автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электромагнитная совместимость трансформаторно-полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой

На правах рукописи

ЯЛАЛОВА Зульфия Илгизовна

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С СЕТЬЮ И НАГРУЗКОЙ

Специальность: 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АВТОРЕФЕРАТ

13 2014

Уфа - 2014

005555013

005555013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» (ФГБОУ ВПО «УГАТУ») на кафедре электромеханики

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Рогинская Любовь Эммануиловна

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Серебряков Александр Сергеевич зав. кафедрой электрификации и автоматизации сельского хозяйства ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения»

Доктор технических наук, профессор Щуров Николай Иванович зав. кафедрой электротехнических

комплексов ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный

технический университет им. Гагарина Ю.А», г. Саратов

Защита диссертации состоится 29 декабря 2014 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.02 на базе ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» по адресу:

450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» и на сайте www.ugatu.su.

Автореферат разослан «29» декабря 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, доцент

А. В. Месропян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Основными проблемами электромагнитной совместимости являются обеспечение качества электромагнитной энергии питающей сети и уменьшение эмиссии вентильными преобразователями электромагнитных помех. Необходимость в совершенствовании полупроводниковых преобразователей, служащих источниками питания установок, оснащенных высокоэкономичным, современным оборудованием, вызвана возросшими требованиями, предъявляемыми к качеству электрической энергии.

Улучшение электромагнитной совместимости с сетью и нагрузкой возможно осуществить с помощью фазопреобразующих трансформаторов. Над вопросами развития схем фазопреобразующих устройств и исследования электромагнитных процессов в многофазных электрических сетях работали такие ученые, как Л. В. Лейтес, А. Н. Милях, С. В. Шапиро, Г. Н. Петров, Г. Н. Ворфоломеев, Р. Н. Урманов, Л. Э. Рогинская и др. Однако вопросы, посвященные теоретическим основам процесса преобразования числа фаз и принципам построения схем, требуют дальнейших исследований.

Современные достижения в области трансформаторостроения и преобразовательной техники позволяют создавать интегрированные многопульсные выпрямительные агрегаты, которые удовлетворяют требованиям электромагнитной совместимости между нагрузкой и питающей сетью. Основной вклад исследования электромагнитных процессов в многопульсных выпрямителях внесли М. Г. Шалимов, Г. С. Зиновьев, Ш. М. Размадзе, и др.

В настоящее время известно большое количество работ, посвященных анализу электромагнитных процессов в многопульсных выпрямителях, выполненных по эквивалентным многофазным схемам выпрямления. Определенный интерес представляют схемные решения вентильных преобразователей, обеспечивающих повышенную кратность пульсаций выходного напряжения, выполненных на базе трансформаторных преобразователей числа фаз (ТПЧФ).

Среди существующих схемных решений фазопреобразующих трансформаторов особый интерес вызывают ТПЧФ, выполненные на базе одного трехстержневого трансформатора. Для формирования одним трехстержневым трансформатором многофазной системы необходимо размещение на каждом стержне нескольких вторичных обмоток. Основным достоинством такого преобразователя является наличие одного трансформатора при любом кратном трем фаз вторичного

напряжения, амплитуда и пульсации выходного напряжения определяется числом фаз вторичной обмотки. Внедрение и исследование новых схем ТПЧФ позволит повысить технико-экономическую эффективность и снизить затраты в процессе их эксплуатации.

Целью диссертационной работы является разработка трансформаторно-полупроводникового преобразователя для улучшения электромагнитной совместимости с сетью и нагрузкой. Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математическую модель трансформаторного преобразователя числа фаз с числом фаз кратных трем на базе одного трехстержневого трансформатора.

2. Разработать оригинальные схемотехнические решения и принципиальные схемы для многопульсных выпрямителей, а также их имитационные модели, на основе, которых исследовать и определить электромагнитные параметры системы «трансформаторный преобразователь числа фаз - многофазные выпрямители».

3. Провести экспериментальное подтверждение теоретических положений, полученных расчетным путем и имитационным моделированием.

