автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система автономного питания с ветрогенератором

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИССЕРТЦИОННОЙ РАБОТЫ.

§1.1 Принципы построения ветрогенераторов.

§1.2 Преобразование параметров напряжения и тока в ветроэлектрических станциях.

§1.3 Способы стабилизации выходного напряжения.

§1.4 Состояние разработки и исследования систем автономного электропитания с ветроэлектрическим генератором.

§1.5 Цель диссертационной работы и постановка задачи исследования.

Глава 2 СХЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ СИСТЕМ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

С ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ГЕНЕРАТОРОМ.

§2.1 Классификация схемных решений систем автономного питания с ветроэлектрическим генератором.

§2.2 Анализ аварийных режимов и разработка схемы загциты системы автономного питания с ветроэлектрическим генератором.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

ГЕНЕРАТОРОМ.

§3.1 Работа ветроэлектрической станции на нагрузку соизмеримой мощности.

§3.2 Расчёт гармонического состава тока в анодных ветвях выпрямителя без фильтра.

§3.3 Расчёт гармонического состава тока в анодных ветвях выпрямителя с индуктивным фильтром.

§3.4 Расчёт гармонического состава тока в анодных ветвях выпрямителя с ёмкостным фильтром.

§3.5 Определение фазных токов ветрогенератора.

§ 3.6 Определение углов коммутации вентилей выпрямителя.

§3.7 Оценка результатов и выводы.

Глава 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ АВТОНОМНОГО

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА.

§4.1 Ветроэлектрическая станция мощностью 1 кВт.

§4.2 Установка для удаления избыточной влаги из грунта.

Заключение

В ходе проведённых исследований были получены следующие теоретические и практические результаты:

1. Проанализированы существующие способы построения систем автономного питания от ветрогенератора.

2. Проанализированы способы преобразования параметров электрической энергии в рассматриваемых системах автономного питания и выделены наиболее перспективные для достижения требуемых энергетических показателей.

3. Рассмотрены способы стабилизации выходных параметров систем автономного питания с ветрогенератором.

4. Выполнена классификация систем автономного питания с ветрогенератором по способам стабилизации выходного напряжения.

5. Проведено исследование работы ветроэлектрической станции ВЭС-1 на нагрузку соизмеримой мощности. Данное исследование показало, что спектр высших гармонических составляющих тока генератора зависит только от параметров генератора и схемы фильтра на выходе выпрямителя. Отношение первой гармонической составляющей к п-й гармонической составляющей остаётся постоянным при изменении нагрузки. Всё это позволяет сделать вывод, что при приближении мощности нагрузки к мощности генератора пропорционально увеличиваются амплитуды как первой гармонической составляющей тока генератора, так и высших гармонических составляющих, а их спектральный состав остаётся неизменным. Высшие гармонические составляющие тока вызывают потери мощности в генераторе составляющие 20 - 30% от мощности генератора. Обосновано, что при разработке ветроэлектрической станции генератор необходимо выбирать на 30% больше суммарной мощности нагрузки.

92

6. Предложена электрическая принципиальная схема блока защиты ветроэлектрической станции, отличающаяся простотой схемного решения и достаточным быстродействием.

7. Предложена электрическая принципиальная схема ветроэлектрической станции мощностью до 1 кВт на основе генератора ВЭС-1, выпускаемого Александровским электромеханическим заводом.

В ближайший период важнейшими задачами в области создания новых и совершенствования существующих технических средств ветроэнергетики являются существенное повышение их надёжности и долговечности, освоение их серийного производства на основе передовой технологии с использованием современных материалов, с учётом последних достижений науки и техники. Это тем более важно, что такой подход обуславливает возможность снижения затрат на производство ветроэнергетических установок и соответственно их стоимость.

1. Загурский М.Т. , Бондарев В.М., Лагутина Г.И. Установки бесперебойного электропитания. - М.: Информэлектро, 1977.

