автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Системы генерирования электрической энергии для ветроэнергетики и автономных подвижных объектов

г

2 7

Б ОД

ОКТ 1998

На правах рукописи

ХАРИТОНОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СИСТЕМЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ И АВТОНОМНЫХ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ. (Анализ и синтез)

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 1998

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научные консультанты:

доктор технических наук, профессор Г.В. Грабовецкий

доктор технических наук, профессор Г.С. Зиновьев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор A.B. Кобзев

доктор технических наук, профессор JI.E. Смольников

доктор технических наук, профессор Б.П. Соустин

Ведущая организация: Агрегатное конструкторское бюро "Якорь", г. Москва

Защита состоится "19" ноября 1998 г. в И)00 часов на заседании диссертационного совета Д 063.34.05 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " 9 " 10 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к. т. н., доцент ^ В.И. Попов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема повышения эффективности преобразования механической энергии вращающегося с переменной скоростью вала в электрическую энергию постоянного и переменного тока постоянной частоты последние десятилетия привлекает внимание разработчиков систем генерирования электрической энергии (СГЭЭ) для ветроэнергетических установок и транспортных средств различного назначения, вклкяая летательные аппараты (ЛА). Это объясняется актуальностью проблемы использования нетрадиционных видов энергетики и повышением энерговооруженности транспортных средств. Несмотря на различие областей применения, технические решения при построении СГЭЭ могут быть на структурном уровне одинаковыми.

В настоящее время в системах генерирования в ветроэнергетике используются при построении СГЭЭ как асинхронные, так и синхронные генераторы (АГ, СГ). В системах электроснабжения транспортных средств в основном используются синхронные генераторы. Последние годы широкое распространение получают системы с применением электрической машины и устройств силовой электроники, так называемые машиновентильные системы (МВС). Их применение реализует возможность работы с переменной скоростью вращения вала первичного двигателя, обеспечивает наиболее высокие энергетические и технические характеристики СГЭЭ для систем электроснабжения различного назначения. Так, в частности, в системах ветроэнергетики они позволяют успешно решать вопросы оптимизации конструкции ветроэнергетических установок (ВЭУ), а также проблемы технологического, эксплуатационного и экономического характера. Применение МВС в бортовых СГЭЭ позволяет получить высокое качество генерируемой электрической энергии в статических и динамических режимах, существенно расширяет их функциональные возможности, Открывает широкие перспективы по минимизации массы и габаритов, уменьшает эксплуатационные расходы.

МВС на базе АГ с использованием асинхронизированного синхронного генератора (АСГ) были исследованы и нашли применение одними из первых, когда в 30-е годы была сформулирована проблема создания генератора переменного тока стабильной частоты, работающего при переменной скорости вращения. Наиболее фундаментальное развитие это направление получило в известных научных отечественных центрах ВНИИЭ, ВНИИЭМ, МЭИ и связано с именами советских ученых М.М. Ботвинника, H.H. Блоцкого, А.И. Важнова, А.Е. Загорского, A.B. Орлова, В.И. Радина, П.А. Кяляна, Ю.Г. Шакаряна и др. В первой отечественной ВЭУ мегаватного класса (ВЭУ "Радуга-1") установлена СГЭЭ на базе АСГ, разработанная ВНИИЭ. Успехи в технической реализации АСГ определялись прогрессом в силовой электронике. Фундаментальные вопросы теории и практики применения электрических цепей с вентилями проработаны и изложены в трудах таких отечественных ученых, как О.Г. Булатов, A.A. Булгаков, A.C. Васильев, Т.А. Глазенко, Г.В. Грабовецкий, А.И. Денисов, Г.С. Зиновьев, ИЛ. Каганов, Ф.И. Ковалев, AB. Кобзев, В.А. Лабунцов, Г.М. Муста-фа, А. Д. Поздеев, Б.И. Фираго, А.К. Шидловский, В.П. Шипияло и др.

МВС средней и большой мощности с использованием СГ (системы "СГ-ВП") получили свое развитие значительно позже, первоначально в основном применитель-

но к бортовым системам генерирования специального назначения. Так, первые летные испытания таких систем на JIA проводились в конце 70 начале 80-х годов. На наземных подвижных объектах данные системы нашли применение несколько раньше. Первая ВЭУ с синхронным генератором и вентильным преобразователем была принята в эксплуатацию в 1987 г. (проект "Eole", мощность СГЭЭ 4МВт).

Основным преимуществом СГЭЭ на базе систем "СГ-ВП" является возможность обеспечения работы как на автономную нагрузку, так и параллельно с сетью различного уровня иерархии. Последние годы в системах этого класса нашли применение синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов (МЭГ)- Применение МЭГ в "СГ-ВП" не изменяет кардинально свойств систем, но в ряде применений улучшает их характеристики благодаря тем преимуществам, которые свойственны этому типу электрической машины.

Различные аспекты теоретического и практического плана построения систем "СГ-ВП" и отдельных её элементов для автономных объектов нашли отражение в трудах В.Г. Андреева, И.И. Алексеева, Е.И. Берковича, Ю.М. Быкова, Н.И. Бородина, Д.Э. Брускина, Г.В. Грабовецкого, Ю.М., Б.С. Зечихина, Ю.М. Инькова, В.В. Иванцова, Н.Т. Коробана, Ю.И. Конева, H.H. Лаптева, В.Л. Ло-тоцкого, Б.В. Лукутина, И.И. Лукина, Б.А. Майбородина, И.В. Нежданова, В.И. Радкка, Э.М. Ромаша, Г.А. Сипайлова, Б.П. Соустина, Н.П. Старовойтовой, Л.Е. Смольникова, В.Е. Тонкаля, В.В. Филатова, В.А. Цишевского, Е.Е. Чаплыгина, М.М. Юхнина и многих других, в том числе в работах автора.

Интерес к техническим системам "СГ-ВП" различных научных школ и направлений подчеркивает актуальность и перспективность их применения. Несмотря на множество публикаций, посвященных конкретным схемным решениям или частным методам расчета некоторых режимов работы "СГ-ВП", следует признать, что сегодня отсутствует общая теория анализа электромагнитных процессов в электромеханических системах генерирования электрической энергии на базе синхронных генераторов с переменной скоростью вращения вала и вентильных преобразователей. Данный тезис в значительной степени относится и к системам на базе магнитоэлектрического генератора. Это не позволяет произвести научно обоснованный выбор типа синхронной машины и сформулировать концепцию построения вентильных преобразователей для них, решить проблему выбора основных системных параметров, определить степень влияния на величину и качество генерируемой электрической энергии параметров СГ и законов управления преобразователем и в конечном счете определить в целом область применения данного типа систем.

Цель работы и задачи исследования

Цель диссертационной работы состоит в решении крупной научно-технической проблемы повышения эффективности систем преобразования механической энергии вращающегося с переменной скоростью вала в электрическую путём теоретического и практического обоснования новых концепций построения систем с применением устройств силовой электроники и разработкой методов их расчета и алгоритмов управления, что связано с масштабным использованием автономной энергетики в различных отраслях и имеет большое экономическое значение.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Разработка концепции анализа энергетических характеристик нелинейных электрических цепей с вентилями при воздействии на них несинусоидальных источников электрической энергии.

2. Разработка теории представления электрических величин нелинейной цепи с вентилями с помощью обобщенных пространственных векторов и операторов, определение основных законов теории электрических цепей и правил их преобразования с использовагатем адекватного задаче тегаорного способа описания.

3. Разработка "символического" метода представления энергетических процессов в нелинейных однофазных и многофазных электрических цепях с использованием алгебр кватернионов и октав.

4. Создание математической модели и метода расчета электромагнитных процессов в электромеханических системах "СГ-ВП" при переменной скорости вращения вала генератора.

5. Анализ электромагнитных процессов (во временной и частотных областях) и энергетических характеристик электромеханических систем "магнитоэлектрический синхронный генератор - управляемый выпрямитель" ("МЭГ-УВ"), "магнитоэлектрический синхронный генератор - непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией" ("МЭГ-НПЧ с ЕК"), "магнитоэлектрический синхронный генератор - управляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения" ("МЭГ-УВ-АИН").

6. Разработка алгоритмов синтеза и синтез законов управления вентильными преобразователями различного типа в составе системы "МЭГ-ВП" при автономной и параллельной работе с сетью.

7. Синтез основных параметров систем генерирования типа "МЭГ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН" для летательных аппаратов и ВЭУ средней и большой мощности.