4. Разработать методику расчета и проектирования фазопреобразующих трансформаторов с учетом их конструктивных особенностей.

Методы исследований выбирались исходя из поставленных задач. Основные результаты диссертационной работы получены на базе законов теории электрических цепей. Для анализа электромагнитных процессов в фазопреобразующих трансформаторах использовались аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений, методы математического моделирования, метод интеграла Фурье, графоаналитический метод.

Научная значимость и новизна работы:

1. Создана структура ТПЧФ для многопульсного выпрямителя, сочетающая в себе достоинства многофазного преобразователя с высоким коэффициентом использования вторичной цепи трансформатора.

2. Разработана математическая модель ТПЧФ (патент на полезную модель №2009136848/22), выполненная на базе одного трехстержневого трансформатора, которая отображает реальные электромагнитные процессы и позволяет исследовать систему «трансформаторный преобразователь числа фаз - многофазные выпрямители».

3. Разработана имитационная модель многопульсного выпрямителя с учетом реальных параметров трансформатора, позволяющая исследовать электромагнитные процессы при реальном времени коммутации.

Практическая ценность работы:

1. Предложена оригинальная структура ТПЧФ для многопульсных выпрямителей, обладающая высоким коэффициентом использования электромагнитного и полупроводникового модуля.

2. Разработана математическая модель, которая позволяет исследовать электромагнитные процессы системы «трансформаторный преобразователь числа фаз - многофазные выпрямители», выбрать рациональную структуру, с помощью которой улучшается гармонический состав потребляемого тока, увеличивается частота пульсаций на стороне постоянного тока при уменьшении массы и габаритов преобразователя.

3. Предложены схемотехнические решения ТПЧФ для улучшения электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой, совмещающие в себе преимущества многофазного преобразователя с высоким коэффициентом использования вторичной цепи трансформатора.

4. Предложена методика расчета и проектирования ТПЧФ, которая позволяет рассчитать параметры и учесть особенности расчета элементов конструкции трансформатора для полупроводниковых преобразователей.

Практическая ценность результатов работы подтверждается актом внедрения результатов в проектно-конструкторской деятельности при разработке новых технических изделий ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД».

Положения, выносимые на защиту:

1. Анализ структуры ТПЧФ для многопульсных выпрямителей, обладающей высоким коэффициентом использования электромагнитного и полупроводникового модуля.

2. Математические модели и принципиальные схемы многопульсных выпрямителей, содержащие ТПЧФ с числом фаз кратных трем и многофазные мостовые выпрямители.

3. Имитационные модели многопульсных выпрямителей и результаты исследований электромагнитных процессов с учетом реальных параметров трансформатора.

4. Методика расчета и проектирования ТПЧФ, которая позволяет рассчитать

параметры и учесть особенности расчета элементов конструкции трансформатора для полупроводниковых преобразователей.

Достоверность полученных обусловлена адекватностью используемых математических и схемотехнических моделей, методов компьютерного моделирования, подтверждаемых экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «IV Слет молодых энергетиков Республики Башкортостан: Сборник докладов молодежной научно-технической конференции» (Уфа, 2010 г.); «Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергоснабжения» (Уфа, 2010 г.); УП Всероссийской зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (Уфа, 2012 г.); I Международной научно-практической конференции «Технические науки -основа современной инновационной системы» (Йошкар-Ола, 2012 г.); Межвузовский научно-практической конференции «Электротехнические комплексы и системы» (Уфа, 2012 г.); Межвузовский научный сборник «Электроэнергетические системы и сети. Энергосбережение» (Уфа, 2013 г.); Электро.№2 (Москва, 2013 г.); «Электротехнические и информационные комплексы и системы. №2 (Уфа, 2013 г.); Международной молодежной научной конференции « 40 Гагаринские чтения» (Москва: МАТИ, 2014 г.); Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических систем и комплексов: межвузовский сборник научных трудов (Уфа, УГНТУ, 2014 г.).

Работа выполнена в рамках Государственного задания № 8.287.2014/К Министерства образования и науки Российской Федерации.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 печатных работ, из которых 3 работы - в изданиях из перечня ВАК, получен 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, содержит 134 страницы машинного текста. Библиографический список из 122 наименования.

. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая ценность диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту. Представлены сведения о внедрении результатов, апробации работы и публикациях.

В первой главе рассмотрены способы и методы улучшения электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой, приведен анализ известных схемных решений преобразователей на базе ТПЧФ. Представлен принцип работы ТПЧФ и область их применения. Отмечены недостатки, а также необходимость их совершенствования. Глава содержит основные математические методы исследования электромагнитных процессов, способы создания имитационной модели. На основе проведенного анализа сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена исследованию электромагнитных процессов фазопреобразующих трансформаторов, принципам построения и совершенствования схем выпрямления многофазных выпрямителей.

При анализе электромагнитных процессов использовались допущения: вентили являются идеальными, коммутация вентилей - мгновенная; выпрямленный ток абсолютно сглажен, имеет прямоугольную форму; активные сопротивления обмоток трансформатора равны нулю, а индуктивности обмоток представлены реактансами, сосредоточенными в линейных проводах вторичных обмоток; прямой ток начинает протекать через вентиль, когда его анод приобретает положительный потенциал относительно катода; система питающих синусоидальных напряжений симметрична; ток холостого хода трансформатора принимаем равным нулю.

Для формирования одним трехстрежневым трансформатором многофазной системы необходимо разместить на каждом стержне несколько обмоток. Каждая схема трехстержневого фазопреобразующего трансформатора имеет свое соотношение чисел витков и способ соединения вторичных обмоток.

Первичные обмотки таких преобразователей соединены в звезду, они создают п-фазную систему потоков, а преобразование фаз осуществляется на вторичной стороне.

Для ТТТЧФЯ число стержней которых равно трем, матрица преобразования будет иметь число строк выходных фаз - т, число столбцов - три и может быть представлена так:

I ,

»COS(ff+—)

WCOS(<7 + —>

»cos(cf + — )

, , 2irk. wcm(a --)

Зт Ъ m

3 m 3 m

, In(m- ), , , 2n , 2jr(m-l). ....... 4g , 2>r(m-l\

»cos(a +—---) n'cos(a+—+-) wcos(a+-r-+-——)

m 3 m 3m,

где a - произвольный угол.

С помощью матрицы (1) выходные фазные напряжения формируются за счет распределения в магнитном поле стержней витков, базовое число витков которых равно w. При получении многофазных векторов напряжений на плоскости арифметическая сумма МДС обмоток существенно больше их геометрической суммы, что приводит к увеличению массы активных материалов. Уменьшение этой суммы можно получить, добавляя к матрице W„ матрицу с числом витков, равным одному из элементов соответствующего столбца. Тогда число обмоток не превысит двух, и суммарная МДС обмоток уменьшится.

Матрица обмоточных коэффициентов преобразователя трехфазного напряжения в девятифазный имеет вид:

uj =w,„ cos cot/(1.5 и') и 2 =ит cos(<»i-40)/(1.5») «3 =и„ cos(<w-80)/(1.5»-) и4=мт cos(i»r-120)/(1.5w) «5=мт cos(fltf-160)/(l .5») (2)

u6=um cos(a«-200)/(1.5») и7 =um cos(ft>f-240)/(l .5») Hg=um cos(iM-280)/(l .5 w) ки9=и„ cos(tt>f-320)/(l^w)/

wcosO wcos 120 wcos240N

wcos 40 wcos 160 wcos 280

wcos 80 wcos 200 wcos 320

wcos120 wcos240 wcos 360

wcos 160 wcos 280 wcos 40

wcos 200 wcos320 wcos 80

wcos 240 wcos 360 wcos 120

wcos 280 wcos 40 wcos 160

wcos 320 wcos 80 wcos 200j

um cos cot um cos(<»r-120) м_ cos(iW-240)

К получившейся матрице (2) прибавим добавочную матрицу:

и'

0.766» 0.174» -0.5» -0.939» -0.939» -0.5» 0.174»-0.766w

-0.5w

-0.939» -0.939» -0.5» 0.174»

