73

153. Пат. 4.028.614 США. Опубл. 07.06.77

154. Пат. 1472411 Англия. Опубл. 14.05.77

155. Патент РФ № 2066083. Статический компенсатор реактивной мощности/ А.В. Агунов, М.В. Агунов. Опубл. в Б.И., 1996, № 24.

156. Патент РФ № 2183897. Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть/ А.В. Агунов. Опубл. в Б.И., 2002, № 17.

157. Патент РФ № 2189891. Источник питания сварочной дуги переменного тока/ А.В. Агунов, М.В. Агунов, Г.М. Короткова, В.И. Столбов, А.А. Шевцов. Опубл. в Б.И., 2002, № 27.

158. Патент РФ № 2191393. Способ определения составляющих мощности/ А.В. Агунов. Опубл.в Б.И., 2002, № 29.

159. Патент РФ № 2214675. Широкополосный разностный фазовращатель/ А.В. Агунов. Опубл. в Б.И., 2003, №29.

160. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ, 1994, 352 с.

161. Пенфилд П., Спенс Р., Дюинкер С. Энергетическая теория электрических цепей. М.: Энергия, 1974, 152 с.

162. Приклонский Е.Н., Грейсух М.В. Компенсация реактивных нагрузок синхронными машинами// Промышленная энергетика, 1976, №9, С.28-31.

163. Поссе А.В. Баланс мощностей в цепях, содержащих вентильные преобразователи, источники ЭДС и индуктивности// Труды НИИПТ, 1973, Вып. 19, С.3-27.

164. Поссе А.В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. Л.: Энергия, 1973, 303 с.

165. Пухов Г.Е. Теория мощности системы периодических многофазных токов// Электричество, 1953, №2, С.56-61.

166. Разин Г.И., Щелкин А.П. Бесконтактное измерение электрических токов М.: Атомиздат, 1974, 160 с.

167. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор)// Электротехника, 1998, №3, С.10-17.

168. Розенов В.И., Старостин В.И. К вопросу об экспериментальном определении спектральных характеристик промышленных электрических сетей.- В кн.: Надежность и экономичность электроснабжения предприятий нефтехимического комплекса Омск, 1980, С.121-128.

169. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразовательная техника.- Киев: Вища школа, 1978, 424 с.

170. Рудык С.Д., Турчанинов В.Е., Флоренцев С.Н. Перспективные источники сварочного тока// Электротехника, 1998, №7, С.8-13.

171. Рыжов Ю.П., Федченко В.Г. О компенсации гармоник в схемах автономных энергетических систем. В кн.: Повышение качества электроэнергии в распределительных сетях. Киев, Ин-т электродинамики АН УССР, 1974, С.164-166.

172. Савиновский Ю.А., Королев С.Я., Стратонов А.В. К интегральному понятию "реактивная мощность"// Изв. Высш. учеб. заведений. Энергетика, 1981, №7, С.55-57.

173. Силовые полупроводниковые приборы. Воронеж, International Rectifier, 1995.

174. Силовая электроника: Пример и расчеты/ Ф.Чаки, И.Герман, И.Ипшич и др. Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982, 384 с.

175. Солодухо Я.Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности (обзор) М.: Информэлектро, 1981, 88 с.

176. Соло духо Я.Ю. Тенденции компенсации реактивной мощности. Ч.1.: Реактивная мощность при несинусоидальных режимах работы: Обзор, информ. М.: Информэлектро, 1987, вып.2, 51 с.

177. Солодухо Я.Ю., Замараев Б.С. Вентильные преобразователи и их влияние на электроснабжающие сети. В кн.: Новая техника в электроснабжении и электрооборудовании промышленных предприятий.- М.: МДНТП, 1975,С.197-204.

178. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC: Пер. с англ./ Под ред. У.Томпкинса, Дж.Уэбстера. М.: Мир, 1992, 592 с.

179. Справочник по преобразовательной технике. Киев: Техника, 1978,448 с.

180. Справочник по радиоэлектронным устройствам: в 2-х томах. Tl, М.: Энергия, 1978, 440 с.

181. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники: в 2-х томах. Т2, М.: Энергия, 1977, 472 с.

182. Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности/ Под ред. P.M. Матура : Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987, 160 с.

