автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Анализ электромагнитных процессов в автономной системе генерирования модуляционного типа

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ^ УНИВЕРСИТЕТ.

На правах рукописи

БРОВАНОВ Сергей Викторович

АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЕ ГЕНЕРИРОВАНИЯ МОДУЛЯЦИОННОГО ТИПА

Специальность 05.09. 03 - Электротехнические комплексы

и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОСИБИРСК 1998

Работа выполнена на кафедре промышленной электроники Новосибирского государственного технического университета

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Г. В. Грабовецкий

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А. В. Кобзев

доктор технических наук, профессор Л. И. Малинин

Ведущая организация - Агрегатное конструкторское бюро "ЯКОРЬ", г. Москва

Защита диссертации состоится " 26 " марта 1998 г. в 10°° часов на заседании специализированного совета К 063. 34.01 Новосибирского государственного технического университета по адресу: 630092, г. Новосибирск - 92, пр. Карла Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим прислать по вышеуказанному адресу

Автореферат разослан " £-3 " 1998 г.

Ученый секретарь

специализированного совета / //

к. т. н., доцент ' ^

¿Г

Г. А. Шаншуров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для энергообеспечения передвижных объектов, удаленных объектов строительства, лесной промышленности, собственных нужд электростанций, спасательно-восстановительных работ и т. д. широко используются автономные системы электроснабжения переменного тока (АСЭС) со статическими преобразователями.

Повышенные требования, предъявляемые к АСЭС, а именно малые массо-габаритные показатели, низкая стоимость, высокое качество генерируемой электроэнергии, повышенная надежность и т. д. во многом предопределили использование в АСЭС непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией (НПЧЕК). Наиболее значительный вклад в область проектирования этих систем внесли работы Д. Э. Бруски-на, Ю. М. Быкова, Г. В. Грабовецкого, В. П. Шипилло, Б. И. Фираго, В. А. Лабунцова, М. М. Юхнина, С. Г. Обухова и др. Однако резервы дальнейшего совершенствования энергоустановок на базе НПЧЕК во многом исчерпаны и складываются условия для расширения сферы использования альтернативных им структур АСЭС. Приоритет в этом направлении получили разработки на базе полупроводниковых преобразователей модуляционного типа с промежуточным звеном повышенной частоты с использованием различных видов модуляции, имеющие ряд достоинств, такие как повышенный диапазон частоты выходного напряжения; улучшенные массо-габаритные показатели благодаря уменьшеной приведенной установленной мощности электромагнитных элементов, работающих на повышенной частоте; улучшенный гармонический состав выходного напряжения, обеспечиваемый выбором оптимальных параметров модуляции и высокой несущей частоты.

Исследованием и проблемным анализом таких преобразователей посвящено достаточное количество работ, среди которых можно отметить работы Л. Н. Седова, В. Е. Тонкаля, Э. Н. Гречко, А. В. Новосельцева, Г. С. Зиновьева, А. В. Кобзева, Г. С. Мыцыка, В. В. Михеева, П. М. Фридмана, Ю. И. Конева и др.

Последние преобразователи хотя и имеют ряд достоинств, но широкому их распространению препятствуют сравнительно сложная схема управления и наличие многоключевых коммутаторов, особенно в многофазных вариантах.

Названные недостатки, в некоторой степени, могут быть исключены в предлагаемой автором АСЭС, структура которой содержит первичный

двигатель (ПД), выходной вал которого вращается с постоянными оборотами, первичный источник питания (ПИП), состоящий из восокочастот-ных магнитоэлектрических синхронных генераторов, приводимых во вращение от ПД, каждый из которых формирует ЭДС е^ь) и е^(1)с частотами 03) и о)2, преобразователя частоты (ПЧ), силового фильтра.

На входе преобразователя частоты, в результате разностного взаимодействия е{(1) и 1), формируется ЭДС вида: еу (I) -2Е„^т (Ш ') со* (ол +у1)"),

где О = ~а); - частота огибающей;

а = - частота заполнения огибающей;

Уу'- фаза низкочастотной огибающей;

Уу- фаза высокочастотного заполнения. На преобразователь частоты возлагается функция демодуляции, т. е. формирование на его выходе напряжения с разностной частотой О.