8. Разработка новых типов систем "СГ-ВП" для систем генерирования летательных аппаратов и ветроэнергетических установок различного типа и уровня мощности на базе магнитоэлектрического генератора и устройств силовой электроники и их внедрение.

Основанием для выполнения работ были тематические планы ОНИЛПТ МЭТП СССР при НГТУ (НЭТИ) и ОНИЛЭЛА МАП СССР при НГТУ (НЭТИ); приказы МАП СССР и постановления Минэнерго СССР, хозяйственные договоры на проведение научно-исследовательских работ.

Методы исследования

Решение поставленных задач потребовало привлечения математического аппарата аналитической и дифференциальной геометрий, тензорного анализа, алгебр кватернионов и октав, теории матриц и линейных операторов, функционального анализа, преобразования Фурье, дифференциального и интегрального исчислений, методов решения экстремальных задач, математической статистики и численного моделирования.

Достоверность основных теоретических положений подтверждается сопоставлением расчетных и экспериментально определенных электрических параметров, а также результатами испытаний серии систем генерирования, технические задания на проектирование отдельных агрегатов которых сформулированы с использованием предлагаемых методов.

Научная новизна

1. Выявлен изоморфизм 4-мерных пространственных векторов и временных функций токов и напряжений пространства Ь2[0,271] нелинейной одноконтурной электрической цепи. На основе геометрических аналогий предложена и развита концепция анализа одно - и мношконтурных электрических цепей с вентилями при питании от несинусоидальных источников электрической энергии с использованием действующих значений электрических величин. Данное обобщение раскрывает множественность форм описания электрических процессов, включая энергообменные, позволяет формализовать процедуру синтеза физически обоснованных способов разложения полной мощности и синтезировать критерии минимизации отдельных её компонент и поиска алгоритмов управления вентилями.

2. Предложена тензорная трактовка основных законов электрических цепей в 4-мерном пространстве с использованием действующих значений токов и напряжений, введены понятия тензоров различного типа сопротивлений, определены их компоненты и правила преобразования при изменении системы координат и преобразованиях цепи. Предложен аналог символического метода описания электрических величин с использованием алгебры кватернионов. На основе данных представлений выявлен алгоритм определения взаимосвязи действующих значений токов и напряжений электрической цепи с вентилями и способ построения векторных диаграмм в 2-, 3- и 4-мерных пространствах, что позволяет в ряде случаев получить замкнутые аналитические выражения для определения интегральных параметров и энергетических характеристик.

3. Введено понятие изображающего обобщенного вектора 3-фазной нелинейной электрической цепи с вентилями в 8-мерном пространстве с использованием алгебры октав. Показана содержательность и конструктивность данного представления для анализа симметричных и несимметричных режимов работы цепи, что подтверждено разработанным методом определения эквивалентных составляющих полной мощности трехфазной нелинейной цепи.

4. Разработан метод анализа электромагнитных процессов во временной и частотных областях электромеханических систем "СГ-ВП ", основанный на методе переключающих функций, сформированных для производных тока во входных цепях преобразователя, методе быстрого преобразования Фурье и методе симметричных составляющих. С помощью данного метода и методов обобщенного векторного представления проведен анализ энергообменных процессов в системах "МЭГ-ВП", что позволило выявить их основные закономерности и дать им количественную оценку.

5. Проведен анализ электромагнитных процессов в системах "МЭГ-УВ", "МЭГ-НПЧ с ЕК", "МЭГ-УВ-АИН " при переменной скорости вращения вала генератора и работе преобразователя на сеть постоянного или переменного тока. Определены ранее неизвестные режимы работы выпрямителя и НПЧ с ЕК, обусловленные спецификой электромагнитных процессов в генераторе при переменной скорости вращения, выявлены условия их существования и определено влияние на величину и качественные показатели генерируемой мощности и энергетические характеристики системы.

6. Обоснована энергетическая эффективность принципа модульного построения систем генерирования электрической энергии для ветроэнергетических установок средней и большой мощности при переменной скорости вращения вала ветровой турбины. Выдвинута и обоснована концепция модульного построения автономных инверторов напряжения для систем генерирования электрической энергии, позво-" ляющая повысить качество генерируемой энергии и улучшить энергетические показатели схемы за счет повышения эквивалентной частоты пульсаций и уменьшения их величины во входных и выходных токах системы.

Основные положения, защищаемые автором

1. Концепцию представления электрических величин нелинейных электрических цепей с вентилями в установившемся режиме при питании от несинусоидалъных источников электрической энергии с помощью 4-мерных пространственных векторов; тензорную и кватернионную трактовку основных законов электрических цепей с использованием действующих значений токов и напряжений и способы их записи в различных координатных системах.

2. Способ векторного и операторного представления в Я4 полной и неактивной мощностей нелинейной электрической цепи с вентилями и формы записи условий энергетического баланса цепи с их использованием. Способы определения компонент векторов и операторов мощности и правила их преобразований при изменении системы координат и преобразованиях цепи.

3. Метод изображающего обобщенного вектора в пространстве октав для анализа энергетических процессов в трехфазных нелинейных электрических цепях с вентилями при питании от несинусоидальных источников электрической энергии в симметричных и несимметричных режимах.

4. Метод анализа электромагнитных процессов в системах "СГ-ВП" и результаты исследований электромагнитных процессов во временной и частотных областях в системах "МЭГ-ВП".

5. Результаты исследований энергетических процессов в трех типах систем генерирования: "МЭГ-УВП", "МЭ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН".

6. Синтезированные и использованные в реальных разработках законы управления выпрямителями, непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией и автономными инверторами напряжения при работе в составе систем генерирования электрической энергии в автономных режимах и параллельно с сетью.

7. Результаты синтеза основных параметров систем генерирования переменного тока тала "МЭ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН" для ЛА и ВЭУ.

Практическая ценность работы

1. Предложенная концепция и разработанные на её основе методы обобщенного векторного описания энергетических процессов с использованием действующих значений токов и напряжений позволили получить ряд замкнутых аналитических соотношений для расчета основных интегральных параметров и энергетических характеристик синхронного генератора и вентильных преобразователей, что является основой инженерной методики выбора варианта структуры СГЭЭ.

2. Разработанный метод анализа электромагнитных процессов в системах "МЭГ-ВП", проведенные расчеты величин потокосцеплений, токов и напряжений

структурных элементов системы, а также показателей их качества, определенные параметры элементов эквивалентных по действующим значениям схем замещения доя различных режимов работы трех типов систем генерирования являются основой методики расчета основных электрических параметров элементов СГЭЭ постоянного и переменного тока.

3. На основании предложенных критериев определены рациональные диапазоны изменения скорости вращения вала синхронного генератора для систем генерирования постоянного и переменного тока на базе схем "МЭГ-УВ", "МЭГ-УВ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН".

4. Предложенный критерий минимизации величины неактивной мощности и активных потерь для систем генерирования в одно- и в многомодульном вариантах и результаты синтеза основных системных параметров предназначены для использования в процессе проектирования на стадии формирования технических требований к отдельным агрегатам систем генерирования переменного и постоянного тока для летательных аппаратов и ветроэнергетических установок средней и большой мощности.

5. Разработанные законы управления выпрямителями, непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией и автономными инверторами напряжения в составе систем генерирования типа "МЭГ-ВП" обеспечивают повышение качества генерируемой электрической энергии как в режимах автономной работы, так и в режиме параллельной работы с сетью, минимизируют величину неактивной мощности в сечении нагрузки преобразователя, тем самым повышая эффективность процесса преобразования электрической энергии.

6. Рассмотренные принципы построения, критерии и законы управления нашли применение в разработанных впервые системах генерирования электрической энергии на базе магнитоэлектрического генератора для летательных аппаратов специального назначения и ветроэнергетических установок.

7. Ряд положений разработанной теории использованы в учебном процессе.

Реализация результатов работы

На различных этапах работы были получены следующие практические результаты:

1. Совместно с АКБ ".Якорь" (г. Москва) разработана, изготовлена и испытана серия систем генерирования переменного тока стабильной частоты для летательных аппаратов по схеме "МЭГ-НПЧ с ЕК" типа СГ - 30/45, СГ - 60/90, СГ- 120/150 соответственно мощностью 45,90 и 150 кВА.

2. Совместно с АКБ "Якорь" разработаны, изготовлены и испытаны системы генерирования постоянного тока с напряжениями 27 В и 270 В по схеме "МЭГ - УВ" для малых летательных аппаратов, а также мощных систем электроснабжения постоянного тока для "полностью электрического самолета".

