автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система возбуждения и стабилизации напряжения автономного асинхронного генератора

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

рГГет

На правах рукописи

ЩЕТИНИН Олег Викторович

СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ АВТОНОМНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы,

включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидате технических наук

Нижний Новгород 1994

Работа выполнена в Нижегородском университете.

государственном техническом

научный руководитель доктор технических наук,

профессор Хватов C.B.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ доктор технических наук,

профессор Титов В. Г. кандидат технических наук, Хохлов Н.М.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - ОКБ Машиностроения, г. Н.Новгород.

Защита состоится 1994 г. в M часов в

аудитории N -42.58 на заседании диссертационного совета К.063.85.06 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук в Нижегородском государственной техническом университете (603600, ГСП-41, г. Н.Новгород, ул. Минина, 24).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке технического университета.

Автореферат разослан " ^ ' 1994 г.

Ученый секретарь диссертационного совета K.T.H., с.н.с.

В.В.Соколов

общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Развитие автономной электроэнергетики а (астоящее время характеризуется ростом потребности в автономных 1сточниках электропитания различной мощности общепромышленного и :пециального назначения, увеличением единичной мощности этих источников, сметным повышением требований к ним по мобильности, надежности и жономичности, по качеству электрической энергии. Находит применение иирокая гамма автономных энергоустановок (АЭ), которые подразделяются по юминальной мощности, величине напряжения и частоте генерируемого тока, по ипу генератора и способу его охлаждения, типу приводного двигателя, по (елевому назначению и условиям эксплуатации. В АЭ, мощность которых лежит I диапазоне от 1кВт до 100 МВт, выходное напряжение - от 12В до 10 кВ, 1астота - до 5000 Гц, используются различные типы генераторов, имеющие »азличное конструктивное исполнение и способ охлаждения. В качестве [риводных двигателей применяются двигатели внутреннего сгорания, дизели, [аровые, гидравлические и газовые турбины.

Для дальнейшего повышения мощности, надежности и живучести юточников электроснабжения в экстремальных условиях электромашинные енераторы объединяют в группы параллельно работающих единиц, получая 1Втономные энергетические системы с быстродействющим автоматическим правлением энергоблоками на основе современных технических средств.

С другой стороны, существует потребность в автономных генераторах равнительно небольшой мощности для экологически чистых энергоустановок, в ом числе для микро-ГЭС мощностью до 10 кВт, плотинных малых ГЭС гащностью до 1 МВт, ветроустановок мощностью до 1 МВт. В этих случаях.АЭ аюке. должны обеспечивать высокую надежность работы и заданный уровень ачества электроэнергии при полной автоматизации процесса преобразования. нергии с целью максимального упрощения обслуживания.

К числу основных проблем, требующих решения для дальнейшего азвития автономной электроэнергетики можно отнести следующие:

- уменьшение габаритов, массы активных материалов и общей массы знераторов и систем их возбуждения;

- уменьшение потерь в процессе преобразования энергии и увеличение ПД генераторов;

- достижение высокого качества параметров электроэнергии и основных зрактеристик генератора в рабочих и переходных режимах;

- обеспечение высокой надежности генератора в рабочих, переходных и варийных режимах работы а также высокой степени жизучести энергоустановки экстремальных условиях.

Анализ энергетических возможностей генераторов различных типов показывает, что создание систем электропитания на основе автономны» асинхронных генераторов (ААГ) может стать одним из наиболее перспективны)* направлений в автономной энергетике.

За рубежом энергоустановки, выполненные на основе ААГ малой V средней мощности (до 1 МВт ), находят применение в системах с приводом от паровых или газовых турбин, на малых гидростанциях, в станциях использующих энергию пара геотермальных источников, и в установках с ветроприводом. Установки мощностью до 10 МВт используются с ветро- к гидроприводом. Выпускаются конструктивно законченные ветростанции не основе асинхронных генераторов мощностью 500 и 750 кВт.

Цель работы: Разработка и исследование системы возбуждения ъ стабилизации напряжения ААГ с микропроцессорным управлением обеспечивающей высокое качество выходного напряжения в статических ь динамических режимах работы.