Предлагаемой АСЭС присущи преимущества систем, которые используют амплитудную модуляцию, т. е. формирование выходного напряжения с улучшенным гармоническим составом, при этом получение модулированных ЭДС не требует использования многоключевых коммутаторов или многоступенчатого построения с промежуточным высокочастотным преобразованием.

Реализация предложенной структуры АСЭС с высокими показателями качества генерируемой электроэнергии связана с решением целого комплекса задач. Одной из наиболее важной является анализ электромагнитных процессов в структуре: первичный источник питания - преобразователь частоты - силовой фильтр - нагрузка (в дальнейшем эту структуру будем именовать системой генерирования модуляционного типа - СГМТ), результаты которого бы позволили с учетом требований потребителя провести выбор силовой схемы СГМТ, расчет и выбор ее силовых элементов.

Заинтересованность в решении этих задач проявило московское предприятие АКБ "Якорь", занимающееся разработкой и изготовлением автономных систем генерирования различного применения.

Цель работы- анализ электромагнитных процессов в автономных системах генерирования модуляционного типа, состоящих из магнитоэлектрических синхронных генераторов и преобразователя частоты с естественной коммутацией и разработка методики расчета электрических характеристик, позволяющих осуществить выбор силовой схемы системы гене-

рирования и ее параметров в зависимости от области применения.

Методы исследования. При анализе электромагнитных процессов в системах генерирования модуляционного типа использовались методы теории электрических цепей, а также методы переключающих функций и машинного моделирования.

Научная новизна полученных результатов заключается:

- в разработке методики анализа электромагнитных процессов в системе генерирования модуляционного типа;

- в разработке обобщенного алгоритма формирования выходных ЭДС первичного источника питания;

- в результатах анализа спектров внутренней ЭДС и входного тока преобразователя частоты для различных силовых схем системы генерирования модуляционного типа;

- в результатах анализа энергетических процессов, протекающих в генераторах первичного источника питания для различных силовых схем системы генерирования;

- в предложенном способе управления преобразователем СГМТ.

Практическая значимость. В диссертационной работе разработана

методика для расчета входных и выходных параметров, а также параметров силовой схемы системы генерирования модуляционного типа.

Реализация результатов работы. Разработанная методика анализа и полученные на их основе результаты исследований использованы на предприятии АКБ "ЯКОРЬ" (г. Москва) в научно-исследовательских работах по созданию автономных систем генерирования.

Рекомендации по выбору параметров силового фильтра, а также способ управления преобразователем частоты использованы в системе генерирования ветроэнергетической установки "Радуга-1" мощностью 1000 кВт в НИИ "Сибэлектротяжмаш" (г. Новосибирск).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 4-ой Республиканской школе-семинаре молодых ученых и специалистов (г. Алушта, 1989 г.), на двух международных научно-технических конференциях "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (г. Новосибирск, 1992 г., 1994 г.), на региональном семинаре "Новые технологии и научные разработки в энергетике" (г. Новосибирск, 1994 г.), на международной научно-технической конференции "Информатика и проблемы телекоммуникаций" (г. Новосибирск, 1995 г.), на научном семинаре фирмы Rockwell Automation / Reliance Electric AG in Dierikon (Швейцария, 1997 г.), на научных семинарах кафедры промыш-

' ленной электроники НГТУ.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе получено авторское свидетельство на изобретение и один патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержит 127 стр. основного текста, 102 стр. иллюстраций, 13 таблиц, 144 наименований использованной литературы, 46 стр. приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, рассмотрены некоторые вопросы современного состояния и тенденции развития структур автономных систем электроснабжения, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна, а также положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе предложен алгоритм, который при заданном числе выходных фаз - N и входных фаз - т преобразователя, позволяет сформировать систему модулированных ЭДС первичного источника питания, отвечающих требованиям структуры СГМТ. На основании приведенного алгоритма рассмотрены примеры формирования различных силовых схем систем генерирования модуляционного типа. Так, на рис. 1 изображена схема системы генерирования при N=3 и т=3, которой соотвегвует ПИП, содержащий ЭДС с требуемыми фазами.