3. Совместно с АКБ "Якорь" разработана, изготовлена и испытана система генерирования мощностью 1 кВт (СГ1-ВЧ) с промежуточным звеном высокой частоты по схеме "магнитоэлектрический генератор - выпрямитель - высокочастотный транзисторный повышающий стабилизатор постоянного напряжения - автономный инвертор напряжения - выпрямитель" для малых самолетов.

4. Совместно с АКБ "Якорь" разработан интегральный вариант исполнения системы генерирования типа "МЭГ-НПЧ с ЕК", включая аппаратуру управления; разра-

ботаны, изготовлены и испытаны гибридные интегральные схемы, реализующие предложенные законы управления.

5. Разработаны и внедрены в состав САПР "ЭЛЕКТРО" АКБ "Якорь" программы расчета непосредственных преобразователей частоты и выпрямителей в составе систем "МЭГ-ВП".

6. Совместно с АКБ "Якорь", НИИ СЭТМ, СИБсташсоэлектропрнвод (г. Новосибирск) и з-д Гидроприбор (г. Феодосия) разработаны, изготовлены и испытаны системы генерирования типа "МЭГ-НПЧ с ЕК" для ветроэнергетических установок ВЭУ "Радуга-250" и "Радуга-1" (Разработчик МКБ "Радуга" г. Дубна) соответствешю мощностью 250 и 1000 кВт.

7. Совместно с НИИ СЭТМ разработана, изготовлена и испытана система генерирования по схеме "МЭГ-НПЧ с ЕК" мощностью 5 кВт для ВЭУ-5 (Разработчик АНГГК "Крыло" г. Омск).

8. Разработан, изготовлен и испытан непосредственный преобразователь частоты для системы генерирования СГ-3.0-1, спроектированной по схеме "синхронный генератор с электромагнитным возбуждением - НПЧ с ЕК", предназначенной для ВЭУ мощностью 3 кВт (Разработчик Гидропроект г. Москва).

9. Совместно с АО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск) разработан, изготовлен и испытан бесперебойный источник питания мощностью 17 кВА на базе автономного инвертора напряжения на ГСВТ модулях. Функционирует в составе ВЭУ в погранвойсках РФ.

10. Разработаны устройства, обеспечивающие режим параллельной работы с сетью, системы генерирования электрической энергии мощностью 10 кВт, спроектированные по схеме "МЭГ - В - повышающий стабилизатор напряжения (ЮВТ) - АМН (ГСВТ)" для ВЭУ мощностью 10 кВт (Разработчики ВЭУ. и системы генерирования АО "ЭЛМАТРОН" и "СИБИРЬ МЕХАТРОЫИКА" г. Новосибирск).

Основные научные результаты использованы в учебных курсах "Спецглавы преобразовательной техники", "Машиновентильные системы" и частично отражены в учебных пособиях:

• "Энергетические характеристики нелинейных электрических цепей с вентилями. Геометрические аналогии". -Новосибирск: НГТУ, 1998. (Объем 10 печатных листов).

• Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией для электромеханических систем - Новосибирск: НГТУ, 1997. - Ч. 1. (Объем 4 печатных листа).

• Машинный расчет и анализ электронных схем. - Новосибирск: НГТУ, 1992. (Объем 3 печатных листа).

Апробация работы

Основные материалы работы были представлены:

на Всесоюзных НТК по преобразовательной технике в г. Киеве (1975, 1979, 1983), Всесоюзной НТК "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами" (г. Москва, 1989 г.), Всесоюзном совещании по проблемам преобразовательной техники (г. Таллин, 1982 г.), НТК по электроприводу переменного тока (г. Свердловск (Екатеринбург) 1975, 1985, 1995, 1998), НТК с международным участием "Проблемы электротехники" (г. Новосибирск, 1993 г.), заседании "Круглого

стола" Научного совета по проблеме "Научные основы электрофизики электроэнергетики" отделения физико-технических проблем энергетики АН СССР (г. Рига, 1991 г.), Всесоюзном совещании по проблемам автономных электромеханических систем (г. Севастополь 1990 г.), МНТК "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (г. Новосибирск 1992, 1994, 1996, 1998 гг.) НТК по электрооборудованию (г. Комсомольск - на - Амуре 1989 г.), МНТК по информатике и проблемам телекоммуникаций (г. Новосибирск 1995 г.), третьем Сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ - 98) в г. Новосибирске и ряде других конференций и совещаний.

Основные результаты работы отражены в 108 печатных работах, в том числе в 44 тезисах и докладах, 15 авторских свидетельств и в патенте, в трех учебных пособиях.

Струкнгура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка литературы из 420 наименований и приложений, содержащих фотографии и осциллограммы, протоколы испытаний систем, актов внедрения. Основная часть диссертации содержит 300 страниц текста, 276 страниц рисунков и таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационных исследований, приводится аналитический обзор и классификация систем генерирования для различного вида автономных объектов, сформулированы цель работы и решаемые задачи, представлены основные положения, выносимые на защиты.

Первый раздел содержит девять глав и посвящен общим вопросам анализа энергетических характеристик нелинейных электрических цепей с вентилями. В основу анализа различных систем генерирования и критериев их сопоставления положен энергетический принцип, где оценка систем, в частности, производится и по такой расчетной величине, как невязки между полной и активной мощностями, которая по Мге трактуется как неактивная (реактивная) мощность цепи с несинусоидальными токами и напряжениями, её модуль определяется соотношением

(^л/б7^?1. (1)

При анализе энергетических характеристик систем используется концепция описания нелинейных электрических цепей с вентилями посредством действующих значений токов и напряжений, что обусловлено сложностью исследуемых систем. В основу исследований положен выявленный изоморфизм 4-мерных векторов в пространстве Я4 и временных функций токов и напряжений одноконтурной электрической цепи с вентилями при периодическом несинусоидальном воздействии, представленных в гильбертовом пространстве [^[ОДтх]. Данный подход иллюстрируется на примере анализа схемы нелинейного электрического осциллятора с идеальными вентилями (рис. 1 ,а). В качестве базиса пространства используется в общем случае линейная комбинация нормированных напряжений цепи, мгновенные значения которых приведены на (рис. 1 ,б).

Рис. 1

Си

Рис. 2

На рис.2 показано пространственное положение векторов напряжений и токов в двух подпространствах. Временные функции, с которыми ассоциированы орты 4-мерного базиса, удовлетворяют следующим соотношениям:

где Ч(,9) = р(^)с)^ = ис(^), я'(^) = ик(^), = иь(^),

Причем

= 1, (е1(5),е2(5)) = 0,(е1(19)>е,(Л))=0,(е2(^),е3(-9)) = 0;

(3)

(е2 (5),е4(&)) = со$(<р), (в,(&),е4 (3)) = соз((у); к = 1,2,3,4,

где (. , .) - операции вычисления нормы функции и скалярного произведения двух функций, определенные в Ь2[0,2тг].

В первой главе рассматривается обобщенный 4-мерный координатный базис, орты которого являются линейной комбинацией единичных векторов соответствующих напряжений цепи. Вводятся основные понятия и определения, дается трактовка законов Кирхгофа и компонентных уравнений элементов цепи, определяются основные преобразования.

Учитывая неортогональносгь, а в некоторых случаях криволинейносгь координатного базиса, а также многомерность пространства, для описания использовался аппарат тензорного анализа (токи и напряжения трактуются как тензоры первого ранга). По необходимости в рассмотрение введен метрический тензор, его компоненты при постоянном угле регулирования вентилей являются постоянными величинами, а при переменном изменяются от точки к точке пространства Правила определения его компонент и их преобразования при изменении системы координат с помощью линейного преобразования Т представлены соотношениями (4)

О соб(^)

О

0

1

соэ^)

0

соз(р) соз(у)

1

(4)

1кз = г!к1^и=(ёок,ёо5);^ =(£ЬГ-Векторное представления позволило записать, используя модули электрических величин, законы Кирхгофа. Так, соотношение (5) иллюстрирует формы записи второго закона Кирхгофа (ЗНК) как через ковариантные и кошравариашные компоненты напряжений (ик,ик), такие помощью введенных тензоров сопротивлений элементов цепи (Х^, Хк|)

через компоненты тока (I ¡[¡)

ёвх = йк + иь + йс + йу =

= (Шк + 0ьк + иск + Ш )ёок = (Шк + иьк + иск + 1>к)ёок

(5)

= (К^ + Хьк] + Хсу + Хук-')Т]ёок = (Ку + Хьк] + Хск} + Хук])1 'ёо

здесь компоненты напряжений и токов представлены через составляющие в обобщенном базисе и определяются посредством действующих значений.

