автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка способов и устройств коррекции формы питающего напряжения

На правах рукописи

003491165

УШАКОВ Дмитрий Валерьевич

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ КОРРЕКЦИИ ФОРМЫ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 4 ФЕВ 2№

Москва 2010

Работа выполнена на кафедре «Электротехника» ГОУ ВПО «Ижевского государственного технического университета»

Научный руководитель -

кандидат технических наук, профессор Барсуков Владимир Константинович

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор

Егоров Андрей Валентинович

кандидат технических наук, доцент Лагуткин Олег Евгеньевич

Ведущая организация - ОАО «Гипротрубопровод»

Защита диссертации состоится 26 февраля 2010 г. в аудитории М-611 в 16 час 00 мин на заседании диссертационного Совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., 13.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан «?о» января 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02 к.т.н., доцент

Цырук С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Современное состояние техники характеризуется бурным развитием электроники. Создаются новые и все более сложные электронные устройства. В большинстве электронных устройств, питающихся от однофазной сети 220В 50 Гц, применяются схемы выпрямителей с фильтрами. К таким устройствам относятся компьютеры, принтеры, зарядные устройства, телевизоры, энергосберегающие лампы, всевозможные вторичные источники питания постоянного напряжения, входящие в состав электронных устройств, и т.д. При их работе происходит искажение формы питающего напряжения. Это связано с падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания при несинусоидальной форме тока.

С ростом количества электропотребителей, подключенных к источнику питания и имеющих несинусоидальную форму тока, искажение формы питающего напряжения становится повсеместно распространенным явлением.

Искажение формы питающего напряжения приводит к перегреву и разрушению нулевых рабочих проводников (для трехфазных сетей), снижению уровня выпрямленного напряжения в источнике питания, дополнительным потерям в трансформаторах, силовых кабелях и машинах переменного тока, появлению электромагнитных помех, сокращению срока службы электрооборудования.

Каждый электропотребитель рассчитан для работы при определенных параметрах питающего напряжения. Для стабильной работы большинства потребителей необходимо обеспечивать синусоидальную форму напряжения.

Показатели качества электрической энергии должны соответствовать ГОСТу 13109-97. С этой целью производится сертификация качества электроэнергии и разрабатываются организационные и технические мероприятия по улучшению показателей качества. Одним из показателей качества электроэнергии является несинусоидальность напряжения.

Для работы электропотребителей в номинальном режиме, уменьшения отрицательных воздействий несинусоидального напряжения разрабатываются способы и устройства по восстановлению формы питающего напряжения до формы, близкой к синусоидальной.

Большинство способов восстановления формы питающего напряжения основано на фильтрации или компенсации отдельных гармонических составляющих напряжения или тока. При этом компенсация высших гармонических составляющих напряжения получается не полной.

Для коррекции формы питающего напряжения используются корректоры коэффициента мощности, входящие в состав

электропотребителей. Регламентируется установка " корректоров

коэффициента мощности в электропотребителях мощностью более 75 Вт в соответствии со стандартом IEC 6100-3-2. При этом количество электропотребителей мощностью менее 75 Вт, искажающих форму напряжения, достаточно велико и имеет тенденцию к росту.

Разработка способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения является актуальной задачей.

Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере» по программе «У.М.Н.И.К. -2008» по теме «Устройство коррекции формы питающего напряжения сети» госконтракт №6561р/8526, а также при участии в проекте НК-347П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области технических наук в рамках мероприятия 1.4. Программы» в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы с научно-исследовательской работой «Методы коррекции формы питающего напряжения в сетях 0,4 кВ».

Цель работы заключается в разработке способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения на основе анализа причин искажения напряжения и моделирования способов и устройств коррекции и их схемотехнической реализации, разработке методики применения устройств коррекции.

Основные задачи, решаемые в работе для выполнения поставленной

цели:

1. Анализ причин искажения формы питающего напряжения сети при работе нелинейных потребителей, моделирование работы устройств, приводящих к искажениям формы питающего напряжения.

2. Анализ существующих способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения сети.

3. Разработка способов коррекции формы питающего напряжения сети и их моделирование.

4. Разработка устройств коррекции формы питающего напряжения.

5. Разработка методики применения устройств коррекции формы питающего напряжения.

Методы исследования определялись характером каждой из поставленных задач.

При определении влияния электропотребителей на форму питающего напряжения и анализе коррекции формы питающего напряжения рассматривался переходный процесс в системе электроснабжения при использовании в качестве потребителя выпрямителя с емкостным фильтром. Решение дифференциальных уравнений выполнялось численным методом Эйлера с использованием программной среды Lab VIEW.

Исследования по разработке устройств коррекции производились на основе теории цепей с использованием пакета схемотехнического моделирования МикЫт.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Проведен анализ причин искажений напряжения питающей сети и определено влияние потребителей на форму напряжения. Установлено, что одной из причин искажения формы питающего напряжения является падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания при несинусоидальном характере тока, протекающего в цепи.

2. Разработаны способы коррекции формы питающего напряжения

сети.

3. Разработаны варианты реализации устройств коррекции формы питающего напряжения.

4. Предложена методика определения мест установки устройств коррекции.

5. Предложена методика определения параметров настройки устройств коррекции.

Способы и устройства защищены патентами №2368991, №2340991 Российской Федерации на изобретения.

Достоверность результатов работы при решении поставленных задач обеспечена корректным применением математических методов, использованием схемотехнического моделирования, обоснованностью принимаемых допущений.

Практическая ценность работы:

1. Проведенный анализ работы потребителей и системы электроснабжения дает понимание первопричин искажения напряжения.

2. Разработанные способы и устройства коррекции позволяют существенно снизить искажения формы напряжения.

3. Предлагаемые методики выбора места установки, параметров настройки и мощности устройств коррекции позволяют применять устройства в системе электроснабжения.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Анализ причин искажения формы питающего напряжения с построением математической модели работы выпрямителя с фильтром.

2. Способы коррекции формы питающего напряжения сети с построением математической модели.

3. Устройства коррекции формы питающего напряжения.

4. Методика применения устройств коррекции.

Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих

конференциях, семинарах, выставках и форумах: 1. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов (г. Тольятти, 2007г.); 2. Выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 2007г.); 3. Выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 2008г.); 4. Участие в программе У.М.Н.И.К.-08, проводимой при поддержке «Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере» (г. Ижевск, 2008г.); 5. Второй инвестиционный форум «Удмуртия - 2008» (г. Ижевск, 2008г.); 6. Выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 2008г.); 7. 5-я Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения основателя радиолокации и интроскопии Ощепкова П.К. (г. Ижевск, 2008г.);

8. IV-я Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения» (г. Казань, 2009г.); 9. И-я Международная студенческая научно-техническая конференция «Новые направления развития приборостроения» (г. Минск, 2009г.); 10. III-я Международная научно-техническая конференция «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии»

(г. Тольятти, 2009г.); 11. 39-я Международная научно-практическая конференция «Повышение эффективности электротехнического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений» (г. Москва, МЭИ (ТУ), 2009г.); 12. VII Научно-практическая конференция «Образовательные, научные, и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (г. Москва, РУДН, 2008г.); 13. VIII Научно-практическая конференция «Образовательные, научные, и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (г. Москва, РУДН, 2009г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ. Основное содержание диссертации отражено в 15 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 81 наименования, приложения. Основная часть работы изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 92 рисунка, 5 таблиц и 6 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дается краткое содержание глав работы.

В первой главе рассмотрены причины искажения формы напряжения при работе электропотребителей. Рассмотрена одна из характеристик качества электроэнергии - несинусоидальность формы напряжения.

Произведен анализ работы однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром. Источник питания характеризовался активным сопротивлением (/?„„), индуктивностью (/.„„) и ЭДС генератора (е(1)). Определялось влияние работы выпрямителя на напряжение источника питания.

Рассматривались расчетные схемы выпрямителя при заряде (рис.1,а) и разряде (рис. 1 ,б) конденсатора Сф.

е(0ф

Яви (({) 81

Ч-1-5--—-"1-

и(0

Яобр

-о 52 Я'пр

Цх)

Ян

т : -

Сф

ис(0

а)

т

Ьвн

е(г>®

Явн 1(1) 57

н—I—

и(Х)

Яобр

-СП-

82 'пр

п(Х)

Ян

иуо(0

но ;

Сф

ис(1)

б)

Рис. 1. Расчетная схема однополупериодного выпрямителя с емкостным

фильтром и активной нагрузкой Напряжение источника питания

и(0 = е0)-ЯвХ1)-Ьен^-, (1)

сИ

где ¡(0 - ток выпрямителя.

Дифференциальное уравнение для определения тока выпрямителя при заряде конденсатора

r I d I

dt2

H J

di(t) dt

\ + R™

V

Я

¿(0 = E„

1

Сф a)cos( or) + — sin( cuf) R„

где Сф - емкость конденсатора; Л1,, - активная нагрузка; - прямое сопротивление диода.

Дифференциальное уравнение для определения тока выпрямителя при разряде конденсатора на активную нагрузку /?„:

С Т

ф вн

dt2

+ (*в„+Яобр)Сф-

К

R

di(t)

н

dt

+ Я

обр

Я,

+ 1

1

(3)

/(Í) = — sin( oí) - Сф íücos( Oí)

V "н J ^н

где Ro6p - обратное сопротивление диода.

Решение уравнений (1), (2), (3) производилось численным методом Эйлера в программной среде Lab VIEW при различных значениях R„, Rnp, Ro6p, Сф, Rm, Le„ и независимых начальных условиях (ЭДС генератора, напряжение на конденсаторе). Рассматривалась работа выпрямителя как при стационарном режиме, так и при переходном. Формы тока и напряжения при стационарном режиме работы выпрямителя представлены на рис.2.

Рис. 2. Мгновенные формы тока ¡(0, напряжения источника питания и(С) и ЭДС генератора е(г)

При работе выпрямителя в источнике питания протекает импульс тока при заряде конденсатора, что приводит к искажению формы напряжения за счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания. При разряде конденсатора через источник напряжения протекает ток, но его величина значительно меньше, чем импульс тока при заряде конденсатора, и его влияние на форму напряжения незначительно.

Проведен литературный обзор существующих способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения.

Вторая глава посвящена разработке способов коррекции формы питающего напряжения.

Один из способов основан на распределении потребления электроэнергии в течение половины периода питающего напряжения между двумя группами электропотребителей таким образом, чтобы суммарный ток имел форму, близкую к синусоидальной. Способ поясняется рис. 3 и 4.

Рис. 4. Мгновенные значения токов ¡¡(t), i2(t) и ЭДС генератора eft) Потребитель, искажающий форму питающего напряжения, представлен выпрямителем с емкостным фильтром и активной нагрузкой. Ток потребителя ¡¡(t) имеет импульсный характер.

Параллельно с потребителем, искажающим форму питающего напряжения, подключается устройство коррекции с нагрузкой, не критичной к форме напряжения. К такой нагрузке относятся лампы накаливания, электрические калориферы, водогрейные котлы и т.д.

Суммарный ток ¡(0 потребителей имеет форму, близкую к синусоидальной.

Другой способ основан на перераспределении потребления электроэнергии электропотребителями, искажающими форму питающего напряжения, в течение половины периода питающего напряжения за счет накопления и расходования накопленной электрической энергии (рис.5,6). Накопление электрической энергии производится в интервалы времени [0;Г/], IЪУз]> [и,Т\, при этом протекает ток ¡2(0- Расходование накопленной энергии

Рис. 5. Схема подключения потребителя и устройства коррекции

Рис. 6. Временные диаграммы токов и напряжений Перераспределение потребления электроэнергии осуществляется таким образом, чтобы суммарный ток ¡(0 был близок к синусоидальной форме.

Проведено моделирование предложенных способов коррекции формы питающего напряжения. Подтверждена их эффективность.

Третья глава посвящена разработке устройств коррекции формы питающего напряжения.

Разработаны различные устройства коррекции, основанные на распределении потребления электроэнергии между группами потребителей. Проведено моделирование устройств коррекции и их отдельных блоков с помощью пакета схемотехнического моделирования МиШэт.