Для достижения поставленной цели автор диссертационной работь решает следующие задачи:

- анализ предлагаемых в литературе вариантов построения силовок части и блока управления систем возбуждения и стабилизации напряжения ААГ а также алгоритмов их работы;

- создание математической модели АЭ с ААГ, учитывающей алгорит* управления, насыщение машины и характеристику приводного двигателя;

- математическое моделирование переходных процессов в АЭ с ААГ прь подключении активных, активно-индуктивных и двигательных нагрузок < использованием различных алгоритмов стабилизации напряжения;

- сравнительный анализ различных алгоритмов стабилизации на основ* интегральных критериев качества регулирования;

- выбор структуры и алгоритма работы микропроцессорного блою управления, разработка методики и комплекса специализированных программ для проведения оптимизационных расчетов по определению коэффициента разностного уравнения регулятора;

- разработка лабораторного макета и опытно-промышленнго обрззц систем стабилизации напряжения ААГ, экспериментальные исследования.

Методы исследований: В диссертационной работе используютс методы математического моделирования нелинейных электрических цепей теории дискретных систем. Для определения структуры разностного уравнени блока управления использовались методы дискретных передаточных функций 2-пресбразования. Математическое моделирование переходных процессов АЭ ААГ проводилось численным решением системы дифференциальных уразнени методом Рунге-Кутта четвертого порядка. Коэффициенты разностного уравнени

определялись на основе минимизации квадратичного критерия качества с использованием параметрической оптимизации методом координатного спуска.

Научная новизна.

•Разработана и программно реализована математическая модель АЭ с ААГ, позволяющая проводить оценку качества стабилизации выходного напряжения в переходных процессах при подключении (отключении) активных, активно-индуктивных и двигательных нагрузок различной мощности по интегральным критериям качества переходных процессов. Возможна автоматическая оптимизация коэффициентов одно- и многоконтурных дискретных регуляторов для стабилизации выходного напряжения ААГ.

•Разработана методика сравнительного анализа эффективности различных алгоритмов управления АЭ с ААГ на базе математического моделирования переходных процессов. Проведен сравнительной анализ различных алгоритмов стабилизации напряжения АЭ с ААГ, в том числе дискретных алгоритмов 2 и 3 порядков с дополнительными межтактовыми измерениями выходного напряжения и дополнительными контурами по возмущающим воздействиям.

•Предложена методика проведения оптимизационных расчетов для определения коэффициентов разностных уравнений дискретных регуляторов, обеспечивающих устойчивую работу АЭ с ААГ во всем диапазоне рассматриваемых нагрузок.

Практическая ценность.

•На основе проведенного анализа даны рекомендации по выбору алгоритма стабилизации напряжения АЭ с ААГ в зависимости от мощности и гипов используемых нагрузок и требований предъявляемых к качеству ;табилизации выходного напряжения.

■ »Разработанный комплекс программ позволяет проводить оценку устойчивости работы системы и качества стабилизации выходного напряжения с ААГ для заданных нагрузок и алгоритмов управления , а также автоматизировать выбор коэффициентов разностного уравнения одно- и лногоконтурных регуляторов заданного порядка путем непосредственного моделирования переходных процессов.

•Разработана силовая часть"системы стабилизации напряжения для ААГ :редней мощности с уменьшенной дискретностью стабилизации выходного спряжения на основе секционированной конденсаторной батареи, ¡ыстродействующего тиристорного коммутатора и дополнительного реакторно-ганденсаторного модуля с фазовым управлением.

•Разработан микропроцессорный блок управления и программное >беспечение, практически реализующие выбранный алгоритм стабилизации спряжения АЭ с ААГ.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке систем стабилизации напряжения ААГ с микропроцессорным управлением. Разработан комплзкт технической документации, проведены наладка и испытания системы стабилизации напряжения ААГ мощностью 940 кВА. Система внедрена в ОКБМашиностроения Г.Н.Новгород. Разработан, испытан и внедрен в учебный процесс на кафедре ТОЭ НГТУ экспериментальный образец АЭ на базе ААГ мощностью 4.5 кВА.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном научно-техническом семинаре "Моделирование и контроль качества в задачах обеспечения надежности радиоэлектронных устройств" ( г. Шауляй, 1992 г.), международной научно-технической конференции "Методы и средства повышения надежности приборов, устройств и систем" (г. Пенза, 1993 г.), научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики" (г. Н.Новгород, 1993 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 работ и получено положительное решение по заявке на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений; содержит 117 стр. основного машинописного текста, 32 стр. иллюстраций, 14 таблиц, 12 стр. списка использованной литературы из 124 наименований, 45 стр. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель работы указана научная новизна и практическая ценность диссертации, даны основные положения, которые выносится на защиту, а также информация о внедрении I обсуждении результатов исследований.