Определены требования к системе управления (СУ) преобразователем частоты в СГМТ. С учетом предъявленных требований предложен способ управления преобразователем и ряд схемных решений некоторых устройств СУ. Указано, что структура СУ может в значительной степени упроститься, если процесс регулирования и стабилизации выходного напряжения обеспечивать постоянным сигналом управления.

На основе рассмотрения методов анализа электромагнитных процессов в вентильных преобразователях выбраны методы переключающих функций и машинного моделирования. Используя метод переключающих функций, получены аналитические выражения для внутренней ЭДС e(t) и входного тока i(t) преобразователя частоты. В общем виде ЭДС и ток записываются:

Г"

r e¡(fc&,i¡n(Jlt*Ó}; e'ífí)=£„Hn(aht*C)

"1

-0-

e!¡(t)=Enthalt* t¡J): &(t)--Embin(tJ¿t+t2D')

Q-_0.

-0-0-

L.

I

L. "I Г"

.J ektJ'Emim(u)ttK>°); h

I I

I eUi)~Ernifo(<JiUl2à)} es(t)-£miift(Jit^p) j-j I I 1

i______________I L.

!---------------( r.

1 erfihZmirn&t'.tirf)-, e"f(p&,HnPit'tt<r) U|

I л II

I e3(í)--E^ih(ü),t^tf); e3(f)=£m ih(<A¡tmá) (-)

i ' i i_______________I L

A4-

"H"

BKb

.J

BKc

Za

-Oh

J

Рис. 1

» • со О0

**(') = -=г = Е*а{д,т,а)- вт^ + V + £'£Е'*(<1,<1с,т,а,<р) х

м Р=I

х[яп((?с>яАа ±\)а + цг'у) + ып((дстка ±2р± + ; (1)

,'(/) = = ) .1*„_т(0) (ц,т,а) • втСЯ* + в а) +

*вых.т

00 00

-1>т((ш ± 1)0 + 0'„) + зт((ш ± 1 ±2р)а + 0;,')] ,(2)

где Е, - амшштуда основной гармоники

£ л- относительное значение амплитуды основной гармоники е([); *

Е у- относительное значение амплитуды у - гармоники е(1)\ а - угол управления ПЧ; т- число входных фаз ПЧ;

а = кратность входной и выходной частот ПЧ;

дс, д- схемные коэффициенты;

<р - угол сдвига между основными гармониками внутренней ЭДС и выходного тока преобразователя частоты;

1еых,т - амплитуда основной гармоники выходного тока ПЧ; 1*вх.т(П) - относительное амплитудное значение гармоники входного тока ПЧ с частотой Д

1*вхт (у) - относительная амплитуда V- ой гармоники ¿(1); а>1, а>2" циклические частоты ЭДС генераторов. Из выражений (1), (2) видно, что спектр е(1) содержит ряд комбинационных гармоник с частотами: у= (дстка±2р±]) Д а также основную гармоническую с частотой О. Спектр входного тока содержит гармоники с частотами вида: у=(па±1)П, у=(па±1±2р) Д а также Д которая характерна только для нулевых схем ПЧ.

Определены аналитические зависимости амплитуд и фаз гармоник от параметров схемы преобразователя.

Вторая глава посвящена расчету и анализу внутренней ЭДС, а также установленных мощностей элементов силового фильтра для различных силовых схем преобразователя частоты.

Используя выражение (1) было установлено, что в режиме работы ПЧ с а=О или при активном характере тока преобразователя (<р= 0) спектр внутренней ЭДС значительно упрощается. Для этого режима помимо ос-

новной гармоники Г2 характерно присутствие только гармоник с часгота-мпу=(дстка ±1) Д которые являются "боковыми" гармониками с равными амплитудами, расположенными симметрично относительно некоторых частот у=дстка. Амплитуды высокочастотных гармоник быстро убывают с ростом номеров "к" и "р".

Показано, что в режиме (рЛ> амплитудные и частотные спектры видоизменяются, а именно наряду с гармоническими с у=(д/пка±1)П в спектре появляются гармоники с у=(дстка£2р±1)£2 , которые при снижении кратности частот перемещаются из высокочастотной области в область низких частот. В результате при значительном снижении кратности частот возможно изменение амплитуды основной гармоники и появление субгармоник. На рис. 2, а, б приведены линейчатые спектры для 3-х фазной нулевой схемы ПЧ, рассчитанные в различных режимах.