Устройство с использованием микроконтроллера Р1С12Р6291/Р представлено на рис.7. Устройство состоит из блока синхронизации с гальванической развязкой (С1, УШ, Ш, 112, УТ1), источника питания (Т1, УБ2, С2), силового ключа (УБЗ, УТЗ), контроллера с транзисторным усилителем (Б1, ЯЗ, Я4, УТ2). Программа микроконтроллера формирует моменты времени 12,13, ^ для открытия и закрытия силового ключа (рис.4). Программирование осуществляется через разъем XI.

Для способа коррекции формы питающего напряжения, основанного на перераспределении потребления электроэнергии в течение половины периода питающего напряжения за счет накопления электроэнергии, разработаны устройства коррекции. Для структурной схемы устройства коррекции, представленной на рис.5, схема устройства коррекции приведена на рис.8. Временные диаграммы токов и напряжений для устройства коррекции представлены на рис.6.

Формирование токов ¡2(() и ¡3(1) при накоплении и передаче накопленной энергии в устройстве коррекции осуществляется по принципу релейной модуляции с постоянной частотой. При модуляции сравниваются

измеряемые величины с опорными. Из условия синусоидальности тока Щ и измеренного тока ¡¡0) и напряжения иип(1) определяются опорные токи ¡'¡(О и ¡'з(1). Измерение токов и напряжений производится соответствующими датчиками тока и напряжения (ДН и ДТ). В качестве накопителя используются конденсаторы (С2, С4). Для накопления энергии в схеме реализован повышающий стабилизатор напряжения, для передачи накопленной энергии - инвертор тока.

Разработаны схемы устройств коррекции различного схемотехнического исполнения, предназначенные для работы в однофазных сетях 220 В.

В четвертой главе рассмотрено определение мест подключения устройств коррекции, определение мощности электропотребителей, работающих с устройством коррекции. Разработана методика выбора параметров настройки устройств коррекции и ее аппаратная реализация.

Для обоснования места установки устройств коррекции производилось исследование формы напряжения на первичной и вторичной обмотках силового трансформатора при подключении импульсной и активной нагрузки. Был разработан стенд с измерительной системой и виртуальные приборы «Измерение параметров обмоток трансформатора», «Исследование трансформатора». Для определения коэффициента искажения использовался виртуальный прибор «Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения».

Виртуальные приборы позволяют определить параметры элементов схемы замещения трансформатора на основе опыта противовключения, мгновенные значения токов и напряжений в обмотках трансформатора, мгновенные мощности, потери в элементах трансформатора и их процентные

значения, приведенные к потребляемой мощности трансформатора. По форме напряжения определяется коэффициент искажения синусоидальности.

Лицевая панель виртуального прибора «Исследование трансформатора» при работе трансформатора с активной нагрузкой приведена на рис.9, а с импульсной нагрузкой на рис. 10. Результаты исследования трансформатора при активной и импульсной нагрузке приведены в таблицах 1 и 2.

PlQtti

Рис. 9. Лицевая панель виртуального прибора

ЗДС витке

Токи'

Рис. 10. Лицевая панель виртуального прибора

__Таблица 1

Тип нагрузки Потери в элементах трансформатора по отношению к потребляемой мощности, %

Первичная обмотка Вторичная обмотка Магнито-провод Суммарные потери

Активная 3 2 2,5 7,5

Импульсная 2,9 1,9 7,4 12,2

Таблица 2

Тип нагрузки Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %

Первичная обмотка Вторичная обмотка

Активная 2,88 2,65

Импульсная 2,95 38,44

Исследования позволяют сделать вывод о необходимости коррекции формы питающего напряжения на стороне вторичной обмотки трансформатора, к которой подключены потребители, искажающие форму напряжения.

При определении места установки устройств коррекции использовался критерий нормально допустимого коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения. Рассматривалось физически возможное место установки устройства коррекции в точке схемы электроснабжения с максимальным значением коэффициента искажения синусоидальности, превышающим нормально допустимое значение. Место установки следующего устройства коррекции определялось с учетом ранее установленных устройств.

Для определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения предложен экспериментально-расчетный метод определения формы напряжения. Метод основан на измерении напряжения в узлах системы электроснабжения и токов в отходящих от узлов ветвях. По измеренным параметрам определяются напряжения в отходящих линиях в виртуальном приборе «Форма напряжения в линии» по уравнению

ир(о=и.(о-ад-£^, (4)

ш

где ир(1) - расчетное напряжение, ии(1) и - измеренные

характеристики, и £ - активное сопротивление и индуктивность отходящей линии.

Лицевая панель виртуального прибора «Форма напряжения в линии» для четырех отходящих линий представлена на рис. 11.

Рис. 11. Лицевая панель виртуального прибора «Форма напряжения в линии» Для настройки устройства коррекции и выбора мощности потребителя в соответствии со способом коррекции, основанным на распределении потребления электроэнергии между двумя группами потребителей, создан виртуальный прибор «Расчет параметров устройства коррекции».

Настройка устройства коррекции (определение параметров /'15*'2), производится при известной форме тока электропотребителя 1п(1). Для настройки используется критерий минимума функции 5 (рис. 12).

Рис.12. Временные диаграммы токов

Функция 5 определяется из уравнения

г т

5 = I (| ¡с (0 - к (О - (О |) Л = | (I /е (0 - /(0|) л =

о о > (5)

= /(.^¡ПС ' ^ГПК ? ^ 1 )

где ¡/0 ~ ток устройства коррекции, 1С(1) - ток синусоидальной формы.

Лицевая панель виртуального прибора «Расчет параметров устройства коррекции» представлена на рис.13, верхнем окне представлена форма измеряемого напряжения, в нижнем - форма измеряемого тока.