Первая глаза посвящена рассмотрению различных 'варианта выполнения систем возбуждения и стабилизации напряжения ААГ. Определен принципы работы систем стабилизации напряжения ААГ. Проведен обзо| вариантов выполнения силовой части систем. Показано, что создание систем обеспечивающих высокое качество выходного напряжения ААГ в статических i динамических режимах, возможно при использовании быстродействующей статического источника реактивной мощности (ИРМ). Силовую часть систе* стабилизации напряжения ААГ малой мощности целесообразно выполнять и основе вентильных ИРМ, а средней и большой мощности - на оснор секционированной конденсаторной батареи.

Проведен обзор применяемых блоков управления и реализуемых им

алгоритмов стабилизации выходного напряжения ААГ. Показано, что предлагаемые в литературе алгоритмы не полностью реализуют возможности силовой части по быстродействию и не позволяют избежать значительных по величине провалов напряжения и даже размагничивания ААГ в переходных процессах при подключении электроприемников значительной мощности.

Сформулированы технические требования, предъявляемые к системе стабилизации напряжения ААГ. Дальнейшее совершенствование систем возможно при использовании известных схем выполнения силовой части, дополненных микропроцессорным блоком управления, что позволяет повысить надежность и качество стабилизации напряжения.

Вторая глава посвящена разработке математической модели АЭ с ААГ. При проектировании и анализе работы АЭ с ААГ важное значение имеет создание математической модели, адекватно отражающей протекающие в системе процессы. Сложный характер процессов обуславливает комплексное математическое моделирование не только асинхронной машины, но и внешних цепзй, связанных с регулирующим органом и нагрузкой, бло:са управления и приводного двигателя. Необходимо, чтобы рассчетная программа, реализующая математическую модель системы, представляла собой законченный программный продукт, удобный в использовании и допускающий как анализ различных режимов работы, так и подбор и оптимизацию элементов системы.

Определена структура математической модели и введены необходимые допущения. Моделирование асинхронной машины предложено проводить с использованием уравнений Парка-Горева(1) в координатах а, ДО

—;— = С/1 — 1 1п; ¿г

с&г - - (1> —— = ¡аШг-гътг. ¿г

Даны уравнения для проекций токов ротора и статора и вектора рабочего потокосцепления. Учет насыщения предложено проводить, корректируя на каждом шаге интегрирования величину реактивного сопротивления намагничивающей ветви Хгп по величине ЭДС ААГ (2), с использованием вспомогательной зависимости, построенной на осново кривой насыщения машины

„ +■ ЧШ1)2 + (¥!А*г + ¥2ЛХ1)г -'0X1X2

Г-: "----• (2)

XI + Х2

Составлены полная и упрощенная математические модели системы стабилизации напряжения. Полная модель дана в матричной форме (3), и

описывает структуру системы с учетом содержащихся в ней ферромагнитны> элементов

/>(*л)с=<*№с; о)

Упрощенная модель {4) предназначена для моделирования переходных процессов в системе на основе секционированной конденсаторной батареи с активной, активно-индуктивной и двигательной нагрузками

Ина __Х] 1а - ¡нЖн _ (4)

ИГ' ь, '

(Н*р и- ¡н(В.н

ь, '

Кроме того, в состав математической модели входят уравнение движения ротора ААГ, выражения, описывающие механическую характеристику приводного двигателя, а также уравнения алгоритма управления. На основании полученной математической модели возможна разработка комплекса программ для моделирования статических и динамических режимов работы АЭ с ААГ.

Третья глава посвящена результатам математического моделирования АЭ с ААГ. Описана структура комплекса программ, разработанного на основе математической модели, который позволяет проводить расчет переходных процессов АЭ с ААГ с заданным алгоритмом работы при подключении (отключении) активной, активно-индуктивной и двигательной нагрузок различной мощности, а также расчет критерия качества регулирования в переходном процессе и оптимизацию коэффициентов разностного уравнения регулятора.