Напряжения цепи можно представить в виде векторной суммы "активного" напряжения (Па), направление которого совпадает с вектором тока, и "неактивного" ("реактивного") напряжения (йр ), ортогонального току. Сложная структура неактивного напряжения позволила ввести несколько достаточно конструктивных способов его определения, которые используются в анализе систем генерирования. Так, например, соотношение (6) определяет компоненты этого напряжения и ЗНК посредством тензора реактивного напряжения с компонентами шЧ3 или цр^, который представляет собой кососим-метрический тензор второго ранга, равный векторному произведению тензора входной ЭДС, и нормированного тензора тока (Ы)

ирг-евх -ег-евх

' • еГ = |евх,ё1| ир^ = Ор' =[ир1'],§1].; 0Р| =[ир1и,ё'1]);

евх, • еь - еВх: • еь = евх

евхк = иак +ирк; ёвхк :

иак+ирк.

Используя определение скалярного произведения в неоргогональной системе координат, несложно установить алгоритмы определения взаимосвязи между действующими значениями напряжений элементов цепи и её входной ЭДС

(Е)2 =(§вх,§»х) = |1вх|2 =икик = &ки|и" =1*0^,

здесь 0к = 0як + 0ьк + 0ск + 0ук; 0к = 0як + Оц + 0ск + 0ук.

В 4-мерном пространстве рассмотрены различные формы представления и расчета полной мощности и её компонент. Так, например, при векторной трактовке названные мощности и уравнения баланса мощностей цепи записываются следующим образом:

ем = 8кёок = 8кёок,

Р = Р ■ Й; Р = (§„,Т) = Ткик = ?5кТ50к = * 1,ик;

0 =

• Ир = дКёок = сзкеок; <3" = | * II • 1>К, ок =

•ирк;

5 Б 5

Весьма содержательной является форма представления мощности в виде тензора второго ранга, равного внешнему произведению тензора тока цепи на соответствующий тензор напряжения, данное представление конструктивно при анализе несимметричных режимов работы многофазных электрических цепей с вентилями и при определении эквивалентных мощностей параллельно включенных цепей. Выражения, определяющие этот способ описания и баланс мощностей при таком представлении, приведены в соотношении (7).

§1 = Й® Т;Р1 = 'ак®Т;О1 = Вр1Е)Т;01ь = В;1®Т;0ь = 'ау®Т;0к = Вс®Т; (7) = +<21 = рч++фь + сне.

Первый скаляр тензора полной мощности цепи (81) определяет модуль активной мощности, т.е.Тг(151) = Р, модули неактивных мощностей определяются посредством внутреннего произведения с нормированным тензором тока.

В работе показано, что независимо от способа представления мощностей все известные компоненты неактивной мощности, определенные в пространстве Ь^ОДя], вычисляются как проекции вектора полной мощности или компоненты тензора полной мощности в различных координатных базисах. Данные системы координат в работе определены и найдены необходимые преобразования, осуществляющие переход в них. Так, в частности, преобразовшше ТЬ позволяет ввести координатный базис Гильберта и определить известные мощности сдвига и искажений. С помощью преобразований Т<] и П, являющихся в некотором смысле нормированньми операторами дифференцирования и интегрирования в пространстве Л4, можно определить также известные мощности 0>2 и <33. Общий принцип определения парциальных составляющих полной мощности позволяет вводить новые, физически обоснованные координатные системы и определять алгоритмы нахождения компонент.

Многообразие подходов в представлении неактивной мощности лишний раз подчеркивает сложность проблемы - построение общей теории анализа нелинейных электрических цепей с вентилями.

Обобщенный векторный подход позволяет сформулировать две известные формы записи (мультипликативную и аддитивную) показателей качества, расширив их разложение. Кроме этого, с его помощью формализуется процедура формирования критериев параметрического синтеза и синтеза законов управления вентильным преобразователем в статическом режиме.

В двух последующих главах рассматриваются конкретные координатные базисы, а именно ортогональный (рис. 3) и косоугольный естественный для цепи (рис. 2).

Рис.3

Представление в ортогональной системе координат позволяет избежать введения взаимного базиса, что значительно упрощает математическое описание и создает возможность построения привычных векторных диаграмм. Временные функции, определяющие орты базиса, за исключением последней, определяются соотношением (2), а четвертая координата представляет собой линейную комбинацию единичных векторов заряда, производной тока и напряжения на нелинейном элементе.

В данной системе координат найдены аналитические формы представления компонент всех тензорных величин и введенных преобразований. Так модуль входной ЭДС связан с действующими значениями напряжений цепи, а также активной и реактивной составляющими соотношением вица

(ё„,ёвх) = Е2 = и«2 + 1к2 + ис2 + IV + 2исиь ■ соз(р) - 2иЛЬ • соб(</) = Ца2 + иР2. Тензоры сопротивлений элементов можно записать с помощью 4-мерных ан&чогов спиновых матриц Паули (е1н-е4), их даадное представление привод ится в соотношении (8)

еЦ = ¿в5о, ® ео^ = (4 + ® ёо,,

............(о)

е\ = (<$,«, + ® ёоя = («У» + ^3)ео, ®

здесь где 5Ц, - символы Кронекера второго и четвертого рангов. Тензоры элементов цепи определяются следующим образом:

К=И-е1; Хь = ^-е2; ХУ = -ХУЕЗ; Хс = Хс ■ [соэ(^)е2 + соб( ^)еЗ + соз(у)е4].

Введенные таким образом величины используются при свертывании параллельных ветвей. Форма записи ЗНК через компонентные уравнения принимает вид

е«х| = г^ = + Х^ + Х^ + Хс^. Вектор полной мощности цепи определяется соотношением

§ = Рёо, + <32ёо2 + С>3ёо3 +Р4ёо„, где(32, <3Э, <34 - проекции вектора полной мощности на ортогональные оси, определяются действующими значениями напряжений элементов цепи и тока

(52 = 1[иь + ис ■ соб(^)] , (2з = 1[иС • соб(^) - Ш], (}4 = Шс ■ соз(/). Все составляющие мощности могут быть получены с помощью тензоров сопротивлений элементов схемы. Тензор полной мощности в ортогональных осях с' помощью диадных произведений можно записать как

= Р - ёо, ® ёО| +<3, -ёо2 ® ёо, + <33 -ёо3 ® ёо, + <34 -ёо4 ® ёо,.

Кососимметрический координатный базис интересен в методическом отношении, так как тензорное представление мощностей в этом случае, несмотря на сложность записи и неоргогональносгь, наиболее содержательно, в нем находят отражение большее число известных компонент полной мощности. Анализ цепи в этом базисе позволил предложить обобщенный интегральный критерий степени искажения пространства схемы, используя детерминант метрического тензора о = , математически эта величина равна объему элементарного 4-мерного параллелепипеда, построенного на основных базисных векторах, очевидно для синусоидальных токов и напряжений она равна нулю. Этот показатель интересен тем, что несет в себе информацию о степени отклонения от синусоидальности как тока, так и напряжения, поэтому может использоваться для экспресс-оценки отличия характера электромагнитных процессов от синусоидальных.

Стремление упростить форму математического описания элеюрической цепи в многомерном пространстве привели к необходимости разработки аналога символического метода с использованием ггатеркомплексных чисел. В частности, для однофазных электрических цепей использовалась алгебра кватернионов. Форма записи кватернионов токов и напряжений, а также ЗНК для принятой ориентации векторов в схеме будет иметь вид

Г г соэСр)

ис = ис-1

т "1" 1 " 0"

= 1- о_ ; и» = Ш ■ 0 ; ш = и^ ■ 0

Свх = Ш + 11ь + и» + ис = и а + ир =

Ш + г'ОА + ис С05(>)) 1

ш + ис-с05(^) + !исс05(х)]' "

здесь г - один из 4-х специальных кватернионов, причем г = у/-1.

Алгебра кватернионов является удвоенной алгеброй комплексных чисел. Операции с электрическими величинами здесь практически аналогичны символическому методу с той лишь разницей, что они превращаются в комплексные векторы, а сопротивления становятся комплексными матрицами второго порядка и определяются посредством стандартных спиновых матриц Паулн.

Кватернион полной мощности определяется как кватернионное произведение кватернионов тока и напряжения (аналогичной операции в R4 не существует). При этом кватернион активной мощности равен действительной части, а кватернион неактивной мощности - мнимой часта кватерниона полной мощности

Ur + ¡(Ul + Uc ■ cos(ío)) ■ Uv + Uc • cos(y/) + i Uc • cos(/) í(Ul + Uc cos(<p))

S = евх* i = ¡ili ■ евх = P + Q = I

P = ur*í = Re(S) =

,Q = up*í = Im(S) = I

- Uv + Uc • cos(y/) + ¿Uc cos(y)

В пространстве кватернионов не составляет труда ввести операторы Гильберта и все ранее введенные.