Рис. 13. Лицевая панель виртуального прибора «Расчет параметров устройства коррекции» Определение параметров настройки устройства коррекции осуществляется в два этапа. На первом этапе производится определение амплитуды тока 1тю моментов времени ¡'2 и определяется расчетное значение сопротивления электропотребителя, работающего с устройством коррекции. Затем выбирается электропотребитель, работающий с устройством коррекции, и для его реального сопротивления определяются уточненные значения моментов времени /'у, 1'2, которые являются параметрами настройки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ формы напряжения и работы однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром и активной нагрузкой. Установлено, что одной из причин искажения напряжения является несинусоидальность формы тока при работе электропотребителей и падение напряжения на внутреннем сопротивлении первичного источника питания.

2. Разработан способ коррекции формы питающего напряжения, основанный на распределении потребления электроэнергии между двумя группами потребителей в течение половины периода питающего напряжения. К одной группе относятся потребители с импульсным характером тока, к другой потребители, не критичные к форме питающего напряжения.

3. Разработан способ коррекции формы питающего напряжения, основанный на перераспределении потребления электроэнергии в течение половины периода питающего напряжения за счет накопления электроэнергии в устройстве коррекции. Накопленная энергия расходуется потребителями, подключенными к устройству коррекции.

4. На основе предложенных способов разработаны варианты схемных решений устройств коррекции. Для подтверждения работоспособности проведено их моделирование, испытания и опытная эксплуатация отдельных устройств.

5. Проведено экспериментальное исследование искажения формы напряжения на выходе понижающего трансформатора при подключении к вторичной обмотке нелинейного потребителя. Обосновано подключение корректора формы питающего напряжения на низкой стороне трансформатора.

6. Предложена расчетно-экспериментальная методика определения формы напряжения в различных точках системы электроснабжения.

7. Разработана методика определения места установки устройств коррекции на основе величины нормально допустимого коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения.

8. Разработана методика настройки устройств коррекции и выбора мощности потребителей, работающих совместно с ними.

9. Для проведения экспериментальных исследований и реализации предложенных методик были разработаны стенды и виртуальные приборы «Измерение параметров обмоток трансформатора», «Исследование трансформатора», «Расчет параметров настройки устройства коррекции», «Форма напряжения в линии» в среде программирования Lab VIEW.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Исследование искажения формы напряжения в точке подключения выпрямителя с емкостным фильтром. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. - Казань, 2009. №№9-10. стр.52-60.

2. Патент РФ на изобретение №2340991 МПК H02J 3/01,H02J 3/26. Способ повышения качества электрической энергии и устройство для его реализации. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Опубл. 10.12.2008. Бюл. №34.

3. Патент РФ на изобретение №2368991 МПК H02J 3/01,H02J 3/26. Способ повышения качества электрической энергии и устройство для его реализации. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Опубл. 27.09.2009. Бюл. №27.

4. Способ коррекции искажений формы питающего напряжения. / Ушаков Д.В., Барсуков В.К. // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: Тезисы докладов. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов. - Тольятти, 2007. стр.86.

5. Устройство коррекции формы питающего напряжения. / Ушаков Д.В., Барсуков В.К. // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: Тезисы докладов. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов. - Тольятти, 2007. стр.87.

6. Способы коррекции формы питающего напряжения сети. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Техническая кибернетика, радиотехника и системы управления. IX Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов. - Таганрог, 2008. т.1. стр.230.

7. Стенд для исследования работы устройства коррекции формы питающего напряжения сети. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Образовательные, научные, и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS. Сборник трудов. VII Научно-практическая конференция. - Москва, 2008. стр.110.

8. Разработка устройств коррекции формы питающего напряжения. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства. Сборник трудов. 5-я Всероссийская научно-техническая конференция посвященная 100-летию со дня рождения основателя радиолокации и интроскопии Ощепкова П.К. - Ижевск, 2008. стр.138-140.

9. Устройство регистрации формы напряжения и тока. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Новые направления развития приборостроения. 2-я Международная студенческая научно-техническая конференция. - Минск, 2009. стр.103.

10. Методика определения потерь в трансформаторе при несинусоидальном характере тока в нагрузке. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии. Международная научно-техническая конференция. - Тольятти, 2009. 4.1. стр.145.

11. Определение режимов работы устройства коррекции формы питающего напряжения. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии. / Международная научно-техническая конференция. - Тольятти, 2009. ч.1. стр.149.

12. Устройство коррекции формы питающего напряжения на микроконтроллере. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Мавлютовские чтения. Всероссийская молодежная научная конференция. - Уфа, 2009. т.2. стр.85.

13. Определение точек подключения устройств коррекции формы напряжения сети. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Тинчуринские чтения. IV-ая Международная молодежная научная конференция. - Казань, 2009г. т.1. стр.47.

14. Устройство коррекции формы питающего напряжения и схема его подключения. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений/ Труды XXXIX конференции по электрификации. Москва: «Технетика» -2009. т.2. стр.120.

15. Математическая модель способа коррекции формы питающего напряжения. / Ушаков Д.В., Барсуков В.К. // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: Тезисы докладов. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов. - Тольятти, 2009. стр.192.

16. Исследование силового трансформатора при различном характере нагрузки. / Ушаков Д.В., Барсуков В.К. Фокеев А.Е. // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: Тезисы докладов. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов. - Тольятти, 2009. стр.197.

17. Стенд для определения формы напряжения в точках системы электроснабжения при нелинейной нагрузке. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. // Образовательные, научные, и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS. Сборник трудов. VIII Научно-практическая конференция. - Москва, 2009. стр.75.

В авторской редакции

Подписано в печать 11.01.2010 г. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз.