Качество стабилизации выходного напряжения предложено определять в виде квадратичного критерия (5), позволяющего оценить величину и длительность провала напряжения и затраты на управление. Поиск оптимальных коэффициентов разностного уравнения проводился минимизацией функции (5) методом координатного спуска

Здесь е(к) - величина ошибки, Ди(к)=и(к)-и(л>) - отклонение управляющего воздействия от установившейся величины, г - весовой коэффициент.

Прозедено математическое моделирование переходных процессов в АЭ с ААГ для заданного ряда нагрузок при использовании предлагаемых в литературе ступенчатого, двухзонного и пропорционального по реактивному току алгоритмов стабилизации. Ступечатый алгоритм управления обеспечивает приемлемое качество стабилизации выходного напряжения ААГ лишь для активных нагрузок небольшой мощности ( до 0.4Рн). В этом случае длительность переходного процесса не превышает 0.22 с, а максимальное отклонение выходного напряжения - 10%Uh. Подключение активно-индуктивной и двигательной нагрузки приводит к значительным провалам напряжения. При подключении активной нагрузки мощностью О.бРн выходное напряжение ААГ восстанавливается до номинального значения за 0.16с, а при подключении активной нагрузки 0.8Рн - за 0.26с.

Применение двухзонного алгоритма стабилизации позволяет получить удовлетворительное качество выходного наряжения ААГ при работе с активными и активно-индуктивными нагрузками с cos^> не ниже 0.8. При

подключении активной нагрузки О.ЗРн максимальное отклонение напряжения составляет 18%Uh, а длительность переходного процесса - 0.33 с. Существенным недостатком двухзонного алгоритма является возникновение колебательных режимов в пределах рабочего диапазона при подключении активно-индуктивных нагрузок с малым cosç. Так, при подключении активно-индуктивной нагрузки 0.2SH с со$ <р=0Л величина провала напряжения достигает 15%Uh, а его длительность составляет 0.09 с. Период колебаний в этом случае равен 0.14 с.

Использование пропорционального алгоритма стабилизации напряжения ААГ rto реактивному току приводит к возникновения колебательности во всем диапазоне исследуемых нагрузок. Пр.и ' подключении. активных нагрузок мощностью 0.2-0.8PH при Кпр=40 статическая сшибка по напряжению отсутствует. При этом в диапазоне мощностей 02>QA Рн отклонение напряжения не превышает 5%Uh. Режимы работы с активно-индуктивными нагрузкам'и при уменьшении коэффициенте пропорциональности характеризуются появлением статической ошибки ,в установившихся режимах. При подключении активно-индуктивной' нагрузки 0,25« с со$<р=0.6 при Клр=5

статическая ошибка по выходному напряжению составляет 20%Uh. Увеличение Кпр приводит к колебаниям с коммутацией полной емкости секционированной КБ. Максимальное отклонение напряжения при подключении активно-индуктивной нагрузки 0.2SH с cosç>=0.6 при Кпр=10 составляет 20%Uh, а период

колебаний равен такту квантования.

Анализ результатов моделирования показал, что применение

рассмотренных алгоритмов не позволяет реализовать потенциальные возможности качества регулирования, достижимые при принятой конструкции силовой схемы. Основными недостатками являются низкое быстродействие, значительные провалы выходного напряжения при подключении различных нагрузок, возникновение колебательности в пределах рабочего диапазона нагрузок и появление статической ошибки по выходной величине. Зависимость величины критерия качества от величины активной нагрузки в o.e. для этих алгоритмов показана на рис.1.

С использованием z-преобразования определена структура разностного уравнения дискретного регулятора, которое имеет вид:

u(k)=u(Jc-l)+q«e(J<,)+q&(k-\)+„A-qne(k-n). (6) Качество стабилизации напряжения для различных алгоритмов управления

25000

20000 ■ • 15000 .. 10000 ■■ 5000 ..

О Ji

0.2 0.4 О.р . * 0.8 Рн, O.e.