0.766» »

0.766» 0.174»

-0.5» 0.174»

0.766» »

0.766» 0.174» -0.5» -0.939» -0.939»

0.5» 0.5» 0.5»

-0.174» -0.174» -0.174»

-0.174» -0.174» -0.174»

0.5» 0.5» 0.5»

-0.174w -0.174» -0.174»

-0.174» -0.174» -0.174»

0.5» 0.5» 0.5»

-0.174» -0.174» -0.174»

-0.174w -0.174» -0.174»

/1.5 =

0.396» 0 0

-0.743» -0.743» 0 0

0.396»

О

-0.743» -0.743 w 0 0

0.396»

W

0.396» О

0 О

0.396» »■

0.396» 0 0

-0.743» -0.743»

(3)

Для формирования выходного девятифазного напряжения с фазовым сдвигом 40, необходимо иметь три трехфазные симметричные вторичные обмотки с числами витков и--, 0.396и'=и'2з, 0.743н>=1^22. Данный фазопреобразующий трансформатор

включает в себя первичную трехфазную обмотку, соединенную в звезду, а также вторичные обмотки, напряжение которых образует девятифазную систему, причем одна вторичная обмотка соединена в звезду -щЬ^ (х^гО, а две другие-а2Ь2С2 (хгУ^г), аз^зСз С*з.Узгз) в зигзаг. Принципиальные электрические схемы трехфазно-девятифазного и трехфазно-двенадцатифазного ТПЧФ показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема трансформаторного преобразователя числа фаз: а) 3—»9; б) 3—12

От источника симметричной девятифазной электрической системы может быть получено восемнадцать пульсаций за период при использовании мостовых выпрямителей.

Восемнадцатипульсный преобразователь содержит трехфазно-девятифазный трансформаторный преобразователь числа фаз и выпрямитель. ТПЧФ выполнен на базе одного трехфазного трехстержневого трансформатора, формирующего на выходе девятифазную систему вторичных напряжений. Выпрямитель включает в себя три последовательно включенных моста, соединенных с концами вторичных обмоток. Выходные выводы преобразователя подключены к нагрузке, представленной сопротивлениями Ял и Ц. Принципиальная электрическая схема показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная схема восемнадцатипульсного выпрямителя Пренебрегая токами холостого хода составлены уравнения магнитодвижущих сил (МДС).

Для первичной цепи имеем:

'',+'*+<с= 0. (4)

Уравнения магнитодвижущих сил (МДС) трансформатора девятифазного преобразователя имеют вид:

[ '11^4 +г21^21 +0.743»^, -0,396^2+0.743и<21& -0.396>у21г2'2 = 0

\к2^в +'22^21 -0.39б1У21/:з +0.743ш2142-0.3У6н'2112", +0.743УУ2112"3 = 0, (5)

[¡13и>Г + 121УУ2| - 0.396И>21/21 + 0.743Н'2112з + 0.743и>21122-0.396^2|,2", = 0

где /ц, ¿12, — фазные токи первичной обмотки, протекающие в фазах А,В,С соответственно;

'21. '22. <23 ~ фазные токи вторичной обмотки аф\С\ (дг^гО; '21. '22. '23 ~ фазные токи вторичной обмотки а2Ь2с2 С^гУзгг); '21. '22. 'и _ фазные токи вторичной обмотки афзс3 (хзузгз)-Согласно (5) ток первичной обмотки фазы А трансформатора определяется как . 0.3%^21(|22+';2) '21УУ2] 0.743и>2| (<2| 4- |'2Э) _

<11 — />4 —------

№а (6)

_ 0.396(122 +¿2;) ¿21 0.743(121 +¿23)

/Су ^ ^

Принцип формирования тока фазы А в обмотках показан на рисунке 3.

Рисунок 3 - Осциллограммы токов первичной и вторичной цепи фазы А восемнадцатипульсного выпрямителя

В результате, как видно из рисунка 3, кривая первичного тока имеет ступенчатую форму, незначительно отличающуюся от синусоидальной. Улучшение формы тока способствует повышению коэффициента мощности, снижению потерь от высших гармонических составляющих в питающей сети и первичной обмотке преобразовательного трансформатора.