183. Стрэттон Дж.А. Теория электромагнетизма. М.: Гостехиздат, 1948,540с.

184. Судовые статические преобразователи/ Ф.И.Ковалев, Г.П.Мосткова, А.Ф.Свиридов, В.Ф.Шукалов. Л.: Судостроение, 1965, 265 с.

185. Супронович Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок. Пер. с польск. М.: Энергоатомиздат, 1985, 137с.

186. Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия. ГОСТ 6570-75. М.: Изд-во стандартов, 1987.

187. Тайц А.А., Царева Н.П. Применение статических и вращающихся компенсаторов реактивной мощности для повышения качества электроэнергии. В кн.: Новая техника в электроснабжении и электрооборудовании промпредприятий. МДНТП, 1975,С.64-73.

188. Телешев Б.А. Необходимое уточнение терминологии в вопросе измерения реактивной мощности// Электричество, 1952, №10, С.72-74.

189. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Главиздат, 1953, 680 с.

190. Толстов Г.П. Ряды Фурье. М.: ГИТТЛ, 1951, 396 с.

191. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. М.: Энергия, 1978, 208 с.

192. Тонкаль В.Е., Жуйков В .Я., Денисюк С.П. Определение обменной энергии в энергосистемах с вентильными элементами: Препринт-509. Киев, ИЭД АН УССР, 1988, 50 с.

193. Тонкаль В.Е., Жуйков В.Я., Денисюк С.П. Энергетические показатели систем с преобразователями. Киев, 1987, 56 с. (Препр./ АН УССР. Ин-т электродинамики; № 539).

194. Трофимов Г.Г., Решетов Ю.Е. Определение и оценка погрешностей приборов для измерения высших гармоник в электрических сетях// Изв.вузов. Энергетика, 1980, № 5. С.88-92.

195. Указания по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях. М.: Энергия, 1974, 73 с.

196. У орд Т., Бромхед Э. Фортран и искусство программирования персональных ЭВМ: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993, 352 с.

197. Федорков Б.Г., Телец В.А., Дегтяренко В.П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.-М.: Радио и связь, 1984, 120 с.

198. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наук, думка, 1973, 743 с.

199. Фуллагар Д., Брендшоу А. Сопряжение преобразователей данных и микропроцессоров// Электроника, 1976, т.49, № 25, С.23-25.

200. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Физматгиз, 1962, 236 с.

201. Хаузер Д., Хирт Дж., Хоукинс Б. Операционная система MS DOS. М.: Финансы и статистка, 1987, 167 с.

202. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1995, 304 с.

203. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров: Пер. с англ. М.: Наука, 1972, 400 с.

204. Хомерики O.K. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля. М.: Энергоатомиздат, 1986, 136 с.

205. Хилбурн Дж., Джулич П. Микро-ЭВМ и микропроцессоры: Пер. с англ./ Под ред. С.Д.Пашкеева. М.: Мир, 1979, 463 с.

206. Худяков В.В. Компенсация реактивной мощности и высших гармоник преобразовательных подстанций электропередач постоянного тока. -В кн.: Передача энергии постоянным током/ Под ред. И.М. Бортника, А.В. Поссе. -М.: Энергоатомиздат, 1985, С.102-119.

207. Чаплыгин Е.Е. Вопросы управления вентильными компенсаторами пассивной мгновенной мощности// Электричество, 1995, №11, С.56-60.

208. Частотно регулируемые источники реактивной мощности/ Шидловский А.К., Федий B.C. Киев: Наук, думка, 1980, 304 с.

209. Чеботарев В.А. О компенсации реактивной мощности на Стахановском заводе ферросплавов// Промышленная энергетика, 1987, №2, С.51-52.

210. Чернышев М.А. Закон первичных токов многофазных мутаторов// Электричество, 1940, №6, С.53-55.

211. Чернышев М.А. Инвертирование тока на тяговых подстанциях. М.: Трансжелдориздат, 1950, 252 с.

212. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г., Мостовяк И.Б. Энергетические характеристики электромагнитной совместимости цепей// Техн. электродинамика, 1985, № 2, С. 3-8.