Рис.1

Для регуляторов (6) 1 и 2 порядков по минимуму S2eu в переходном процессе при подключении активной и активно-индуктивной нагрузок определены оптимальные величины коэффициентов. Расчеты, проведенные с полученными значениями коэффициентов, показали, что при работе ААГ с активными нагрузками качественные показатели переходных процессов для регуляторов 1 и 2 порядка, оптимизированных для активной нагрузки отличаются незначительно. Так, при подключении активной нагрузки мощностью О.бРн величина S2eu для регулятора 1 порядка составляет 5523, а для регулятора 2 порядка - 4539. Увеличение коэффицента при управляющей переменной при оптимизации регуляторов 2 порядка позволяет несколько улучшить качество стабилизации выходного напряжения ААГ. Регуляторы, оптимизированные на активно-индуктивную нагрузку, обеспечивают более высокое качество

стабилизации напряжения, чем оптимизированные на чисто активную нагрузку во всем диапазоне нагрузок.

Для дальнейшего повышения качества стабилизации выходного напряжения предложено использовать регулятор вида (7) с дополнительными «ежтактовыми измерениями и учетом возмущающего воздействия

Щп +2)=Щп)+qo}'in)++!)Ч-+2)+q!V(n)+q<V(n + 2) . (7)

Для регуляторов (7) также были проведены оптимизационные расчеты У1Я определения коэффициентов разностного уравнения. В качестве юзмущающего воздействия рассматривался полный и реактивный ток нагрузки.

Анализ результатов моделирования АЭ с ААГ при использовании всех усмотренных алгоритмов стабилизации напряжения показал, что наилучшие ачественные показатели переходных процессов обеспечивает применение юмбинирозанного регулятора, осуществляющего управление как по величине !ыходного напряжения, так и по току нагрузки. Качественные показатели 1ереходных процессов в АЭ с регулятором, учитывающим реактивную оставляющую нагрузочного тока, существенно уступают показателям, слученным при использовании регулятора, учитывающего полный ток нагрузки. Ъдбор коэффициентов такого регулятора целесообразно проводить, исследуя ереходныэ процессы при подключении активно-индуктивных нагрузок. Это озволяет получить достаточно высокое качество переходных процессов и збежать возникновения коле^р-тепьности во всем диапазоне исследуемых агрузок. Зависимости критерия качества от величины активных нагрузок в o.e. ля алгоритма (7), оптимизированного для активной и активно-индуктивной агрузок с учетом полного тока нагрузки а также для активно-индуктивной агрузки с учетом реактивного тока, приведены на рис.2.

Качество стабилизации при различных способах оптимизации алгоритма

.2 seu

12000 ■ _

1

0.1

0.2

0.3

0.4 sh, о.».

Рис.2

При подключении активной нагрузки О.бРн максимальное отклонена напряжения составляет 10%ин, длительность переходного процесса - 0.06 с. Е переходном процессе при подключении активно-индуктивной нагрузки 0.23н с соъ(р=ЪЛ максимальное отклонение напряжения составляет 8%1!н, г

длительность процесса 0.08 с. Расчетные зависимости переходного процесс; при подключении к ААГ активной нагрузки мощностью О.бРн и реализацт алгоритма вида (7) с коэффициентами, оптимизированными на активно индуктивную нагрузку, приведены на рис.3.

Переходный процесс при подключении к ААГ активной нагрузки мощностью

О.бРн

Четвертая глава посвящена проектированию экспериментального опытно-промышленного образцов системы стабилизации напряжения ААГ эклериментальному исследованию системы пру использовании различны алгоритмов стабилизации.

Для автономного асинхронного турбогенератора (АТГ) мощностью 94 кВА разработана, налажена и испытана система возбуждения и стабилизаци напряжения, выполненая на основе секционированной конденсаторной батаре (СКБ). Коммутация секций СКБ осуществляется с помощью быстродействующег тиристорного коммутатора, выполненного на основе диодно-тиристорны ключей. С целью уменьшения дискретности регулирования используете

-иристорно-реакторное устройство с фазовым управлением, работающее в ;иапазоне меньшей секции СКБ. В состав системы входит микропроцессорный злок управления (МБУ), выполненный на основе микроконтроллера 1816ВЕ35. Возможна работа МБУ в режиме управления системами возбуждения и ¡табилизации напряжения при параллельной работе двух АТГ. Управляющая 1рограмма для МБУ написана на языке ассемблера и обеспечивает функционирование системы возбуждения и стабилизации напряжения в режиме туска АТГ и рабочем режиме. Основные данные АТГ и системы приведены з габл. 1 и 2. Результаты комплексных испытаний, проведенных на стзнде ЭКБМашиностроения (г. Н.Новгород ) подтвердили правильность примененных гехнических решений и работоспособность системы возбуждения и автоматической стабилизации напряжения АТГ.

