автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.05, диссертация на тему:Разработка и исследование методов расчета переходных процессов в электрических цепях с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами

Введение.

1 Проблема учета частотной зависимости эквивалентных параметров электрических цепей, содержащих нелинейные элементы, при анализе переходных процессов.

1.1 Классификация и анализ типичных частотных характеристик электротехнических устройств.

12 Сравнительный анализ методов расчета переходных процессов в нелинейных электрических цепях с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами.

13 Перспективы и проблемы использования метода синтетических схем для анализа процессов в нелинейных электрических цепях с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами.

1.4 Выводы.

2 Разработка методов расчета переходных процессов в электрических цепях с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами на основе метода синтетических схем.

2.1 Применение кусочно-линейных операторов для аппроксимации частотных характеристик электрических цепей.

2.2 Разработка методов построения динамргческих характеристик электрических цепей по частотным характеристикам.

2.2.1 Получение G-J модели электрических цепей с зависимыми от частоты эквивалентными параметрами.

2.2.2 Исследование алгоритмов вычисления G-J параметров дискретной модели.

2.2.3 Особенности расчета переходных процессов в электрических цепях с распределенными параметрами с использованием частотных характеристик.

2.2.4 Построение синтетических схем и расчет процессов в электрических цепях с четырехполюсниками, обладающими сложной зависимостью эквивалентных параметров от частоты.

2.3 Применение кусочно-линейных операторов при расчете фазочастотных характеристик электрических цепей по амплитудно-частотным характеристикам.

2.4 Выводы.

3 Исследование устойчивости и точности разработанного метода при расчете переходных процессов в нелинейных электрических цепях с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами.

3.1 Исследование влияния дискретизации исходной частотной характеристики цепи на результат расчета.

3.2 Исследовавме влияния погрешности измерения при экспериментальном определении исходной частотной характеристики цепи на результат расчета.

3.3 Исследование влияния шага интегрирования на результат расчета.

3.4 Выводы.

4 Исследование и расчет переходных и установившихся режимов работы электротехнических систем и устройств разработанными методами.

4.1 Расчеты переходных процессов в электрических цепях с коммутационными аппаратами на основе экспериментальных частотных характеристик.

4.2 Расчеты процессов в энергосистеме с дуговой печью.

4.3 Расчеты процессов в обмотках криотурбогенератора.

4.4 Выводы. 121 Заключение. 123 Список использованной литературы. 124 Приложение

Основные результаты работы.

1. Разработана методика расчета переходных и установившихся процессов в электрических цепях, содержащих одновременно нелинейные элементы и элементы, частотные характеристики которых сложным образом зависят от частоты, на основе метода синтетических схем.

2. Разработаны и исследованы математические модели (синтетические схемы) электрических цепей для определения переходных и импульсных характеристик электрических устройств, а также для воспроизведения фазочастотных характеристик элементов электрических цепей по амплитудно-частотным.

3. Выработаны рекомендации по границам частотного диапазона и степени дискретизации исходной частотной характеристике; исследована устойчивость метода, при использовании экспериментальных частотных характеристик, полученных с погрешностью, приведены зависимости для определения оптимального расчетного шага.

4. Разработана и исследована методика построения дискретных схем замещения по частотным зависимостям характеристик холостого хода и короткого замыкания для четырехполюсников.

5. Рассчитаны переходные и установившиеся процессы в длинных линиях и релейных цепях при импульсных воздействиях, в электросетях, содержащих дуговые печи с резко нелинейной вольтамперной характеристикой, в статорных обмотках криотурбогенератора.

Заключение.

1. Демирчян К.С, Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. М.: Высшая школа, 1988. - 336 с.

2. Кузнецов И.Ф., Цицикян Г.Н. Электродинамические усилия в токоведу-щих частях электрических аппаратов и токопроводах. Л.: Энергоатомиз-дат, 1989. - 176 с.

3. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем -М.: Советское радио, 1976. 608 с.

4. Пухов Г.Е. Дифференциальные спектры и модели. Киев: Наукова думка, 1990. 184с.

5. Демирчян К.С, Ракитский Ю.В., Бутырин П.А., Карташов E.H., Коровкин Н.В. Проблемы численного моделирования процессов электрических цепях. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1982, №2, - с. 94-114.

6. Киншт Н.В. Диагностика линейных электрических цепей. Владивосток: Изд. дальневост. универс, 1987. 192 с.

7. Харитонов В.В, Юринов В.М., Злобина O.A. Переходные процессы в ударных униполярных генераторах М.: Атомиздат, 1980. - 190 с.

8. Юринов В.М. Эквивалентные электрические схемы замещения устройств с массивными магнитопроводами. Тр. ЛПИ, 1973, JVfe330, с. 66-72.

9. Л.О.Чуа., Пен-Мин Лин. Машинный анализ электронных схем. М.: Энергия, 1980.-640 с.

10. И. Влах, К. Сингхал. Машинные методы анализа электронных схем. М.: Радио и связь, 1988. - 560 с.

11. Горовиц A.M. Синтез систем с обратной связью. М.: Советское радио, 1970.-600 с.

12. Синицкий Л.А. Элементы качественной теории нелинейных электрических цепей. Львов: Высшая школа, 1976. - 151 с.

13. Башарин С.А., Соловьева Е.Б. Моделирование и анализ нелинейных электрических цепей: Учеб. пособие.- СПб.: СПбГЭТУ, 1999.- 76 с.

14. Соловьева Е.Б. Идентификация параметров нелинейной модели в виде полинома Вольтерры-Пикара на классе гармонических сигналов // Электронное моделирование.- 1995.- Т. 17, №1.- С.23-26.

15. Миронов В.Г. Гаев Г.П. Анализ и синтез линейных и нелинейных электрических цепей. Тематический сборник. М.: 1980. 100 с.