Третья глава посвящена разработке и исследованию имитационной модели ТПЧФ с помощью пакета МайаЪ ЗЬпиИпк, позволяющая с высокой точностью рассмотреть физические процессы, происходящие в полупроводниковом преобразователе. Электромагнитные процессы восемнадцатипульсного выпрямителя исследовались с помощью имитационного моделирования в пакете Мм1аЪ, используя библиотеки 51тиПпк и 5/тРон'ег5у5^ет5 (рисунок 4).

Рисунок 4 - Имитационная модель восемнадцатипульсного преобразователя

С помощью библиотеки Simulink и SimPowerSystems к блоку, составленному по математическим уравнениям, были подключены последовательно мостовые выпрямители, нагруженные на активно-индуктивную нагрузку. Вентильный блок выпрямляет переменный ток, подключая вторичное напряжение, соответствующей фазы трансформатора к цепи постоянного тока. На выходе вентильного блока получают напряжение с высоким уровнем пульсаций.

Исследование проводилось на основе дифференциальных уравнений трансформатора. На вход каждого блока выпрямительного моста приходят сигналы напряжений каждой вторичной обмотки.

Определены параметры и исследованы электромагнитные процессы. Результаты моделирования показаны на рисунках 5-7. и В

1800-»-----•-•-п

1600 ' ——— 7400 1200 1000

800 -600

too...... .................;..............;............f

200

0 0.195 0.200 ll20S ~02Ю Q2K 0220 t. сек Рисунок 5 - Выпрямленное напряжение восемнадцатипульсного преобразователя

Осциллограмма выпрямленного напряжения (рисунок 5) свидетельствует о получении восемнадцатипульсного выпрямления за период.

Fun*™** (Mttet - Jfi 7 , mD= 9 «%

!

. 1 •. а ■ L.J t. .. А .1 1. ..J 1 ..

Рисунок 6 — Гистофамма питающего тока

Результаты моделирования гармонического, состава (рисунок 6) первичного тока фазы А показывают, значение тока первой гармоники, равной 36,7 А, коэффициент искажения кривой составляет 7Ш> = 9,60%. Как видно из рисунка 6, коэффициент гармоник для девятифазной системы не превышает 6%, а в кривой питающего тока, кроме основной гармоники, содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами не ниже 17 и 19.

5000 г— Т ! "ТТ и ТТ' "Т

6000 -4000 - 0 - •2000 -4000 - ■6000 -и Эр ЕЕ! Зг в .Зг ё м Й 1 Э: Н М Эг Й „ :& М г;

6000 -4000 4 '2000 в -•2000 --4000 -•6000 - ЗЬ И в 1 ЕЬ 1в I В ш 1 в Ш 2Е В 1 Б Е

■ 1 1.5 - 14 аз -0 -0.5 -1 --и - ........г 1 Й .. д........Д /V д • д --д......./ ■У ■•■■■-У..........V.....'•-•V-........."У-т-"».....■•■•и—......V-.........V..........ч..... йП5 11 0.15 0.2

Рисунок 7 - Результаты моделирования токов восемнадцатипульсного преобразователя

Анализ форм кривых токов (рисунок 7) показывает, что применяемая схема соединения выпрямительных мостов позволяет достичь оптимальной длительности протекания токов во вторичных обмотках. Результирующая форма кривой первичной обмотки приближается к синусоиде и содержит 18 ступеней за период.

Также в данной главе была разработана математическая и имитационная модель двадцатичетырехпульсного выпрямителя с учетом параметров реального трансформатора и вентилей.

Четвертая глава посвящена сопоставлению данных, полученных при математическом и имитационном моделировании с экспериментальными результатами, а также разработке уточненной методики расчета и проектирования ТПЧФ с учетом их конструктивных особенностей.