Известно, что при анализе электрической цепи с вентилями задача при определенных допущениях может быть сведена к рассмотрению линейной цепи, возбуждаемой несинусоидальным источником электрической энергии. По этой причине в работе уделено особое внимание анализу линейной элеетрической цепи с несинусоидальными источниками ЭДС. В этом случае пространство цепи становится 3-мерным (рис.4) и в 7-й главе диссертации по аналогии с предыдущими разделами определяются тензоры токов, напряжений, сопротивлений и мощностей.

В связи с тем, что кватернионное представлении в данном случае является избыточным, для создания аналога символического метода использовано известное в общей теории поля представление векго-

Рис.4

ров с помощью комплексных эрмитовых матриц 2-го порядка.

Евхн = Urh + Ulh + Uch = Ur • Si + [Ul + Uc • cos(^>)] • S2 + Uc • sin((») • S3 =

Uc • sin(<p) Ur + г • [Ul + Uc • cos(<p)]

Ur - / • [Ul + Uc ■ cos(#>)] - Uc • sin(p)

здесь 81, Бг, Бз - спиновые матрицы Паули. При таком описании аналогичным образом определяется представление мощностей, а также появляется возможность введения преобразований координат, обеспечивающее вычисление всех известных компонент полной мощности. Однако данный метод обладает рядом ограничений, самым существенным из них является отсутствие определения скалярного произведения.

В 8-й главе рассмотрению подлежат нелинейные трехфазные электрические цепи, содержащие вентили (рис.5). Предварительно анализируется симметричный режим цепи. С помощью введенного преобразования ТЬ положение векторов токов и напряжений всех фаз определим в координатном базисе, например, фазы А 1а = I; 1в = ТЬ • I; 1с = ТЬ'-1; иял = ия; и5в = ТЬ • иэ; ийс = ТЬ' -Т^; З=Я,Ь,С,У,

здесь I, Ш - матрицы - столбцы (1x4) координат вектора тока и напряжений элементов цепи в собственном ортогональном базисе.

В этом случае можно ввести, пользуясь только пространственными координатами токов и напряжений, понятие изображающих обобщенных векторов в трехфазной нелинейной цепи, положение которых определится в I 8-мерном пространстве. С целью упрощения математического представления введенных векторов используется

Рис.5

а = ехр

и^л + иэв • а + иэс • а'

э = я, ь,

удвоенная алгебра кватернионов, т.е. алгебра октав. Форма записи октавы имеет вид

£, = г! + г2-е,

где г\, г2 - кватернионы, ае- специальная октава, причем е2 = -I. Базисом алгебры октав являются восемь специальных октав, удовлетворяющих известным соотношениям. Для формирования изображающих векторов введен по аналогии с линейными цепями оператор вращения а, который определяется посредством октавы е

г2я \ (2я\ (2л)

Алгоритмы формирования обобщенных изображающих векторов тока и напряжений выглядят следующим образом:

. 2 ,. . . г\ 2 I = — • 1а + 1в • а + 1с • а : ив = — ■ 3 \ > 3

Форма записи данных соотношений аналогична общепринятой при введении изображающих векторов в линейных трехфазных цепях, разница заключается в том, что фигурирующие здесь токи и напряжения являются кватернионами, т.е. в конечном счете 4-мерными векторами. В пространстве октав возможно формальное выделение аналогов разложения изображающих векторов на "а-Р" составляющие ' = и5 = из„ -е .

Октава полной мощности цели в этом случае определился как результат произведения октавы тока на октаву соответствующего напряжения; при этом октава напряжения цепи может быть представлена в виде суммы октав "активной" и "реактивной", тогда Б = ¡*е; Р = 1*иа; (2 = г*ир.

Определенные октавы мощностей позволяют вычислить стандартные компоненты мощности симметричной 3-фазной нелинейной цепи

3 3 , 3 /,. ; Л Л 3

84-1

Р =

И = ^ (¡,е) = --((^,еа) + (1/?,е,)); <2 = |.

2 " "' 2 2 2 4 " р р ' 2 Для анализа несимметричных режимов данной цепи использован метод симметричной составляющей в пространстве октав, где все электрические величины представляются в виде сумм симметричных составляющих и нулевой последовательности.

В форме октав эта запись ничем не отличается от классического метода Используя такое представление и тензорную трактовку мощностей, удалось получить достаточно общее выражение для определения компонент мощности трехфазной нелинейной электрической цепи при возбуждении от несинусоидального источника

Ы н ||Е0| ,т , т

О 0 1о

S't = 3•e'-(i')' ; Q't = 3-|е'-(Г)' -i' (e')1

S2=(P)2+(Qc)2+(QH)2;

рЛ.

2

е«

Qc = ;

"II)2 + (IMi)2 + (^2 ■ ||Eo]|)2]■ (л/2 • ||lo||)2 +(V2 .||Eo||)2 .(¡i|l)2

здесь ||1|, ||1о|| - модули октав симметричной составляющей и нулевой последовательности токов цепи; ¡Ео|, |]елк[|, ¡ернЦ - модули составляющих октавы входных ЭДС, соответственно нулевая последовательность, активная и реактивная компоненты симметричной составляющей; Ос, Он - компоненты неактивной мощности, соответственно симметричная и несимметричная составляющие.

В следующей 9-й главе диссертации рассматривается геометрическая интерпретация различных форм представления показателей качества. В частности, показано, что мультипликативные составляющие коэффициента мощности могут быть определены различным образом в зависимости от выбранной системы координат (рассмотрено три вида разложения с использованием преобразований ТЬ, Тс1 и Т1), но в любом случае они могут трактоваться как косинусы углов вектора полной мощности, связанных с обобщенными сферическими системами координат. На рис.6 в качестве примера приведена векторная диаграмма мощностей для линейной однофазной цепи, возбуждаемой несинусоидальным источником ЭДС. Коэффициент мощности данной цепи в сечении входной ЭДС определяется соотношением вида км = | Р И/]] §| = соъ(ф) ■ втМ = со^) • со8(£) .

Аддитивные составляющие показателей качества представляют собой координаты нормированного вектора полной мощности в 4-мерном пространстве и их форма записи зависит от выбранной ориентации координатных осей. В этой главе показано, что при минимизации неактивной мощности, потребляемой от источника питания, предпочтительно использовать разложение мощностей в 4-мерном ортогональном координатном базисе, связанном с естественными напряжениями цепи. В этом случае обеспечивается максимальное значение коэффициента мощности при максимальной активной мощности в нагрузке. Полученные таким образом условия минимизации неактивной мощности по форме записи соответствуют условиям обобщенного резонанса, известным в теории нелинейных колебаний для математического маятника, возбуждаемого периодической негармонической силой.

Рис.6

Последняя, 10-я глава первого раздела посвящена алгоритмам преобразования параллельно соединенных нелинейных электрических цепей. Целью данных исследований являлось определение эквивалентных по действующим значениям схем замещения, а также компонент полной мощности через мощности каждой из цепей. Рассмотрено несколько алгоритмов преобразования с полными и свернутыми пространствами неактивных напряжений. Выявлен тип преобразований, позволяющий произвести декомпозицию неактивных элементов эквивалентной цепи на ортогональные составляющие. В работе предложен приближенный метод определения эквивалентной цепи и дана оценка точности расчета, что на примере двух параллельных цепей отражено соотношениями (9)

Z = [zr1 + Z2~'J"'; + (9)

здесь 6 - относительная ошибка преобразования; |gljj|> ¡g2|j| - детерминанты метрических тензоров пространств цепей.

Предложенный в данном разделе математический аппарат представляет способ описания энергетических процессов в сложных нелинейных электрических цепях с вентилями, который позволяет найти аналитически взаимосвязь между действующими значениями входного источника электрической энергии и напряжениями или токами цепи, определить способы представления компонент неактивной мощности в смысле Frize, выявить среди них оптимальный с точки зрения построения критериев минимизации полной мощности в сечении источника питания, ввести алгоритмы преобразования цепей и формирования эквивалентных по модулям электрических величин схем замещения. Данный метод, в основе которого лежит использование описания схем с помощью действующих значений токов и напряжений, а также их пространственного расположения в 4-мерном пространстве, назван методом обобщенного пространственного векторного представления и положен в основу анализа и сопоставления различных вариантов по-строетм СГЭЭ для ветроэнергетики и подвижных автономных объектов.