2. ШабоянСА. Силовые транзисторы на большие токи.- М,: Электротехника, 1982.- №3. С. 9-11

3. Мельничук Л.П. , Новосельцев А.В., Дыхненко Ю.И. Системы управления полупроводниковыми модуляционными преобразователями с промежуточным звеном высокой частоты и синусоидальной формой выходного напряжения. Издание АН УССР, Киев, 1979.

4. Руденко B.C., Сенько В.И, Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники.- М.: Высшая школа, 1980.

5. Барагемян Г.В., Королёв Ю.С., Мустафа Г.М. Выбор параметров регулятора импульсного преобразователя с LC-фильтром.-М.: Электротехническая промышленность, 1981.

6. Слепов H.H., Дроздов Б.В. Широтно-импульсная модуляция. М.: Энергия, 1978.

7. Маевский O.A. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М.: Энергия, 1978.

8. Адамия Г.Г., Борисов А.П., Картавых А.С. Полупроводниковые агрегаты бесперебойного питания. -М.: Электротехническая промышленность, 1990.

9. Ромаш Э.М., Драбович Ю.И., Юрченко H.H., Шевченко П.Н. Высокочастотные транзисторные преобразователи. -М.: Радио и связь, 1988.

10. Миркин В.В. Техническая диагностика вентильных преобразователей. М.: Энергоатомиздат, 1985.

11. Мануковский Ю.М., Пузаков А.В. Широкорегулируемые автономные транзисторные преобразователи частоты. М.: Энергия, 1984.

12. Бесекерский В.А., Ефимов Н.Б. Микропроцессорные системы автоматического управления. М.: Энергия, 1990.

13. Бухаров А.И. Средства заряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей. М.: Энергоатомиздат, 1988.

14. Руденко B.C., Жуйков В.Я., Коротеев И.Е. Расчёт устройств преобразовательной техники. Киев.: Технка. 1980.

15. Вакуленко В.М., Иванов Л.П. Источники питания лазеров. М.: Советское радио, 1980.

16. Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. М.: Энергоиздат, 1982.

17. Глуховский Л.И. Дифференциальный гармонический метод расчёта периодических процессов в цепях с вентилями. Электромеханика, 1980. Kai. - С. 14.

18. Шумов Ю.Н. Расчёт характеристик однофазного асинхронного генератора. Электромеханика, 1980 №1. - С. 80.

19. Арефьев А.Н., Севрюгов A.B. Анализ переходных процессов в схеме с параллельным соединением мостовых преобразователей. Электротехника. 1982. - №2. - С. 15.

20. Колесниченко H.A. Анализ качества напряжения автономной системы электроснабжения с полупроводниковыми преобразователями. Техника радиосвязи, 1984. Вып. 8.

21. Кутковецкий В.Я. Теория и исследование переходных процессов в силовых полупроводниковых преобразователях. Судостроение, 1980.- №29

22. Могилевский Г.В. и др. Полупроводниковые аппараты защиты. М.: Энергия, 1980.

23. Паперно Л.Б. Бесконтактные токовые защиты электроустановок. М.: Энергоиздат, 1983.

24. Перминов Э.М. Проблемы и перспективы развития нетрадиционной энергетики. Промэнергетика, 1994. -№2.

25. Радин В.И. и др. Электромеханические устройства стабилизации частоты. М.: Энергоиздат, 1981.

26. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергия, 1975.

27. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. М.: Сельгиз, 1977.

28. Кобзев A.B., Лебедев Ю.М., Михальченко Г.Я. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным щиротно-импульсным регулированием. -М.: Энергоатомиздат, 1986.

29. Трибунский A.B. Сглаживающие фильтры источников питания средней и большой мощности. -М.; Электроника, 1978.

30. Брускин Д.Е. Генераторы возбуждаемые переменным током. -М.: Высшая школа, 1985.

31. Сабинин Г.Х. Теория и аэродинамический расчёт ветряньгх двигателей. Труды ЦАГИ, 1981.

32. Воронов P.A., Зажирко В.Н., Карпов Е.А., Ковалёв Ю.З. Методы расчёта электрических вентильных цепей. -М.: Энергия, 1967.

33. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. -М.: Энергия, 1991.

34. Дьяконов В.П. Справочник по Math CAD PLUS 7/0 PRO. M.: CK пресс, 1998.

35. Иванов A.B. Автономная ветроэнергетическая установка с индукционным нагревателем: Автореф. дис. канд. техн. наук. Казань, 2000.

36. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Разработка электронных систем стабилизации напряжения и частоты при питании неотключаемых объектов // Тез. докл. межвузовской НТК "От фундаментальных исследований до практического внедрения ". М.: ГАСБУ, 1996,0.225.

37. Феоктистов H.A., Денисов C.B. Принципы построения систем стабилизации напряжения и частоты при питании бытовой РЭА от нестационарного источника энергии. // Международная НТК "Наука-сервису". М.: ГАСБУ, 1996, с. 8.

38. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Анализ режимов работы тиристорного регулятора на нелинейную нагрузку. // Международная НТК "Наука-сервису". М.: ГАСБУ, 1996, с. 9.

39. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Принципы и системы стабилизации параметров электрической энергии при питании бытовых машин и аппаратов от автономных источников. // Тез. 2-й Международной НТК "Наука-сервису". М.: ГАСБУ, 1997, с. 179180.

40. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Работа бытового ветроэлектрического генератора на нагрузку соизмеримой мощности. // Тез. 2-й Международной НТК "Наука-сервису". М.: ГАСБУ, 1997, с. 181-182.

41. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Принципы построения систем стабилизации напряжения и частоты при питании бытовой РЭА от автономных источников. // Межвуз. сб. научных трудов "Техника и технология сервиса" (Выпуск 1) М.: ГАСБУ, 1997, с. 4-8.

42. Феоктистов H.A., Денисов СВ., Дмитриев CA. Функциональные элементы защиты бытовой аппаратуры на операционных усилителях. // Тез. докл. Международной НТК "Наука-сервису". М.: ГАСБУ, 1998, с. 245.

43. Трещалин М.Ю., Феоктистов H.A., Денисов СВ. Перспективы применения нетрадиционных возобновляемых источников энергии. // Тез. докл. Международной НТК "Наука-сервису". М.: МГУС, 1999, с. 130.

44. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Экологически чистые источники энергии со стабилизированными параметрами. // Тез. докл. международной НТК "Наука-сервису". -М.:МГУС, 1999, с. 133.

45. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Схемотехнические решения систем стабилизации напряжения от ветроэлектрических станций. // Межвуз. сб. научных трудов "Техника и технология сервиса" (Выпуск 2). М.: МГУС, 2000, с. 142-149.

46. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Работа ветроэлектрической станции со стабилизацией напряжения на нафузку соизмеримой мощности. // Межвуз. сб. научных трудов "Техника и технология сервиса" (Выпуск 2). М.: МГУС, 2000, с. 59-66.

47. Феоктистов H.A., Денисов СВ. Автоматика в системах автономного электропитания. // Тез. докл. 5-й Международной НТК (часть 1). М.: МГУС, 2000, с. 83.96

48. Феоктистов H.A., Денисов C.B. Устойчивость тиристорного регулятора в системе автоматического управления. // Тез. докл. 5-й Международной НТК (часть 1). М.: МГУС, 2000, с. 84.

49. Денисов СВ., Душин В.К., Феоктистов H.A. Уровень гармонических составляющих при работе генератора на нагрузку соизмеримой мощности. // Материалы 3-й Международной НТК "Современные средства управления бытовой техникой". М.: МГУС, 2001, с. 45.

50. Денисов СВ., Феоктистов H.A. Перспективы разработки ветроэнергетических установок. // Материалы 3-й Международной НТК "Современные средства управления бытовой техникой". М.: МГУС, 2001, с. 46.

51. Феоктистов H.A., Денисов СВ., Еропкина H.A. Элементы и схемы защиты информационных цепей. // Тез. докл. 4-й Международной НТК "Наука-сервису". М.: МГУС, 2001, с. 80.97