Целью экспериментального подтверждения является проверка ранее изложенных теоретических положений и разработанных математических моделей. Объектом экспериментального подтверждения является фазопреобразующее устройство, состоящее из группы трех однофазных многообмоточных трансформаторов, испытание которого проводилось в Сибирском научно-исследовательском институте Энергетики.

Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Сопоставление теоретических и экспериментальных данных

Средний выпрямленный ток, А Среднее выпрямленное напряжение, В Ток трехфазной сети, А Активная мощность на входе агрегата, Вт Активная мощность нагрузки, Вт

теоретически экспериментально

7 84 1,17 1,1 770 588

При сопоставлении теоретических данных разработанной математической модели с экспериментальными данными, погрешность расхождения не превышает 6 %. Отмечено, что применение группы трех однофазных трансформаторов приводит к увеличению массогабаритных показателей и ухудшению формы кривой фазного напряжения.

Разработана уточненная методика расчета и проектирования ТПЧФ, учитывающая установленную мощность преобразователей числа фаз л-фазной системы токов (магнитных потоков) в ш-фазную систему напряжений, внедренных в многопульсный выпрямитель. Установленная мощность трехфазно-девятифазного преобразователя числа фаз имеет вид:

5„ = 0.5-(5+5 +5 +5 1 = 0.5-(-В-и I +3-С/ ■/ +3-11 I -1.14+3 •£/ •/ -1.14) =

" 1 21 22 23' 4 1л 1л 2ф 21л 2ф 22л 2ф 23л '

= 0,5•(£.!/ .2.29.-^-^-11ЖЛ^055и,.1,.

и1А-3-2,34 2,34 У3 * 2,34 » 3 Л 2>34 V 3 Л <¡4

Как видно из (7), установленная мощность трехфазно-девятифазного ТПЧФ составляет 1,055 установленной мощности трехфазного выпрямительного трансформатора с трехфазной мостовой системы выпрямления -1,05.

В заключении представлены основные научные результаты по теоретической и практической разработке проблемы.

В приложениях приведен электромагнитный расчет трехфазно-девятифазного ТПЧФ, характеристика намагничивания стали трансформатора, внешний ввд имитационных моделей восемнадцатипульсного и двадцатичетырехпульсного выпрямителей.

Основные результаты и выводы:

1. Создана математическая модель трехстержневого фазопреобразующего трансформатора для многопульсных схем выпрямления, с помощью, которой выявлено, что потребляемый ток имеет ступенчатую форму, близкую к синусоидальной, причем номер высшей гармоники v-2m£tl, где /-целое число. Первые высшие гармоники для девятифазной системы вторичных напряжений будут 17 и 19, для двенадцатифазного - 23 и 25. Величина высших гармоник для имеет значение 0,175о.е. и 0,19 o.e. соответственно по отношению к основной гармонике.

2. Предложены схемотехнические решения восемнадцатипульсного и двадцатичетырехпульсного выпрямителей для улучшения электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой, позволяющие совместить сочетающая в себе достоинства многофазного преобразователя с высоким коэффициентом использования вторичной цепи трансформатора. Имитационные модели восемнадцатипульсного и двадцатичетырехпульсного выпрямителя при идеальной коммутации показывают гармонический состав кривой питающего тока, в которой, кроме основной гармоники, содержатся высшие гармоники для девятифазной системы 17 и 19, а для двенадцатифазного - 23 и 25, что подтверждает адекватность математической модели. Для девятифазной системы напряжений коэффициент пульсации выпрямленного напряжения не превышает 0,0062, а для двенадцатифазной 0,0037, а коэффициент гармоник для девятифазной системы и двенадцатифазной системы не превышает 5 %, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 23875-88.

3. Проведено экспериментальное подтверждение теоретических положений, полученных расчетным путем и имитационным моделированием. Адекватность

разработанных математических и имитационных моделей подтверждается экспериментальными данными, расхождение не превышает 6 %.