Установлено, что режим работы преобразователя при а=0 или ср-О является наиболее предпочтительным с точки зрения спектрального состава внутренней ЭДС преобразователя.

На основании результатов расчетов спектра е(1) рассчитаны установленные мощности элементов силового ЬС - фильтра, обеспечивающие минимальные массо-габаритные показатели фильтра. Показано, что установленная мощность фильтра для СГМТ существенно ниже установленной мощности такого же типа силового фильтра в системе генерирования с НПЧЕК.

В третьей главе для различных режимов работы системы генерирования проведен анализ спектра входного тока преобразователя. Выявлено, что на структуру амплитудно-частотного спектра ((¡) влияет режим работы преобразователя. В режимах, при которых глубина модуляции угла управления равна единице или характер тока преобразователя чисто активный, в спектре присутствуют составляющие с частотами у-(па±1)П\\ П {£2 только для нулевых схем ПЧ), в остальных режимах спектр более сложный и характеризуется наличием дополнительных гармоник с комбинационными частотами у=(па±1±2р)П.

На рис. 3, а, б изображены, например, линейчатые спектры ¡(1) для трехфазной мостовой схемы ПЧ при различных режимах его работы.

Наличие в спектре входного тока неосновных гармоник характеризуется искажением формы этого тока. На основании расчета спектров ¡(1) был проведен анализ коэффициента искажения входного тока - к„. Ус-

-

-1 -----

-А

.....

- 1 JIL, — -ЕЩ - - - --- - -i

Л (acmka±l)£2 (qjnka±l)il (a^mkall )i2 (qpika±l)Q k-1 k-2 k=3 k-4

a)

e'v> %

EFT

it

i|

•¡Ф' -i ----- ca. JL ¿LI ILj L4 - гад EI i i-ESLi EH j

П (ajnka-2p±l)i2. (алпка+Эр+ИП (qjnka-2p±lii2. (qjnka+2p±l )П k=l k-2 6)

Рис. 2. Линейчатые спектры e(t) трехфазной нулевой схемы ПЧ: а - режим а= 0, <р= 0; б - режим а= 20 эл. град., р=я/3 эл. град.

1 % 1 вх.т(у), /0

1111111

I 1"1»1 11111

I 1"1"| 1111

!па±1 )П п=1

п=5

а)

(па±1 )П п—7

(па±1 )П п=Ц

ех.т(У)

.р.а.ЕШ

адД

Д1+

ЩЩ

)И|П|П|

(п±Па (па±1±2р)П п-1

п=5

б)

м-н

н

Рис. 3. Линейчатые спектры 1(1) трехфазной мостовой схемы ПЧ: а - режим сс= 0, <р=0; б • режим а= 20 эл. град., р=я/3 эл. град.

тановлено, что ки для каждого генератора ПИП при а=0 не зависит от ср, а при <р= 0 не меняется при изменении а. Выявлено, что в этих режимах наибольшее значение кя обеспечивается трехфазной мостовой схемой преобразователя, значение которого 0.68, что в 1.42 раза больше ки трехфазной нулевой схемы ПЧ ив 1.74 раза больше кя шестифазной нулевой схемы ПЧ. В остальных режимах все схемы характеризуются большим значением к» в генераторе с большей частотой напряжения, чем в генераторе с меньшей частотой.

Проведен расчет относительных действующих значений входных токов трех силовых схем преобразователя. Установлено, что при работе на высокой кратности частот загрузка входных фаз преобразователя по действующему значению тока идентична и соответствует: 0.579 для трехфазной мостовой схемы ПЧ; 0.408 для трехфазной нулевой и 0.288 для шестифазной нулевой схем ПЧ. При снижении кратности частот происходит увеличение разницы по токовой загрузке входных фаз преобразователя.

В четвертой главе рассчитаны и проанализированы энергетические показатели первичного источника питания системы генерирования модуляционного типа, для различных ее структур и различных режимов работы.