213. Энергетическая электроника: Справочное пособие: Пер. с нем./ Под ред. В.А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1987, 464 с.

214. Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов. Опыт и практика СССР, ВНР, ГДР, и ЧССР/ Под ред. Д.Б. Вольфберга. М.: Энергоатомиздат, 1983, 208 с.

215. Agunov A.V. et al. Energy characteristics of the power source welding arc system// Welding International, vol. 16, no. 12, pp.966-969, 2002.

216. Agunov M.V., Agunov A.V., Globenco I.G. Energy Balance in Electric Circuits with Non-Sinusoidal Voltage and Current// IEEE Trans, on Power Systems, vol. 12, no. 4, pp. 1507-1510, 1997.

217. Budeanu C.I. Probleme de la presence des puissance reactives dans les installations de production et de distribution d'energie electrique// CIGRE -SESSION, 1929, T.3, p.155.

218. Csaki F., Ganszky K., Ipsits I., Marti S. Power Electronics. Akademiai, Kiado-Budapest, 1975, 708 p.

219. Emanuel A.E. Energetical factors in power systems with nonlinear loads// Archiv fur Electro technik. -1977, B.59, p. 183-189.

220. Emde F. Entohmung. -ETZ, 1930, H.15, s.533-535.

221. E.B. Makram, R.B. Haines, A.A. Girgis. Effect of Harmonic Distortion in Reactive Power Measurement// IEEE Trans, on Industry Applications, vol. IA-28, no. 4, pp.782-787, 1992.

222. Fryze S. Wirk-, Blind-und Scheinleistung in Electrischen mit Nichtsinus Formigen Verlauf von Strom und Spannung// Electrotechnische Zeitschrift.- 1932, №25, s.596-599.

223. Herbst Werner. Statische Blindleistungskompensation fur Lichtbogenofen//Elektrizitatsverwertung, 1977, 52, №4, s.83-88.

224. H.Akagi, Y.Kanazawa, A.Nabae. Instantaneous reactive power compensators comprising switching device without energy storage components// IEEE Trans, on Industry Applications, vol.IA-20, no.3, pp.625-630, 1984.

225. H. Fujita, H. Akagi. A Practical Approach to Harmonic Compensation in Power Systems Series Connection of Passive and Active Filters// IEEE Trans, on Industry Applications, vol.IA-27, no.6, pp. 1020-1025, 1991.

226. IEEE Std. 1459-2000. IEEE Trial Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced or Unbalanced Conditions.

227. L. Gyugyi, E. Strycula Active AC Power Filter// IEEE Trans, on Industry Applications, pp. 529-535, 1976.

228. Manley J.M., Rowe H.E. Some general properties of nonlinear elements// Proc. of the IRE, 1956, no.7

229. Mathis W., Marten W. A unified concept of electrical power// IEEE. ISAC. 1989, P.499-502.

230. Micro-Cap and Micro-Logic// Byte. 1986. vol.11. no.6 pp.186

231. Micro-Cap III. Third-generation interactive circuit analysis// Byte. 1989. vol.14 no.4. pp.81

232. M. Fauri. Harmonic Modeling of Non-Linear Load by means of Crossed Frequency Admittance Matrix// IEEE Trans, on Power Systems, vol.12, no.4, pp. 1632-1638, 1997.

233. Page C.U. Reactive power in nonsinusoidal situations// IEEE Trans, on Instr. and Measurement, 1980, V.29, no.4, pp.420-423.

234. P. Jintakosonwit, H. Fujita, H. Akagi Control and Performance of a Fully-Digital-Controlled Shunt Active Filter for Installation on a Power Distribution System// IEEE Trans, on Power Electronics, vol.17, no.l, pp. 132-140, 2002.

235. S. Kim, P.N. Enjeti A New Hybrid Active Power Filter (APF) Topology// IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 17, no. 1, pp. 48-54, 2002.

236. Sharon D. Reactive power definition and power factor improvement in nonlinear system// Proc. IEEE, 1973, Vol.20, N8, pp.704-706.

237. Т.Е. Nunez-Zuniga, J.A. Pomilio Shunt Active Power Filter Synthesizing Resistive Loads// IEEE Trans, on Power Electronics, vol.17, no.2, pp. 273-278, 2002.