Заказ №1

Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7

Введение

Глава X. Анализ причин искажения формы питающего напряжения, существующие способы и устройства восстановления формы напряжения

1.1 Искажение формы напряжения при работе электропотребителей

1.2 Моделирование работы электропотребителя, искажающего форму питающего напряжения

1.3 Анализ существующих устройств восстановления формы напряжения

Выводы к первой главе

Глава 2. Разработка способов коррекции формы питающего напряжения

2.1. Разработка способа, основанного на распределении потребления электроэнергии между потребителями в течение полуволны питающего напряжения

2.2. Моделирование совместной работы устройства коррекции и электропотребителей

2.3. Разработка способа, основанного на перераспределении потребления электроэнергии в течение полуволны питающего напряжения за счет накопления электроэнергии

Выводы ко второй главе

Глава 3. Разработка устройств коррекции формы питающего напряжения

3.1. Разработка устройств, реализующих способ, основанный на распределении потребления электроэнергии между потребителями в течение полуволны питающего напряжения

3.2. Исследование макетного образца устройства коррекции

3.3. Разработка устройств, реализующих способ, основанный на перераспределении потребления электроэнергии 84 Выводы к третьей главе

Глава 4. Применение устройств коррекции формы питающего напряжения

4.1. Коррекция формы напряжения в первичной и вторичной цепях силового трансформатора

4.2. Выбор места подключения устройства коррекции

4.3. Выбор параметров настройки устройства коррекции

4.4. Выбор параметров накопителей энергии в устройствах коррекции

Выводы к четвертой главе

Современное состояние техники характеризуется бурным развитием электроники. Создаются все более новые и сложные электронные устройства. При создании электронных устройств к ним предъявляются требования по уменьшению энергопотребления, габаритов, увеличению срока службы и т.д. В большинстве электронных устройств, питающихся от сети 380/220В, 50 Гц, применяются схемы выпрямителей с фильтрами. К таким устройствам относятся компьютеры, принтеры, зарядные устройства, телевизоры, энергосберегающие лампы, всевозможные вторичные источники питания постоянного напряжения, входящие в состав электронных устройств и т.д. При их работе происходит искажение формы питающего напряжения. Это связано с падением напряжения на элементах системы электроснабжения при несинусоидальной форме тока.

Кроме рассмотренных устройств, которые вносят искажения в форму напряжения, в промышленности широко используются мощные выпрямители, дуговые сталеплавильные печи, сварочные установки, которые также искажают форму напряжения.

С ростом количества электропотребителей, подключенных к источнику питания и имеющих несинусоидальную форму тока, искажение формы питающего напряжения становится повсеместно распространенным явлением.

Искажение формы питающего напряжения приводит к перегреву и разрушению нулевых рабочих проводников (для трехфазных сетей), снижению уровня выпрямленного напряжения в источнике питания, дополнительным потерям в трансформаторах, силовых кабелях и машинах переменного тока, появлению электромагнитных помех, сокращению срока службы электрооборудования.

Электрическая энергия обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует в создании различных видов продукции, влияет на их качество. Каждый электропотребитель должен работать при определенных параметрах питающего напряжения. Для стабильной работы большинства потребителей необходимо обеспечивать синусоидальную форму питающего напряжения.

Показатели качества электрической энергии должны соответствовать ГОСТу 13109-97. С этой целью производится сертификация качества электроэнергии и разрабатываются организационные и технические мероприятия по улучшению показателей качества. Одним из показателей качества электроэнергии является несинусоидальность напряжения.

Для работы электропотребителей в номинальном режиме, уменьшения отрицательных воздействий несинусоидального напряжения разрабатываются способы и устройства по восстановлению формы питающего напряжения до формы, близкой к синусоидальной.

Большинство способов восстановления формы питающего напряжения основано на фильтрации или компенсации отдельных гармонических составляющих напряжения. При этом компенсация высших гармонических составляющих напряжения получается не полной.

Для коррекции формы питающего напряжения используются корректоры коэффициента мощности, входящие в состав электропотребителей. Регламентируется установка корректоров коэффициента мощности в электропотребителях мощностью более 75 Вт в соответствии со стандартом IEC 6100-3-2. С учетом того, что количество электропотребителей мощностью менее 75 Вт, искажающих форму напряжения, достаточно велико и имеет тенденцию к росту, искажение формы напряжения за счет их эксплуатации принимает повсеместный характер.

Актуальность работы

Разработка способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения является актуальной задачей как для улучшения режимов работы системы электроснабжения и электропотребления, так и для уменьшения потерь.

Работа выполнена при поддержке «Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере» по программе «У.М.Н.И.К. - 2008» по теме «Устройство коррекции формы питающего напряжения сети» госконтракт №6561р/8526, а также при участии в проекте НК-347П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области технических наук в рамках мероприятия 1.4. Программы» в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы с научно-исследовательской работой «Методы коррекции формы питающего напряжения в сетях 0,4 кВ».

Цель работы заключается в разработке способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения на основе анализа причин искажения напряжения и моделирования способов и устройств коррекции и их схемотехнической реализации, разработке методики применения устройств коррекции.

Основные задачи, решаемые в работе для выполнения поставленной цели:

1. Анализ причин искажения формы питающего напряжения сети при работе нелинейных потребителей, моделирование работы устройств, приводящих к искажениям формы питающего напряжения.

2. Анализ существующих способов и устройств по уменьшению искажения формы питающего напряжения сети.

3. Разработка способов коррекции формы питающего напряжения сети и их моделирование.

4. Разработка устройств коррекции формы питающего напряжения.

5. Разработка методики применения устройств коррекции формы питающего напряжения.

Методы исследования

Методы исследования определялись характером каждой из поставленных задач.

При определении влияния электропотребителей на форму питающего напряжения и анализе коррекции формы питающего напряжения рассматривался переходный процесс в системе электроснабжения при использовании в качестве потребителя выпрямителя с емкостным фильтром. Решение дифференциальных уравнений выполнялось численным методом Эйлера с использованием программной среды Lab VIEW.

Исследования по разработке устройств коррекции производились на основе теории цепей с использованием пакета схемотехнического моделирования Multisim.

Научная новизна

В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Проведен анализ причин искажений напряжения питающей сети и определено влияние потребителей на форму напряжения. Установлено, что одной из причин искажения формы питающего напряжения является падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания при несинусоидальном и импульсном характере тока, протекающего в цепи.

2. Разработаны способы коррекции формы питающего напряжения сети.

3. Разработаны варианты реализаций устройств коррекции формы питающего напряжения.

4. Предложена методика определения мест установки устройств коррекции.

5. Предложена методика определения параметров настройки устройств коррекции.

Способы и устройства защищены патентами №2368991, №2340991 Российской Федерации на изобретения.

Достоверность

Достоверность результатов работы при решении поставленных задач обеспечена корректным применением математических методов, использованием схемотехнического моделирования, обоснованностью принимаемых допущений.