Полученные в главе 1 аналитические выражения для внутренней ЭДС и входного тока преобразователя частоты СГМТ позволили рассчитать составляющие полной мощности, отбираемой от генераторов ПИП, и, соответственно, энергетические коэффициенты, т. е. коэффициент сдвига кс, коэффициент искажения к«, коэффициент несиммегрии кн и коэффициент мощности х-

Из анализа полученных расчетов выявлено, что составляющие полной мощности и энергетические коэффициенты на выходных зажимах генераторов ПИП при заданной структуре СГМТ определяются углом управления а и углом <р. Выявлено, что в режимах <р=0; а - уаг или а=0, <р - шг изменение коэффициентов мощности для каждого генератора ПИП (ХьХг) идентично, рис. 4. При этом наибольшие значения коэффициенты мощности генераторов принимают в режиме максимальной глубины модуляции и активной нагрузки преобразователя. Так, например, для трехфазной мостовой схемы ПЧ ХпМ=0.68; для трехфазной нулевой ^т1И=0.48; для шестифазной нулевой Хтах =0.39. Установлено, что для этого режима определяющим фактором, влияющим на величину является коэффициент иска-

Хь %2

А

,2

-н - - -

в 1в 20 за 4в за се

<Р

эл. град

Рис. 4. Зависимости коэффициентов мощности генераторов от (р при а=0 эл. град: 1- трехфазная мостовая схема ПЧ; 2 - трехфазная нулевая схема ПЧ; 3 - шесгифазная нулевая схема ПЧ

жения токов генераторов ПИП, так как коэффициенты сдвига и несимметрии близки к единице.

Режимы, при которых а?Ю, <р?0, характерны тем, что генератор с большей частотой напряжения имеет более низкий коэффициент мощности, чем генератор с меньшей частотой. Основное влияние на изменение коэффициентов мощности генераторов оказывают коэффициент сдвига и коэффициент искажения, значения которых, в свою очередь, зависят от амплитуд и фаз основных гармоник генераторов. Установлено, что снижение кратности частот "а" не изменяет значения коэффициентов мощности генераторов, но увеличивает разницу между одноименными составляющими полной мощности в фазах каждого генератора ПИП.

Рассчитаны максимальные значения входных коэффициентов мощности трех силовых схем ПЧ. Их значения соответственно составили:

- для трехфазной мостовой схемы ПЧ лг«.та*=0.96;

- для трехфазной нулевой схемы ПЧ ^.„„=0.68;

- для шесгифазной нулевой схемы ПЧ %вх.тах=0.56.

Сложный гармонический спектр входного тока предопределяет формирование мощности искажения в генераторах ПИП. Проведен анализ энергетических показателей для генераторов ПИП с трехфазной мостовой схемой ПЧ при компенсации мощности искажения, возникающей от гармонических тока с частотой <у; и ео2. Определено, что для генератора с меньшей частотой напряжения, работающего в режимах а*0, характерно большее увеличение коэффициента мощности, чем для другого генератора.

В пятой главе определены условия устойчивости коммутации в преобразователе частоты. Установлено, что для обеспечения коммутации вентилей при ЯЬ - нагрузке необходимо использовать генераторы, ЭДС которых между собой не равны. Приведено аналитическое выражение, определяющее АЕ=(ЕгЕ2), зависящее от коммутационной индуктивности и нагрузки, где Е1тиЕ2- амплитудные значения ЭДС соответствующих генераторов.

Проведено численное моделирование системы генерирования.

Последние достижения средств вычислительной техники позволили более качественно проводить исследования электромагнитных систем, содержащих вентильные преобразователи. Полученные при этом результаты имеют высокую точность и реально отражают происходящие процессы, обеспечивая при этом необходимой информацией для анализа основных параметров и характеристик системы. В связи с этим экспериментальному

исследованию автор предпочел моделирование с помощью программного обеспечения "ПАРУС", широко применяемого в ряде предприятий города Новосибирска, таких, как НИИ "Комплектного электропривода", НГТУ, а также ВНИИ "Электропривод" (г. Москва), АКБ "Якорь" (г. Москва).

Модель, представленная средствами "ПАРУСа", с высокой достоверностью воспроизводит функционирование своего физического аналога. Наглядное представление процессов, происходящих как в элементах силовой схемы, так и элементах системы управления, выводятся на экран монитора.

В исходной модели силовая схема представлена в виде электрической схемы замещения, система управления описана блочно-структурно, синхронный генератор в ПИП представлен в виде RLE - схемы замещения.