16. Коровкин Н.В., Селина Е.Е. Моделирование волновых процессов в распределенных волновых системах. С.-Пб.: СПбГТУ, 1992. ПО с.

17. Коровкин Н.В., Миневич Т.Г. Анализ цепей с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами. С-Пб.: СПбГТУ, 1995. - 32 с. - Деп. в ВИНИТИ 28.03.95 № 834-В95.

18. Юринов В.М. Математические модели краевых задач теории поля. Комплексные задачи электродинамики. Л.: ЛИИ, 1984 - 76 с.

19. Ланнэ A.A. Нелинейные динамические системы: синтез, оптимизация, идентификация. Л.: ВАС, 1985. - 232 с.

20. П. Адоменас, Я. Аронсон, Е. Бирманас. Измерители амплитудно-частотных характеристик и их щ)именение.- М.: Связь, 1968. 165 с.

21. Умнова М.О. Анализ процессов в цепях с коммутационными аппаратами, обладающими частотнозависимыми эквивалентными параметрами, при внешних электромагнитных воздействиях. Дис. канд. техн. наук. / СПбГТУ. С.-Пб., 1995. - 139 с.

22. Чахмахсазян Е.И., Бармаков Ю.Н., Гольденберг Ф.Э. Машинный анализ интегральных схем. М.: Советское радио, 1974. - 272 с.

23. Калахан Д. Методы машинного расчета электронных схем. М.: Мир, 1970.-344 с.

24. Селина Е.Е. Использование метода синтетических схем для анализа переходных процессов в цепях с распределенными параметрами. Дис. канд. техн. наук. / ЛПИ. Л., 1986. - 269 с.

25. Коровкин Н.В. Разработка и исследование метода синтетических схем для вентильных цепей на основе системных методов. Дис. канд. техн. наук. / ЛПИ.-Л., 1984.-244 с.

26. Анализ переходных процессов в линейных электрических цепях с помощью ЭВМ / Под редакцией Шакирова М.А. Л.: ЛПИ, 1986 - 112 с.

27. Козлов В.Н., Куприянов В.Е., Заборовский B.C. Вычислительные методы синтеза систем автоматического управления. Л : Издательство ЛГУ, 1989.-224 с.

28. Акимов A.B. Анализ электромагнитных процессов с целью определения опгимальных условий исследования мощного электроэнергетического оборудования. Дис. канд. техн. наук. / ЛПИ. Л., 1990. - 237 с.

29. Козлов В.Н. Математические модели систем управления с алгоритмами обратной связи. // Известия вузов СССР. Серия Электромеханика. 1987. -№10.

30. Солодовников В.В., Топчеев Ю.И., Крутикова Г.В. Частотный метод построения переходных процессов с приложением таблиц и номограмм. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955. -195 с.

31. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. -М.: Наука, 1981. 720 с.

32. Фаддеев Д.К., Фаддеев В.Н. Вычислигельные методы линейной алгебры. -М.-Л.: Физматгиз, 1963. 408 с.

33. К. Ланцош. Практические методы прикладного анализа М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. 524 с.

34. Коровкин Н.В., Миневич Т.Г. Синтетические схемы устройств с частотно-зависимыми эквивалентными параметрами. В сб. Расчет электромагнитных полей, характеристик и процессов электромеханических преобразователей. - Оренбург: ОГТУ, 1995.-с. 102-110.

35. Костенко М.В. Атмосферные перенапряжения и грозозащита высоковольтных установок. ~ М.: Госэнергоиздат, 1949. 326 с.

36. Потапов В.В. Определение погонных параметров подземных линий. Ер. ЛПИ, 1982, №385, с. 58-64.

37. Костенко М.В. Методика расчета защиты линии связи от опасного влияния линии электропередачи. / Электричество, 1984, №4, с. 1-6.

38. Каганов З.Г. Волновые перенапряжения в электрических машинах. М.: Энергия, 1970. - 208 с.

39. Базуткин В.В., Дмоховская Л.Ф. Расчеты переходных процессов и перенапряжений. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 328 с.

40. Артым А.Д. Электрические корректирующие цепи и усилители. М.-Л.: Энергия, 1965. - 424 с.

41. Е. Федер. Фракталы. -М.: Мир, 1991. 254с.

42. А. Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. М.: Наука, 1967.780 с.

43. А.С. Novitskiy, L. A. Kuchuniov, Zhang Yao. Reactive power compensation of non-linear loads on the basis of analysis of frequency dependencies of electrical systems.- Proceedings / POWER QUALITY 98, Nuremberg, Germany, 1998, pp.49-56.

44. Исследование волновых и высокочастотных параметров статорных обмоток криотурбогенераторов и распределение импульсных напряжений по обмоткам такого типа. / Отчет о научно-исследовательской работе № 208304. Л.: ЛПИ, 1985. - 73 с.

45. Т.К. Liu, F.M. Tesche. Analysis of Antennas and Scatterers with Nonlinear Loads, IEEE Trans. AP, Vol. 24, No.2, March 1977.

46. A.R. Djordjevic, Т.К. Sarkar, R.F. Harrington. Analysis ofLossy Transmission Lines with Arbitrary Nonlinear Terminal Networks, IEEE Trans. MTT, Vol. 34, No. 6, June 1987.

47. D'Amore, M.S. Sarto. EMP Coupling to Multiconductor Dissipative Lines with Nonlinear Loads Above a Lossy Ground, Proceedings of the 10th Interna128tional Zurich Symposium and Technical Exhibition on EMC, pp 451-456, March 9-11,1993.

48. M.lanoz, F . M Tesche, T.Karlsson, EMC analysis method and computational models. J.Wiley, hic. New York, NY., 1997. 623 p.