Практическая ценность работы

1. Проведенный анализ работы потребителей и системы электроснабжения дает понимание первопричин искажения напряжения.

2. Разработанные способы и устройства коррекции позволяют существенно снизить искажения формы напряжения.

3. Предлагаемые методики выбора места установки, параметров настройки и мощности устройств коррекции позволяют применять устройства в системе электроснабжения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Анализ причин искажения формы питающего напряжения с построением математической модели работы выпрямителя с фильтром.

2. Способы коррекции формы питающего напряжения сети с построением математической модели.

3. Устройства коррекции формы питающего напряжения.

4. Методика применения устройств коррекции.

Апробация работы

Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах, выставках и форумах:

1. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов (г. Тольятти, 13-15 ноября 2007 г.);

2. Выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 3-7 декабря

2007 г.); ;

3. Выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 16-18 апреля

2008 г.);

4. Участие в программе У.М.Н.И.К.-08, проводимой при поддержке «Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере» (г. Ижевск, 16-18 апреля 2008 г.);

5. Второй инвестиционный форум «Удмуртия — 2008» (г. Ижевск, 22 мая 2008 г.);

6. Выставка-сессия инновационных проектов (г. Ижевск, 25-26 ноября 2008 г.).

7. 5-я Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения основателя радиолокации и интроскопии Ощепкова П.К. (г. Ижевск, 1-3 декабря 2008 г.);

8. IV-я Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения» (г. Казань, КГЭУ, 22-24 апреля 2009 г.);

9. П-я Международная студенческая научно-техническая конференция «Новые направления развития приборостроения» (г. Минск, БНТУ, 22-24 апреля 2009 г.);

10. Ш-я Международная научно-техническая конференция «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, ТГТУ, 12-15 мая 2009 г.);

11. 39-я Международная научно-практическая конференция «Повышение эффективности электротехнического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений» (г. Москва, МЭИ (ТУ) 16-20 ноября 2009 г.);

12. VII Научно-практическая конференция «Образовательные, научные, и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (г. Москва, РУДН, 2008 г.);

13. VIII Научно-практическая конференция «Образовательные, научные, и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS» (г. Москва, РУДН, 20-21 ноября 2009 г.).

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ. Основное содержание диссертации отражено в 15 публикациях.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 81 наименования, приложения. Основная часть работы изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 92 рисунка, 5 таблиц и 6 приложения.

Выводы к главе 4

1. Создан стенд для исследования характеристик трансформатора при импульсном характере тока в нагрузке. Разработаны виртуальные приборы «Измерение параметров обмоток трансформатора», «Исследование трансформатора» для исследования характеристик и режимов работы трансформатора. Проведены экспериментальные исследования работы трансформатора при различном характере нагрузки. Определено, что при подключении ко вторичной обмотке потребителя с импульсным характером тока увеличиваются потери в трансформаторе и коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения на вторичной обмотке.

2. Обоснована установка устройств коррекции формы питающего напряжения в сетях на стороне подключения потребителей к силовому трансформатору.

3. Предложен критерий выбора места установки устройств коррекции — коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения.

4. Предложен расчетно-экспериментальный метод определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в системе электроснабжения.

5. Рассмотрена методика выбора параметров устройств коррекции, основанных на распределении потребления электроэнергии между потребителями. На основе методики реализован прибор «Расчет параметров настройки устройства коррекции», позволяющий определить параметры потребителя, используемого для коррекции, и моменты времени коммутации, используемые в рабочем режиме корректора.

6. На основе баланса мощностей определено минимальное значение емкости накопителя в устройствах коррекции с перераспределением потребления электроэнергии в течение полуволны питающего напряжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены вопросы создания способов и устройств коррекции формы питающего напряжения при работе электропотребителей с несинусоидальным характером тока и получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ формы напряжения и работы однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром и активной нагрузкой. Установлено, что одной из причин искажения напряжения является несинусоидальность формы тока при работе электропотребителей и падение напряжения на внутреннем сопротивлении первичного источника питания.

2. Разработан способ коррекции формы питающего напряжения, основанный на распределении потребления электроэнергии между двумя группами потребителей в течение полуволны питающего напряжения. К одной группе относятся потребители с импульсным характером тока, к другой потребители, не критичные к форме питающего напряжения.

3. Разработан способ коррекции формы питающего напряжения, основанный на перераспределении потребления электроэнергии в течение полуволны питающего напряжения за счет накопления электроэнергии в устройстве коррекции. Накопленная энергия расходуется потребителями, подключенными к устройству коррекции.

4. На основе предложенных способов разработаны варианты схемных решений устройств коррекции. Для подтверждения из работоспособности проведено их моделирование, испытание и опытная эксплуатация отдельных устройств.

5. Проведено экспериментальное исследование искажения формы напряжения на выходе понижающего трансформатора при подключении к вторичной обмотке нелинейного потребителя. Обосновано подключение корректора формы питающего напряжения на низкой стороне трансформатора.

6. Предложена расчетно-экспериментальная методика определения формы напряжения в различных точках системы электроснабжения.

7. Разработана методика определения места установки устройств коррекции на основе величины нормально допустимого коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения

8. Разработана методика настройки устройств коррекции и выбора мощности потребителей работающего совместно с ними.

9. Для проведения экспериментальных исследований и реализации предложенных методик были разработаны стенды и виртуальные приборы «Измерение параметров обмоток трансформатора», «Исследование трансформатора», «Расчет параметров настройки устройства коррекции», «Форма напряжения в линии».

10. Определены расчетные соотношения для выбора минимальной емкости конденсаторов в устройствах коррекции.

1. ГОСТ13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

2. Федеральный закон "О защите прав потребителей" от 07.02.1992 № 2300-1

3. Постановление Госстандарта России от 23 февраля 1998 г. № 5

4. Постановление Госстандарта России от 14 августа 2001 г. № 74

5. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества электрической энергии в электрических сетях. Киев: Наукова думка, 1985. 226стр.

6. Жежеленко И.В. Показатели качества электрической энергии и их контроль на промышленных предприятиях. М.: 1986. — 168стр.