Таблица i

Параметры автономного турбогенератора.

Характеристика Номинальное

значение

Активная мощность, кВт 750

Номинальное фазное напряжение, В 400

Частота тока, Гц 50

Номинальный ток, А 1360

Полная мощность Sh, кВА 940

cos дм 0.8

Скольжение з,% -0.69

Частота вращения ротора, об/мин 3020

Таблица 2

Основные параметры системы стабилизации напряжения АТГ,

Характеристика' Номинальное значение

Мощность КБ системы регулирования, кВАр 1518

Количество секций КБ 5

Мощность секции младшего разряда КБ, кВАр 66

Тип конденсаторов КБ трехфазные с внутренним соединением в "тсеугольнич"

Уставка уровня стабилизации напряжения, В /,С0±20

Зона нечувствительности блока управления, %1)лг ±2

Быстродействие коммутатора, с 0.02

Для проведения экспериментальных исследований был разработан и пзгстослен экспериментальный образец системы стабилизации выходного напряжения ААГ мощностью 4.5 кВА. Система построена на основе СКБ, коммутируемой сптронно-диодными ключами. На основе микроконтроллера 13163Е31 разработан МБУ и программное обеспечение, реализующее ¡неличные алгоритмы управления. Структурная схема блока управления приведена на рис.4.

Проведен ряд экспериментальных испытаний системы возбущения и стабилизации напряжения ААГ при использовании различных алгоритмов стабилизации и различных нагрузок. Сопоставление результатов расчета переходных процессов при подключении к ААГ с БНВ активных нагрузок мощностью О.ЗРн и О.бРн с экспериментальными результатми позволило оценить погрешность математической модели, которая не превышает 12%.

Структурная схема микропроцессорного блока управления системой стабилизации напряжения ААГ

Экспериментальные исследования переходных процессов в системе с двухзонным алгоритмом стабилизации и различными величинами форсировачной зоны нечувствительности (ФЗН) показали, что уменьшение ФЗН приводит к уменьшению длительности провала напряжения, а также к появлению .-атухешщих колебаний в огибающей напряжения. В переходном процессе при подключении активной нагрузки О.ЗРн и величине ФЗН ±7% длительность наибольшего провала напряжения составляет 0.1 с, а отклонения напряжения не превышают 9% 1!н. Общая длительность переходного процесса составляет 0.54 с Снлкенио напряжения при подключении нагрузки той же мощности для двухзонного алгоритма при величине ФЗН ±15% отрабатыватся поступенчато зз О 5 с. Анализ результатов экспериментальных исследований ступенчатого и

;вухзонного алгоритмов, а также дискретного алгоритма второго порядка юказали, что наилучшее качество стабилизации выходного напряжения збеспечивает алгоритм второго порядка. При подключении активной нагрузки ).ЗРн отклонение выходного напряжения не превышает величины зоны ^чувствительности (3%11н). Величина провала напряжения при подключении активной нагрузки О.бРн составляет 5%11н, длительность провала напряжения -3 периода, колебательность отсутствует.

Данные экспериментальных исследований подтвердили заботоспособность принятых технических решений, соответствие результатов латематического моделирования ААГ процессам, протекающим в реальном устройстве и результаты оптимизационных расчетов для определения гоэффициентов разностного уравнения, описывающего алгоритм работы блока травления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Показана целесообразность построения автономных энергоустановок 1а основе асинхронных генераторов. Применение автономных асинхронных •енераторов позволяет увеличить предельную скорость вращения ротора. При гереходе на повышенные частоты вращения достигается значительный эффект то снижению габаритов и массы автономных генераторов и повышается мобильность энергоустановок.

2. Даны рекомендации по выбору типа систем стабилизации напряжения звтономных асинхронных генераторов в зависимости от требований, предъявляемых к качеству стабилизации напряжения и мощности.

3. Определена структура математической модели автономной »нергоустановки с асинхронным генератором. Разработана и программно реализована математическая модель, позволяющая проводить оценку качества зтабилизации выходного напряжения в переходных процессах при подключении отключении) активных, активно-индуктивных и двигательных нагрузок различной мощности по интегральным критериям качества переходных процессов и звтоматическую оптимизацию коэффициентов одно- и многоконтурных декретных регуляторов для стабилизации выходного напряжения энергоустановки.