Второй раздел диссертации состоит из 13-ти глав и посвящен анализу электромагнитных процессов в электромеханических системах "синхронный генератор - вентильный преобразователь". Рассмотрению подлежат структуры, обеспечивающие все возможные режимы работы систем "СГ-ВГГ, а именно: режимы автономной и параллельной работы с сетью, режимы элскгростартерного запуска и элеюрического торможения. Анализ систем проводится в режимах генерирования электрической энергии. Разработанные математические модели и методы анализа носят общий характер и применимы для всего класса систем "СГ-ВП", конкретные расчеты и полученные результаты относятся к системам на базе синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов, т.е. к системам "МЭГ - ВП".

В 1-й главе раздела обосновывается обобщенная математическая модель системы и предлагается метод исследований. В частности, предложена схемная модель m - фазного МЭГ в естественных координатах при переменной скорости вращения вала и учитывающая наличие демпферных контуров. Данная модель может применяться во всех открытых пакетах программ автоматизированного схемотехнического моделирования электронных схем. Для аналитических расчетов предложена упрощенная модель, где в качестве допущений, в частности, исцользуегся теорема о постоянстве потокосцеплений. Разработанный метод анализа системы в установившихся режимах как го временной, так и в частотных областях базируется на переключающих функциях, полученных относительно производ-

ных токов, на быстром преобразовании Фурье, методе симметричных составляющих и методе обобщенных векторов в пространствах Я4, кватернионов и октав.

Исследуются следующие виды систем: "МЭГ - УВ", "МЭГ - НПЧ с ЕК", "МЭГ - УВ - АИН". Анализ электромагнитных процессов производится при переменной скорости вращения вала СГ и при параллельной работе преобразователя с сетью постоянного или переменного тока.

Целью анализа является определение зависимости генерируемой мощности, а также погокосцеплений, токов и напряжений элементов систем от параметров СГ и ВП при переменной скорости вращения вала, исследование энергообменных процессов между генератором и вентильным преобразователем, между вентильным преобразователем и нагрузкой, а также сопоставление различных вариантов построения системы.

В следующих 5-"ш главах диссертации рассматриваются системы типа "МЭГ - УВ", в частности, исследуются структуры на базе двухпслупериодных нулевых и мостовых, 3-фазных нулевых, 6-фазных нулевых и 3-фазных мостовых схем выпрямления. Необходимость рассмотрения систем на базе УВ вызвана тем, что данные структуры используются при построении систем генерирования постоянного тока, без результатов их исследований невозможно рассмотрение режимов работы СГЭЭ на базе НПЧ с ЕК и кроме эггош данный элемент определяет электромагнитные процессы в СГ в системах типа "МЭГ - УВ - АИН". Особенностью рассматриваемых схем выпрямления является то, что дроссель фильтра из цепи "выпрямленного" тока перенесен в цепь переменного тока Такое построение систем при высоких частотах напряжения СГ и, что самое главное, при широком диапазоне её изменения в системе с МЭГ создает следующие преимущества: уменьшается величина обратного напряжения на вешилях и степень её зависимости сгг рабочего диапазона скоростей вращения вала; снижаются требования к динамическим параметрам тиристоров; повышается быстродействие системы и её устойчивость к аварийным режимам работы; уменьшается зависимость качественных показателей генерируемой энергии от её величины и скорости вращения и др. Введение дросселя в цепь переменного тока приводит к тому, что ток СГ имеет конечную производную на всем интервале его протекания, вследствие чего появляется необходимость учета электромагнитной связи между фазами генератора не только на коммутационном интервале, но и на всем периоде напряжения СГ.

Структура всех пяти глав одинакова. Для каждой из схем определяются возможные режимы работы, условия и границы их существования. Далее, для каждого из режимов рассчитываются потокосцепления, токи и напряжения СГ и ВП во временной и частотных областях, а также, используя геометрические аналогии (метод пространственного обобщенного вектора), синтезируются эквивалентные по действующим значениям электрические схемы замещения входной цепи ВП, определяются величина и качественные характеристики генерируемой мощности, а также полная мощность в сечении СГ. Наличие электромагнитной связи между фазами СГ и переменная скорость вращения вала приводят к появлению множества режимов работы ВП. Так, например, в системе с 6-фазной нулевой схемой выпрямления выявлена возможность существования одиннадцати режимов и семи подрежимов в зависимости от скорости вращения вала СГ и соотношения между индуктивным сопротивлением внешнего дросселя и реактансами генератора, их различие заключается в количестве работающих вентилей на временном интервале 2 я/т. Подрежим (в нашей классификации) представляет собой режим, существующий в весьма малом диапазоне скоростей вращения. Характер изменения мощности

с ростом скорости вращения в значительной степени зависит от вида режима. Определяющее влияние на их количество и, как следствие, на энергетические показатели оказывает наличие нулевой последовательности в токах синхронной машины; в системе с трехфазным мостовым выпрямителем удалось установить только три режима и один подрежим. Физически электромагнитные связи между фазами СГ оказывают влияние на процессы в УВ через угол вынужденного "зажигания" (у/) и длительность протекания тока через вентили (Д). На рис.7 для 6-фазной нулевой схемы приводится зависимость этих величин от скорости вращения (п*) для пяти наиболее важных режимов. В качестве параметра на данном рисунке приведена величина я = т Ьг Дц' + Ц'), где индуктивность внешнего дросселя.

Указанные выше факторы, а также наличие дросселя во входной цепи СГ приводят к изменениям формы мгновенных значений токов и напряжений по сравнению с традиционными режимами с дросселем в цепи выпрямленного тока Так в схемах без нулевой последовательности в токе СГ напряжение 4 генератора имеет существенные нелинейные искажения, при этом фазный ток генератора 2 практически синусоидален (рис.8), причем при q = 0 напряжение СГ становится равным напряжению на входе ВП и приобретает

форму прямоугольных импульсов (рис.8

, -2

Для всех режимов и подрежимов в перечисленных схемах определена зависимость о 2 4 б 8 генерируемой мощности и качественные ха- Рис. 8 ракюристики тока в нагрузке при изменении

скорости вращения, величины я и угла регулирования а. На характер изменения генерируемой мощности с увеличением п* влияет тип схемы ВП и величина ^ При малых значениях ^ когда влияние электромагнитных связей велико на процессы в системе, происходит уменьшение уровня генерируемой мощности й снижается темп её нарастания с увеличением скорости вращения. В работе определены диапазоны скоростей вращения вала СГ,

в которых сохраняется заданный темп увеличения мощности. Так, рис. 9 иллюстрирует алгоритм данного вычисления для 3-фазной мостовой схемы при отсутствии внешнего дросселя (q=0). Используя метод пространственных векторов, удалось получить ряд

важных замкнутых по форме записи аналитических соотношений, связывающих параметры генератора с величиной генерируемой мощности. Для этого использовались, в частности, векторные диаграммы. На рис.10 показана такая диаграмма, построенная для действующих значений токов и напряжений во входной цепи одной фазы СГ при работе на мостовой УВ.

Для всех схем при различных режимах работы определен ряд интегральных параметров и характеристик структурных элементов системы в функции угла регулирования и скорости вращения. Так рассчитаны действующие значения потокосцеплений, токов и напряжений генератора, определены все необходимые величины для выбора венгалей, а также рассчитаны коэффициешы гармоник всех вышеназванных величин. Пред ложено использовать для экспресс-оценки степени искажения симметричных составляющих токов и напряжений СГ годографов указанных величин в "а-Р" осях. Проведенное сравнение различных схем выпрямления при работе от МЭГ показало, что во всех схемах увеличение индуктивности внешнего дросселя, при условии Lf + (ц* + Ц') Jm = const,

приводит к увеличению генерируемой мощности. Причем в схемах с нулевыми выпрямителями при этом происходит расширение рабочего диапазона скоростей вращения. В данных схемах полная мощность, потребляемая от генератора, значительно выше, чем в мостовых. Сравнение систем на базе 6-фазной нулевой схемы и 3-фазной мостовой показало, что величина генерируемой мощности у последней на и 37% больше при одной той же установленной мощности СГ. Это объясняется несинусовдальным характером как токов, так и напряжений генератора при работе на нулевые схемы выпрямления. При этом потокосцепления СГ искажены незначительно, их коэффициент гармоник не превышает 5+7%. Те и другие схемы имеют примерно одинаковый диапазон скоростей вращения, в которых задан определенный темп

чн "Lri Рис.10

нарастания мощности, и при отсутствии внешнего дросселя все они рационально применимы в диапазоне не более 3-х. В нулевых схемах для обеспечения заданного коэффициента гармоник напряжения СГ внешний дроссель должен иметь примерно в 1.5 раза большую величину индуктивности. В то же время в системах с внешним дросселем и нулевыми схемами выпрямления значительно больше величина тока короткого замыкания, что важно при построении систем генерирования для ЛА.