В качестве исходных данных к моделированию были приняты: Ри-50 кВт, UH=220 В, со.у<£>н=(0.8-1), коэффициент искажения синусоидальности U„• кц= 5%. На основании исходных данных были определены: силовая схема СГМТ, параметры ее силовых элементов, а также были определены условия устойчивости коммутации в преобразователе частоты.

При моделировании рассчитывались; спектр внутренней ЭДС и спектр входного тока преобразователя; коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения; коэффициенты мощности генераторов ПИП.

В результате полученных расчетов было установлено, что спектр e(t) в режиме активной нагрузки наряду с гармониками с v=(qcmka±l)£2 содержит гармоники с комбинационными частотами v=(qcmkaJ2p±l)£2. Появление этих гармонических можно объяснить введением разницы амплитуд напряжений генераторов, как условие устойчивости коммутации, что привело к возникновению незначительной фазовой модуляции импульсов управления. Однако амплитуды этих гармоник невелики и не оказали существенного влияния на коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения системы генерирования. При моделировании замечено снижение основной гармоники внутренней ЭДС менее, чем на 15%.

Факт различия результатов, полученных моделированием и теоретическими расчетами, объясняется допущениями, принятыми при теоретическом анализе электромагнитных процессов, а именно - не учитывались коммутационные падения напряжения в цепи первичного источника питания, а также активные потери в силовой схеме преобразователя.

В силу описанных выше причин при моделировании в спектре входного тока ПЧ при активном характере тока преобразователя установлено

появление гармоник с у=(па±1±2р)£2, однако их присутствие не отразилось существенным образом на энергетических показателях системы генерирования. Полученные значения коэффициентов мощности генераторов путем моделирования близки к теоретическим. Для генератора с частотой IО] максимальное отличие коэффициента мощности не превысило 13%, а для генератора с частотой ю2 -17%.

В целом, результаты, полученные при проведении численного эксперимента, подтвердили правильность теоретических положений диссертационной работы.

Предложена инженерная методика выбора силовой схемы системы генерирования и расчета параметров силовой схемы.

В приложениях приводятся значения гармоник внутренней ЭДС и входного тока, рассчитанных при различных режимах работы преобразователя частоты; программа расчета установленных мощностей элементов силового фильтра; макет исходных данных для постановки численного эксперимента.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в диссертационной работе исследований можно сделать следующие выводы:

1. Разработан обобщенный алгоритм формирования модулированных ЭДС первичного источника питания, позволяющий синтезировать силовую схему системы генерирования модуляционного типа с требуемым числом входных и выходных фаз преобразователя частоты.

2. Разработана методика анализа электромагнитных процессов в системе генерирования модуляционного типа на основе метода переключающих функций и метода машинного моделирования, позволяющая определить токовую загрузку и мощность первичного источника питания, параметры преобразователя частоты и силового фильтра с наименьшими массо-габаритными показателями и заданным качеством генерирования электрической энергии.

3. Получены аналитические выражения для внутренней ЭДС и входного тока преобразователя частоты в системе генерирования модуляционного типа, которые позволяют проводить расчет и анализ спектра внутренней ЭДС и входного тока преобразователя, а также получить зависи-

мости энергетических коэффициентов и составляющих полной мощности генераторов ПИП в функции угла управления и угла сдвига между основными гармониками внутренней ЭДС и выходного тока преобразователя.

4. Получены и проанализированы зависимости энергетических коэффициентов и составляющих полной мощности генераторов первичного источника питания для системы генерирования модуляционного типа в различных режимах работы, с тремя силовыми схемами системы генерирования.

Установлено, что коэффициенты мощности генераторов первичного источника питания будут между собой равны и иметь максимальные значения в режиме максимальной глубины модуляции и активной нагрузки преобразователя. В остальных режимах их коэффициенты мощности различны, при этом генератор с меньшей частотой напряжения имеет больший коэффициент мощности. Также установлено, что снижение кратности частот "а" увеличивает разницу между одноименными составляющими полной мощности в фазах генераторов ПИП.

Полученные характеристики позволяют определить исходные данные к выбору генераторов первичного источника питания.