4. На основании результатов г.'атематического моделирования переходных процессов проведен сравнительный анализ различных алгоритмоз зтабилизации напряжения автономных асинхронных генераторов.

5. Даны рекомендации по выбору алгоритма стабилизации напряжения твтономных асинхронных генераторов в зависимости от мощности и типов используемых нагрузок и требований, предъявляемых к качеству стабилизации

выходного напряжения.

С. Предложена методика проведения оптимизационных расчетов дл определения коэффициентов разностных уравнений дискретных регуляторо! обеспечивающих устойчивую работу автономной энергоустановки асинхронным генератором во всем диапазоне рассматриваемых нагрузок.

7. Разработана силовая часть системы стабилизации напряжения дл автономного асинхронного генератора средней мощности с уменьшенно дискретностью стабилизации выходного напряжения на основ секционированной конденсаторной батареи, быстродействующего тиристорног коммутатора и дополнительного реакторно-конденсаторного модуля с фазовьп управлением.

8. Показана целесообразность микропроцессорной реализации блок управления системой стабилизации напряжения ААГ. Предложена структур микропроцессорного блока управления и алгоритм стабилизации напряжен« Разработано программное обеспечение блока управления.

9. Разработан, изготовлен и испытан экспериментальный образе системы стабилизации напряжения для ААГ мощностью 4.5 кВА микропроцессорным управлением. Разработан и внедрен опытнс промышленный образец системы возбуждения и стабилизации напряжения АА мощностью 940 кВА с микропроцессорным управлением.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Разработка систем автоматического регулирования напряжения управления нагрузкой автономного асинхронного генератора: Отчет о НИР Горьк. политех ин-т. - № ГР 0188 0023898, Инв. № 0288.0042908. - Горький, 198£ - 90 с.

2.Системы возбуждения и управления нагрузкой автономног асинхронного генератора: Отчет о НИР ! Горьк. политех, ин - т. - № П 01880023898, Инв.№ 028.90010786. - Горький, 1990.-61 стр.

3. Разработка принципов построения нового поколени электротехнических установок для стабилизации и регулирования параметро качества электроэнергии: Отчет о НИР ! ННПИ. - УДК 621. 314, 222. 6:621. 31£ 761. 2: :621.382.233; Ш ГР 01920007661; Инв. № 02.9.20 008247. - Н.Новгоро; 1931.-94 с.

4Хватоа C.B., Богатырев В.В., Будник В.В., Щетинин О.Е Математическая модель автономного асинхронного генератора "Электрооборудование промышленных установок",- Н.Новгород, ННПИ. - 1990. с. 23-27.

5. Щетинин О.В. Система возбуждения и стабилизации напряжени автономного асинхронного генератора // Международный научно-техн. семина "Моделирований и контроль качества в задачах обеспечения надежносг

адиоэлектронных устройств": Тез. докл. - г. Шауляй, 1992. - с. 66 - 68.

6.Щетинин О.В., Подовинников М.Ю., Гребенщиков В.И., Платонов А.Н., лехоз Н.С. Автономный источник питания на базе асинхронной машины с зроткозамкнутым ротором // "Электрооборудование промышленных установок". Н.Новгород: ННПИ.1992 г. - с. 7 -10.

7. Способ регулирования напряжения асинхронного генератора / Туманов .М., Кулев A.C., Будник. В.В., Щетинин О.В. - решение о выдаче патента России т 31.01.92, заявка №4860935/07.

8.Туманов И.М., Щетинин О.В. Алгоритм управления системой ззбуждения и регулирования напряжения асинхронных генераторов // Научно-ÏXH. конф. "Актуальные проблемы электроэнергетики" : Тез. докл. - г. .Новгород, 1993. - с. 22 - 23.

Э.Туманов И.М.,Щетинин О.В. Математическое моделирование системы габилизации напряжения автономного асинхронного генератора // еждународная научно-техн. конф. "Методы и средства повышения надежности эиборов, устройств и систем":Тез. докл. - г. Пенза, 1993.-C.66-68.

личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору эинадлежит: методический подход, исследовательская часть /4,6,8,9/, новые <емные решения /1,2,3,7/.