В работе также показано, что схемы ВП с дросселем в цепи переменного тока имеют меньшее значение величины обратного напряжения на вентилях и скорости его нарастания по сравнению со схемой с дросселем в цепи выпрямленного тока, причем в мостовых схемах этот выигрыш примерно равен величине рабочего диапазона скоростей вращения и не зависит от я, в то время как в нулевых схемах эта зависимость появляется.

Следующие две главы второго раздела посвящены исследованию работы систем "МЭГ - НПЧ с ЕК". Здесь предложен метод анализа достаточно общего характера, который может быть использован при исследовании режимов работы ш - фазного по входу НПЧ на емкостной фильтр в режиме автономной работы и на сеть переменного тока Рассмотрению подлежат схемы нулевых и мостовых НПЧ как с однофазным, так и 3-фаз-кым выходом при параллельной работе с сетью. При построении СГЭЭ главным требованием является обеспечение высокой степени синусоидальности формируемого тока или напряжения. В системах с НПЧ, работающих на 3-фазную нагрузку, установка дросселя во входной цепи преобразователя является обязательной, что обеспечивает независимость коммутации вентилей в различных фазах нагрузки. В работе определена необходимая величина индуктивности данного дросселя, исходя из обеспечения заданного качества генерируемого тока (при этом дроссель в цепи нагрузки отсутствует). Выявлено, что при изменяющейся скорости вращения вала СГ и параллельной работе с сетью НПЧ не может функционировать во всех режимах, свойственных базовой схеме выпрямления, так как в этом случае возникают значительные нелинейные искажения генерируемого тока. Их характер и последствия их устранения для гладких составляющих тока показаны на рис. 11.

—I-1-,-

АД'О п* —> 1

_ 9

71 /

А а=— /

I I I

01234567 01234567

Рис.11

Для задания синусоидального характера тока для всех исследуемых схем определены допустимые режимы работы преобразователя, обеспечение работы в них реализуется путем задания специальных законов управления, которые в данном случае синтезируются. Общим д ля данных законов является то, что они обеспечивает работу НПЧ в режиме ясточ-

"1-1-г

_!_I_I.

ника тока, синфазного с напряжением сети. При этом также показано, что НПЧ с дросселями во входной цепи является параметрическим источником тока.

Используя предложенный метод, для всех схем получены уравнения, определяющие потокосцепления, токи и напряжения СГ и преобразователя как во временной области, так и в частотной. Причем во временной облает уравнения СГ получены также для изображающих векторов в "а-(3" осях. В качестве примера на рис. 12 построены годографы в "а-Р" осях для мгновенных значений изображающих векторов тока и напряжения генератора при работе на НПЧ с 3-фазным выходом, собранным на базе 3-фазной мостовой схемы, а на рис. 13 для этого случая приводятся мгновенные значения входных токов одной выходной фазы НПЧ, а также ток, напряжение, ЭДС холостого хода и погокосце-пление генератора.

Анализ интегральных параметров (действующих значений токов, напряжений, полной и активной мощностей) и характеристик (коэффициентов гармоник и соотношений между токами) системы проводился в различных сечениях входной и выходной цепей преобразователя при изменяющейся скорости вращения. Для этих сечений определялись также эквивалентные схемы замещения, рассчитывались их параметры. Используя пространственные векторные диаграммы, в ряде случаев получены аналитические зависимости в замкнутой форме между токами преобразователя и генератора. При этом, в частности, использовался аппарат гиперкомплексных чисел для представления электрических величин трехфазной цепи. Так, с помощью обобщенного изображающего вектора в пространстве октав предложены эквивалентные по действующим значениям схемы замещения, которые использованы для определения суммарных токов СГ.

В этих главах определены рациональные диапазоны изменения скоростей вращения, в которых наблюдается увеличение генерируемой мощности с ростом п*. При этом в нулевых схемах НПЧ он практически равен четырем, в мостовых схемах в полтора раза меньше.

Приводится детальный анализ амплшудаочасготных спектров потокосцепления, тока и напряжения генератора, а также тока нагрузки. Выявлено, что при одинаковом качестве генерируемой энергии в шестипульсных преобразователях коэффициенты гармоник напряжения СГ практически одинаковы, в то время как коэффициент гармоник потокосцепления в мостовой схеме практически в два раза меньше, чем у нулевых и не превышает 5%. Причем коэффициент гармоник тока СГ в мостовых схемах от скорости

тр ч = з

1* 4сга

11*1-/?

1* хсга

-1 о Рис. 12

вращения зависит незначительно и равен примерно 7-И0%. В нулевых схемах эта зависимость выражена явно и с ростом п" он уменьшается с 50% до 5%. Из результатов анализа видно, что основные закономерносга, характерные для систем "МЭГ - УВ", сохраняются в системах "МЭГ - НПЧ с ЕК", в работе показано, при каких условиях эти системы могут быть эквивалентированьг по величине генерируемой мощности. Это позволяет производить её оценку по аналитическим соотношениям, полученным для выпрямителей.

В системах "МЭГ - НПЧ с ЕК" при использовании мостовых схем ввиду обязательности введения дросселей во входную цепь НПЧ, а также в связи с необходимостью снижения рабочих глубин модуляции с целью обеспечения заданного качества тока и напряжения происходит уменьшение величины генерируемой мощности по сравнению с базовыми схемами выпрямления. Так, у 3-фазной мостовой схемы НПЧ при работе на 3-фазную нагрузку она уменьшается практически на 25-н30% при различном коэффициенте гармоник тока нагрузки.

Системы на базе нулевых схем НПЧ с 3-фазным выходом становятся конкурентоспособньгми по отношению к мостовым схемам ввиду существенного уменьшения в токе генератора нулевой последовательности. Для этих схем при одной и той же установленной мощности СГ активная мощность, генерируемая выпрямителем и 3-фазным НПЧ, примерно одинаковы. Тем не менее, как тенденцию, необходимо отметить, что в мостовых схемах СГ используется лучше, так как в них коэффициент гармоник тока и напряжения ниже. Однако за нулевыми схемами НПЧ по-прежнему сохраняется преимущество в величине тока короткого замыкания.

Рис. 13

В работе показано, что применение НПЧ с однофазным выходом в автономных системах принципиально возможно, но энергетически нецелесообразно.

В двух следующих главах исследуются энергетические характеристики систем на базе МЭГ и ВП с естественной коммутацией, т.е. определяются коэффициенты мощности, анализируются детально закономерности энергообмена между генератором и ВП, а также исследуется характер изменения активных потерь и коэффициента полезного действия при изменении скорости вращения.

При анализе энергообмена между генератором и ВП в полной мере использовались теоретические представления, разработанные в первом разделе, исследования проводились с использованием пространственного представления векторов. Анализ структуры полной мощности производился с использованием трех видов ортогональных систем координат в пространстве Я4, а именно: естественной (первого порядка, где мощность сдвига определялась как проекция на ось производной тока), гильбертовой (нулевого порядка, где мощность сдвига определялась как проекция на ось, соответствующую гильбертову образу тока) и интегральной (минус первого порядка, где мощность сдвига определялась как проекция на ось "заряда" цепи). При этом декомпозиция симметричной составляющей неактивной мощности производилась лишь на две ортогональные составляющие, а именно на мощность сдвига и искажений. Ниже в таблице для различных схем "МЭГ - УВ" при q = 0 приводятся максимально возможные (а = 0) полный коэффициент мощности СГ (Ха-) и по симметричным составляющим тока (Хас), а также коэффициент несимметрии в сечении СГ и коэффициент мощности в цепи нагрузки (х«). В таблице £/т - пульсность выпрямителя.