4. Предложена методика расчета и проектирования ТПЧФ, которая позволяет рассчитать параметры и учесть конструктивные особенности фазопреобразующего трансформатора. Значение установленной мощности трехфазно-девятифазного фазопреобразующего составляет 1,055, таким образом, массогабаритный показатель мало отличается от практически равной мощности обычного выпрямительного трансформатора, в то время как форма потребляемого тока близка к синусоидальной, а форма выходного напряжения имеет малый коэффициент пульсации.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

1. ЯлаловаЗ. И. Улучшение электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой / Л. Э. Рогинская, Ю. В. Рахманова, 3. И. Ялалова// Электро. - Москва, 2013. №2 - С.16 - 20.

2. Ялалова 3. И. Определение электромагнитной мощности фазопреобразующих трансформаторов преобразовательных установок / Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - Уфа, 2013. №2, Т.9 - С.18 - 23.

3. ЯлаловаЗ. И./ Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова, А.С.Горбунов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - Уфа, 2014. №3, Т. 10. - С 21 - 30.

Патенты РФ

4. Ялалова З.И. Многофазный преобразователь на базе фазопреобразующего трансформатора /Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова: Пат. № 2009136848 / 22 РФ, Н02М7 / 10 / Заявлено 01.10.2012 Опубл. 20.03.2013.

В других изданиях

5. ЯлаловаЗ. И. Фильтрация высших гармоник с помощью трансформаторного преобразования числа фаз/ Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова // Технические науки - основа современной инновационной системы, I - Международная научно-практическая конференция. - Йошкар-Ола, 2012.1 ч. - С.70-73.

6. ЯлаловаЗ. И.Повышение качества электроэнергии/Ю.В.Рахманова, 3. И. Ялалова // Научно-исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения. - Уфа, 2010. - С.249 - 251.

7. Ялалова 3. И. Синтез фазопреобразующих трансформаторов для преобразования числа фаз/ Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова // Актуальные проблемы в науке и технике. Сборник трудов седьмой Всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых. - Уфа, 2012. Т.2 - С.38 - 41.

8. Ялалова 3. И. Расчет потребляемых токов и напряжений в зависимости от числа фаз фазопреобразующего трансформатора / Ю. В. Рахманова, 3. И. Ялалова // Электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сборник. - Уфа, 2012.-С.218-223.

9. Ялалова 3. И. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей с сетью с помощью фазопреобразующих трансформаторов / Л. Э. Рогинская, Ю.В.Рахманова, 3. И. Ялалова//Молодежный Вестник УГАТУ. - Уфа, 2012. №3(4) - С.47 - 55.

10. Ялалова 3. И. Электромагнитные процессы в многофазном выпрямительном трансформаторе/ Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова, А. С. Горбунов // Молодежная научно-практическая конференция «Электроэнергетические системы и сети. Энергосбережение»: межвузовский научный сборник. Уфа, 2013. - С. 266 - 271.

11. Ялалова 3. И. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой на базе фазопреобразующих трансформаторов / Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова // ХЬ Гагаринские чтения. Научные труды международной молодежной научной конференции в 9 томах. Москва, 2014. Т.4 -С. 105 -106.

12. Ялалова 3. И. Улучшение электромагнитной совместимости полупроводниковых преобразователей с сетью и нагрузкой на базе трансформаторных преобразователей числа фаз/ Л. Э. Рогинская, 3. И. Ялалова, А. С. Горбунов // Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических систем и комплексов: межвузовский сборник научных трудов. -Уфа, 2014.-С.191-195.

13. Ялалова 3. И. Компьютерное моделирование многофазных преобразователей числа фаз / Л. Э. Рогинская, А. С. Горбунов, 3. И. Ялалова // Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических систем и комплексов: межвузовский сборник научных трудов. - Уфа, 2014. - С.195 - 198.

Диссертант

3. И. Ялалова

ЯЛАЛОВА Зульфия Илгизовна

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С СЕТЬЮ И НАГРУЗКОЙ

Специальность: 05.09.03 Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 28.10.14 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Тираж 100 экз. Заказ 099. Гарнитура «Т1те5№\у11отап». Отпечатано в типографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪ» ИП ВЕРКО. Объем 1п.л. Уфа, Карла Маркса 12 корп. 5, т/ф: 27-27-600, 27-29-123