5. Проведен анализ энергетических зависимостей для генераторов ПИП системы генерирования модуляционного типа при наличии компенсирующего устройства в цепи первичного источника питания для компенсации мощности искажения, возникающей от основной гармоники тока другого генератора.

Определены количественные изменения коэффициентов мощности генераторов и оценена установленная мощность компенсирующего устройства.

6. На основе рассчитанного спектра внутренней ЭДС преобразователя частоты, с учетом заданного коэффициента искажения синусоидальности напряжения на выходе системы генерирования разработана программа расчета параметров силового ЬС-фильтра, позволяющая выбрать минимальную установленную мощность фильтра.

7. Предложены способ и устройства для управления преобразователем частоты в системе генерирования модуляционного типа, отвечающие требованиям и особенностям данного типа систем.

8. Разработана методика расчета силовых цепей автономной системы генерирования модуляционного типа, позволяющая получить исходные данные к проектированию предлагаемого типа систем.

9. Проведено моделирование эксперимента с помощью программного обеспечения "ПАРУС". Рассчитанные при этом результаты подтвердили правильность аналитических зависимостей, полученных в диссертационной работе.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. А. С. № 1460761 СССР, МКИ Н02М 7/12. Способ управления выпрямителем с емкостным фильтром / В. В. Иванцов, С. Г. Лажинцев, С. В. Брованов Опубл. 1989, Бюлл. № 7.

2. Особенности управления электромеханическими системами типа магнитоэлектрический синхронный генератор - преобразователь частоты / С. А. Харитонов, В. Ф. Лучкин, С. В. Брованов // Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий: Тезисы Н-й Дальневосточной научно-технической конференции. - Комсомольск-на-Амуре, 1989. - с. 16.

3. Исследование влияния структур и параметров регуляторов на амплитудную модуляцию выходного напряжения системы электропитания с НПЧ / Г. В. Грабовецкий, С. А. Харитонов, В. Ф. Лучкин, Н. И. Бородин, Р. Я. Заболев, С. В. Брованов И Силовые преобразователи электрической энергии: Межвуз. сб. науч. трудов - Новосибирск: НЭТИ, 1989. - с. 3 -19.

4. Система генерирования электрической энергии переменного тока / С. А. Харитонов, С. В. Брованов, М. М. Юхнин, М. В. Мартинович// Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-92: Труды международной научно-технической конференции, т.7. - Новосибирск, 1992. - с. 54-57.

5. S. Brovanov, S. Kharitonov. А. С. Power Generation System Based on Cycloconverter. PEMC' 94 conference publication. 1994. Warsaw, Poland, v.2, p. 1292-1296.

6. Устройство фазовой синхронизации I M. В. Мартинович, С. В. Брованов// Преобразовательная техника: Межвуз. сб. науч. трудов. - Новосибирск: НГТУ, 1993. - с. 114-120.

7. Система генерирования электрической энергии переменного тока / М. М. Юхнин, С. В. Брованов и др. // Преобразовательная техника: Межвуз. сб. науч. трудов. - Новосибирск: НГТУ, 1993. - с. 47-52.

8. Система генерирования переменного тока с циклоконвертором модуляционного типа / С. А. Харитонов, С. В. Брованов // Новые техно-

логии и научные разработки в энергетике: Материалы регионального семинара. - Новосибирск, 1994. - с. 104-106.

9. Анализ электромагнитных процессов в системе генерирования переменного тока с циклоконвертором модуляционного типа / С. В. Брова-нов, С. А. Харитонов II Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-94: Труды второй международной научно-технической конференции, т.7. - Новосибирск, 1994. - с. 93-96.

10. Патент № 2012983 Россия, МКИ Н02М 1/08, Н02Н 7/10. Устройство обнаружения неисправности системы управления вентилями / С. В. Брованов, В. Ф. Лучкин. Опубл. 1994, Бюлл. № 9.

11. Энергетические характеристики циклоконвертора модуляционного типа / С. В. Брованов, С. А. Харитонов // Информатика и проблемы телекоммуникаций : Материалы международной научно-технической конференции, т. 1. - Новосибирск, 1995. - с. 154-156.

Подписано в печать Тираж /ОО экз.

Уч.-изд. л. Печ. л. -5" Заказ № б"/.

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20