7. Суднова В.В. Качество электрической энергии. М.: ЗАО «Энергоссрвис», 2000. - 80стр.

8. Карташев И.И. Тульский В.Н. Управление качеством электроэнергии. Издательский дом МЭИ, 2006. 320стр.

9. Куско А., Томпсон М., Качество энергии в электрических сетях. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2008. — 336стр.

10. Висящев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах: Учебное пособие.- Иркутск, 1997. -Ч. 2.-92стр.

11. Sankaran, С. Power quality.: CRC Press LLC, 2002. 202p.

12. Компьютер и система электроснабжения в офисе: современные аспекты безопасной эксплуатации // Под ред. О.А. Григорьева. М.: Изд-во РУДН, 2003. - 103стр.

13. Григорьев О.А., Петухов B.C., Соколов В.А., Красилов И.А. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ. // Новости электротехники. 2002. -№6(18), 2003.-№1 (19).

14. Григорьев О.А., Петухов B.C., Соколов В.А., Красилов И.А. Пришла беда, откуда не ждали. Влияние "компьютерных" нагрузок на работу электрических сетей зданий // Connect Мир связи. 2002. -№12.

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

16. Минин Г.П. Несинусоидальные токи и их измерение. М.: Энергия, 1979.-112стр.

17. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2004 — 607стр.

18. Федоров А.А., Ристхейн Э.М. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1981. - 360 стр.

19. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Устройство регистрации формы напряжения и тока. // 2-я Международная студенческая научно-техническая конференция «Новые направления развития приборостроения» Тез. докл. -Минск, 2009г.

20. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1979. - 408стр.

21. Григорьев О.А., Петухов B.C., Соколов В.А., Красилов И.А. Компьютерная техника как небезопасная нагрузка электрической сети // Рынок электротехники. 2008. - №1.

22. Савина Н.В., Сухомесов М.А. Влияние качества электроэнергии на погрешность измерительных трансформаторов тока и напряжения // Электричество. — 2008. — №11.

23. Карташев И.И. Качество электрической энергии в системах электроснабжения: Способы его контроля и обеспечения. М.: Издательство МЭИ. 2001.- 120стр.

24. Конюхова Е.А. Энергоснабжение объектов: Учебное пособие. М.: «Академия», 2004. 320стр.

25. Власова В.Н. Влияние негативных факторов на работу системы релейной защиты автоматики в электрических сетях металлургических предприятий // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2009. - №3 (17).

26. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Исследование искажения формы напряжения в точке подключения выпрямителя с емкостным фильтром // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. Казань 2009.

27. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи М.: Высшая школа, 1984. - 559стр.

28. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Переходный процесс при подключении выпрямителя с емкостным фильтром // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. Казань

29. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебно-справочное пособие. М.: Теплотехник, 2009. — 698стр.

30. Овчинников Д. А., Кастров М. Ю., Лукин А. В., Малышков Г. М., Герасимов А. А. Пассивные корректоры коэффициента мощности // Практическая силовая электроника. 2003. - №9.

31. Климов В.П. Федосеев В.И. Схемотехника однофазных корректоров коэффициента мощности// Практическая силовая электроника. 2002. - №8.

32. Power Factor Correction / Handbook. ON Semiconductor. Ver.3, Sept -2007. 208p.

33. Васильев А. Худяков В. Хабузов В. Анализ современных методов и технических средств коррекции коэффициента мощности у импульсных устройств // Силовая электроника.-2004.-№2.-стр.72

34. Кобзев А.В., Ю.М. Лебедев, Михальченко Г.Я. и др. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием. -М.: Энергоатомиздат, 1986. — 152стр.

35. Патент РФ на изобретение №2344463 МПК G05F1/30 Стабилизатор переменного напряжения / Соколов Э.М., Воронцов Н.И., Воронцова Н.В. Опубл. 20.01.2009.

36. Климов В.П., Портнов А.А., Зуенко В.В. Топологии источников бесперебойного питания переменного тока (ИБП) // Электронные компоненты. -2003.-№7.

37. Жежеленко И.В. «Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий» М., Энергоатомиздат, 1984. 109стр.

38. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Современные методы регулирования качества электроэнергии средствами силовой электроники // Электричество. 1999. - №4.

39. Патент РФ на изобретение №2289876, №2294044 МПК H02J 3/01,H02J 3/26. Способ защиты потребителей электроэнергии от воздействия высших гармонических составляющих. / Шпигович А.Н., Шпигович А.А., Бош В.И., Довженко С.В. Опубл. 20.02.2007, Бюл. №5.

40. Мустафа Г.М., Кутейникова А.Ю., Розанов Ю.К., Иванов И.В, Применение гибридных фильтров для улучшения качества электроэнергии // Электричество. 1995. - №10.

41. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Ринберг Р.П. Силовая электроника и качество электроэнергии // Электротехника. 2002. - №2.

42. IEC 61000-3-2(2005) Электромагнитная совместимость. Часть 3-2. Пределы. Пределы выбросов для синусоидального тока (оборудование с входным током меньше или равным 16А на фазу).

43. Воронцова Е. Выкручиваем лампочки. В 2011 году в России начнется замена ламп накаливания на энергосберегающие. // Новые известия. — 2009. — Июль. 6.

44. Совет Федерации одобрил закон об энергосбережении и повышении энергоэффективности. // Новости электротехники. — 2009. — Ноябрь. 20.

45. Патент РФ на изобретение №2340991 МПК H02J 3/01,H02J 3/26. Способ повышения качества электрической энергии и устройство для его реализации. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Опубл. 10.12.2008, Бюл. №34.

46. ГОСТ 23857-88 Качество электрической энергии. Термины и определения.

47. Патент РФ на изобретение №2368991 МПК H02J 3/01,H02J 3/26. Способ повышения качества электрической энергии и устройство для его реализации. / Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Опубл. 27.09.2009, Бюл. №27.

48. Марк Е. Хернитер Multisim7 Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств. М.: Издательский дом «ДМК Пресс», 2006. 492стр.

49. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Устройство коррекции формы питающего напряжения на микроконтроллере. // Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения». Уфа, 2009. - т.2. - стр.85

50. PIC12F6xx Однокристальные 8-разрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip Technology Incorporated. Перевод с технической документации DS41190A компании Microchip Technology Incorporated, USA. ООО «Микро-Чип» М.: 2002. - 114стр.

51. LM556/NE556 // Fairchild Semiconductor Corporation, Rev.1.0.0, 2002.

52. Dual differential comparators LM193, LM293, LM293A, LM393, LM393A, LM2903, LM2903Q // Texas Instruments Incorporation, 2003.

53. Афанасьев И. Внутрисхемный USB-программатор-отладчик PIKkit2 // Новости электроники. 2007. - №13.

54. Загорский В. Электромагнитная совместимость импульсных источников питания и ее оптимизация. Часть 1. // Компоненты и технологии. -2004.-№2.

55. Захаров А.А. Расчет выходного фильтра ШИМ-инвертор. // Силовая электроника. 2005. - №1.

56. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1979. - 408стр.

57. Шпиганович А.Н., Провоторова В.Н. Определение уровней напряжения системы электроснабжения с учетом влияния негативных факторов // Вести высших учебных заведений Черноземья. — 2009. — №1. — стр.17-25

58. Черепанов В.В. Расчеты несинусоидальных и несимметричных режимов системы электроснабжения промышленных предприятий: Учебное пособие. Горький: изд. ТГУ, 1989. - 88стр.

59. Кучумов JI.A., Харлов Н.Н., Картасиди Н.Ю., Пахомов А.В., Кузнецов А.А. Использование метода гармонического баланса для расчета несинусоидальных и несимметричных режимов в системах электроснабжения // Электричество. 1999. -№12. - стр. 10-18

60. Авилов В.Д., Авакумов В.Г., Третьяков Е.А., Москалев Ю.В. Определение оптимальных мест размещения и диапазонов регулирования корректирующих устройств при управлении качеством электроэнергии // Проблемы энергетики. 2008. -№7-8. стр.35-43

61. Лейтес Л.В., Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия, 1981. 392стр.

62. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. Л.: Энергия, 1970.-432стр.

63. Dr. Ray Ridley Потери в обмотках вследствие эффекта близости. CHIP NEWS Украина // Инженерная микроэлектроника. — 2004. №8. - стр.68-74

64. Нгуен Динь Дык Разработка методики исследования высших гармоник в электроэнергетических системах. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ(ТУ), 2008.

65. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. - 840стр.

66. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Определение точек подключения устройств коррекции формы напряжения сети. // IV-ая Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения» Сборник трудов. — Казань, 2009. т.1. - стр.47

67. Справочник по электроснабжению и оборудованию: В 2 т. Т. 1 Электроснабжение / Под общ. ред. Федорова А.А. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 568стр.

68. Ушаков Д.В. Барсуков В.К. Определение режимов работы устройства коррекции формы питающего напряжения. // Международная научно-техническая конференция «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии». Тольятти, 2009. — ч.1. — стр.149

69. Григорьев В. Иоиисторы + аккумуляторы — особенности применения // Электронные компоненты. 2001. — №1.

70. Кузнецов В., Панькина О., Мачковская Н. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство // Компоненты и технологии. 2005. - №6.

71. Перечень элементов устройства коррекции на микроконтроллере

72. Обозначение Наименование Количество, шт. Примечание1 2 3 41. Резисторы 1. R1 МЛТ-0,125-9,1 кОм 1

73. С7 К10-17 0,001 мкФ 50 В 11. С8 Z5V 3300 пФ 1кВ 1

74. Макет устройства коррекции на компараторе

75. Программа для устройства коррекции на микроконтроллере1. PIC12F629I/P

76. Описание используемых переменныхchar data; char flag; char nomer; int i;char timeOH; char timeOL; char timelH; char time 1L; char time2H; char time2L; char time3H; char time3L;

77. Обработка прерывания компаратораvoid interrupt() {data = CMCON & 0x40; // Проверка выходного сигнала компаратораif (data = 0x40)data = 0x00; Delayus(lOO); GPIO = 0x00; asm {

78. MOVF timeOL,0 //Задержка tl1. MOVWF STACK101. NOP NOP

79. DECFSZ STACK 10, F GOTO $-3 MOVF time0H,0 MOVWF STACKl 1 MOVLW 100 MOVWF STACK10 NOP NOP

80. DECFSZ STACK10, F GOTO $-3 DECFSZ STACK11, F GOTO $-71. GPIO = 0x20; asm {

81. MOVF timelL,0 MOVWF STACK10 NOP NOP

82. DECFSZ STACK10, F GOTO $-3 MOVF timelH,0 MOVWF STACK11 MOVLW 100 MOVWF STACK10 NOP1. Задержка t21. NOP

83. DECFSZ STACK10, F GOTO $-3 DECFSZ STACK11, F GOTO $-71. GPIO = 0x00; asm {

84. MOVF time2L,0 MOVWF STACK10 NOP NOP

85. DECFSZ STACK10, F GOTO $-3 MOVF time2H,0 MOVWF STACKl 1 MOVLW 100 MOVWF STACK10 NOP NOP

86. DECFSZ STACK l 0, F GOTO $-3 DECFSZ STACK11, F GOTO $-71. GPIO = 0x20; asm {1. MOVF time3L,01. Задержка t31. Задержка t41. MOVWF STACK101. NOP1. NOP

87. DECFSZ STACK10, F GOTO $-3

88. MOVF time3H,0 MOVWF STACK11 MOVLW 100 MOVWF STACK10 NOP NOP

89. DECFSZ STACK10, F GOTO S-3 DECFSZ STACK11, F GOTO $-7

90. GPIO = 0x00; Delayus(100);1. PIR1 = 0x00; //0x08void main() {

91. Установка начальных значений задержек timeOH = 2; timeOL = 1; timelH= 12;timelL = 1; time2H = 6; time2L = 1; time3H = 14; time3L = 1;flag = 0x00; nomer = 0x00;

92. OPTIONREG = 0x81; TRISIO = OxOF;

93. Схема электрическая принципиальная блока гальванической развязки для исследования трансформатора