ш = 2,^т = 2 т= 3,<?т= 3 т = 6, qm = 6 т = 3, дт = 6

Хсг 0.64 0.523 0.616 0.95

Хсгс 0.9 0.81 0.72 0.95

■ ^ НС 0.707 0.65 0.86 1

Хн 0.707 0.984 0.999 0.999

Проведенные расчеты при изменяющейся скорости вращения вала СГ во всех ранее указанных схемах показали, что в системах "МЭГ - ВП" регулирование генерируемой мощности осуществляется в значительной степени за счет изменения величины неактивной мощности, при этом её структура и величина зависят от диапазона изменения скорости вращения и соотношения амплитуд ЭДС холостого хода СГ и напряжения сети при минимальной скорости вращения, типа преобразователя и закона управления им, соотношения между индуктивностью внешнего дросселя и коммутационной индуктивностью СГ. В системе "МЭГ-УВ" с неуправляемым выпрямителем при я = 0 с увеличением п" темп роста генерируемой мощности резко снижается за счет возрастания в сечении СГ мощности искажений, при этом мощность сдвига практически равна нулю. Данный

факт говорит о невозможности пассивной (емкостной) компенсации неактивной мощности. Установка внешнего дросселя, а также введение фазового регулирования приводят к появлению мощности сдвига. В системах "МЭГ - НПЧ с ЕК" с мостовыми преобразователями мощность сдвига практически полностью определяет поведение коэффициента мощности. При использовании нулевых схем НПЧ мощность сдвига превышает мощность искажений лишь в 2 -2.5 раза.

В системах "МЭГ - УВ" с нулевыми схемами выпрямителей существенное алияние на коэффициет мощности оказывает наличие нулевой последовательности токов, это наглядно подтверждается данными таблицы. При работе данных схем в составе НПЧ с трехфазным выходом и симметричной нагрузке коэффициент мощности уменьшается примерно в 1.2 раза по отношению к соответствующим коэффициентам по симметричным составляющим тока в режиме выпрямителя.

В следующей главе проводится анализ активных потерь в структурных элементах системы и КПД. Определяется их величина и характер зависимости от скорости вращения. Показано, что определяющее влияние на КПД системы оказывают потери в СГ и внешнем дросселе в цепи переменного тока, причем первые из них превалируют. При этом в области малых скоростей вращения определяющими КПД являются потери в стали, с ростом скорости их относительная величина уменьшается за счет реакции якоря СГ и происходит значительное возрастание механических потерь. В работе получены аналитические выражения для основных активных потерь в системе. Показано, что для систем с диапазоном изменения скорости вращения Ор > 1.4 1.5 при росте мощности нагрузки быстрее, чем ~

(Ор)2, предпочтительно использовать модульный принцип построения систем с целью

получения высокого значения КПД при минимальных и максимальных скоростях вращения. Модульный принцип построения систем минимизирует не только потери в системе, но и уменьшает уровень неактивной мощности в сечении генератора за счет работы с большими глубинами модуляции и меньшей величиной внешнего дросселя, что повышает рабочий ресурс системы. Здесь определяется зависимость КПД от числа работающих модулей, формулируется критерий параметрического синтеза, исходя из минимизации КПД и величины неактивной мощности.

Далее в работе проводится синтез законов управления систем "МЭГ - УВ" и "МЭГ -НПЧ с ЕК" при переменной скорости вращения. При этом в качестве критерия синтеза используется функционал, мшшмизируютций расстояние между векторами сигнала управления и током нагрузки в пространстве Л4. Используя формализованный подход, показано, что в общем ¿лучае этот минимум достигается при равенстве средних значений тока, и сигнала управления на такте проводимости. Определены способы компенсации таких возмущений, как напряжения сети, изменяющиеся частоты и величины напряжения СГ, а также величина генерируемой мощности, исходя из требований обеслечегия заданного качества формируемого тока и минимизации генерируемой в сеть неактивной мощности по основной гармонике.

В последней главе второго раздела анализируются алегаромапштные процессы в системе "МЭГ - УВ - АИН" при параллельной работе с сетью. Исследуются три известные схемы АИН, а именно: трехфазный мостовой инвертор с соединением нагрузки без нулевого провода и с соединением нагрузки в звезду с нулевым проводом (имеется сред-

няя точка в источнике посгюшшого напряжения), трехфазный инвертор на базе трех однофазных инверторов.

Учитывая то, что АИН является параметрическим источником напряжения, разработаны законы управления (при наличии дросселя в цепи нагрузки), обеспечивающие перевод его в режим источника тока с компенсацией возмущений в виде напряжений сети и в звене постоянного тока, минимизирующие величину генерируемой реактивной мощности по основной гармонике. Все дальнейшие результаты получены при синтезированных законах управления. Энергетические показатели СГЭЭ на базе этих схем зависят от величины отношения напряжений сети и на выходе УВ (в звене постоянного тока), поэтому в автономных системах предпочтительны алгоритмы векторного ШИМ, обеспечивающие линейность модуляционной характеристики при глубинах модуляции, больших единицы. Используя тот же метод анализа, что и в системах на базе ВП с ЕК, получены уравнения для токов и напряжений во всех элементах системы. Максимум генерируемой мощности в исследуемых системах соответствует различию в напряжениях основной гармоники на выходе инвертора и сети в 3 дБ. Однако этот режим характеризуется большой установленной мощностью дросселя, фактически равной мощности нагрузки. Минимум установленной мощности реактивных элементов имеет место при стремлении отношения указанных напряжений к единице, но в этом случае наблюдается рост коэффициента гармоник генерируемого и входного токов. Необходимо отметить, что в мощных системах с высокой добротностью цепи нагрузки коэффициент гармоник генерируемого тока при заданной глубине модуляции и неизменных напряжениях сети и в звене постоянного тока будет определяться только кратностью частот ШИМ и напряжения сети (аи). Ориентируясь на требования ГОСТ 13109-87, для всех систем проведен расчет зависимости ряда интегральных параметров от кратности частот при к™ = 5%. Определены минимальные кратности частот, обеспечивающие минимизацию неактивной мощности во входной цепи инвертора и в цепи нагрузки, расчеты проводились с учетом процессов в системе "МЭГ-УВ". Рекомендуемые кратности частот равны » 43 и а„тт ~ 64 соответственно для схемы 3-фазного инвертора без нулевого провода в цепи нагрузки и схем 3-фазного инвертора с нулевым проводом и на базе однофазных инверторов. На рис. 14 в качестве примера для систе-

М= 1; кпН=5%

-- 21-

Хвхи

Рис. 14 28

мы на базе 3-фазного инвертора без нулевого провода приведены зависимости от кратности частот при классической синусоидальной ШИМ генерируемой мощности (Р*), входного и выходного коэффициентов мощности инвертора (%вхи, у_м.ки), отношения амплитуды напряжения сети к среднему значению напряжения на выходе УВ (Е*м ), а таюке установленных мощностей конденсатора фильтра в цепи постоянного тока СЗсф ) и Дросселя в цепи сети (<3^с).

Известно, что увеличение частоты коммутаций сопряжено с ростом динамических потерь в вентилях АИН, данный показатель в системах большой мощности является определяющим при выборе кратности частот. Для разрешения этого противоречия при построении мощных бортовых систем генерирования для ЛА и аэродромных передвижных источников питания в работе предложено использовать параллельное включение АИН (рис. 15). Модульный принцип построения возможен в системах при работе на противоЭДС или емкость большой вели-

Рис. 15

чины, так как уравнительные токи между инверторами в этом случае практически отсутствуют. Анализ режимов работы проведен для общего случая т - параллельных каналов при использовании в каждом из каналов пилообразных опорных напряжений со сдвигом между ними, равным 2 я/ ш. Дана оценка неравномерности распределения активной мощности между каналами. Показано, что коэффициент гармоник тока нагрузки при идентичных каналах можно оценить с помощью соотношения кгш(т) = кгш(1)/т2, где кпн(1) - коэффициент гармоник выходного тока одного канала.

Используя пространственное представление векторов то входной цепи инвертора и применяя алгоритмы свертывания параллельных ветвей, получено выражение для входного коэффициента мощности системы из т каналов -—1-1

Хвхи(т)

1 +

( кпп(1) V гг

1 +

1 ~(%вхи(1)) (Хвхи(о)

1

(тГ

По результатам расчетов и сопоставления характеристик систем сделан вывод о перспективности применения данных схем в системах "МЭГ - ВП" из-за значительного снижения уровня неактивной мощности, отбираемой от генератора, даются рекомендации о возможных областях применения рассмотренных структур в различных СГЭЭ автономных объектов.

Третий раздел диссертации состоит из 2-х глав и посвящен рассмотрению конкретных систем генерирования электрической энергии для ЛА специального назначения и ВЭУ.

Первая глава отводится рассмотрению СГЭЭ для J1A. Опираясь на аналитический обзор, собственный опыт разработок и результаты проведенных анализа и расчетов, формулируются наиболее общие требования к системам генерирования, на их основе предлагаются схемотехнические решения построения СГЭЭ для различного уровня мощности. Учитывая ряд известных специфических требований, предъявляемых к объектам такого вида, показано, что наиболее перспективными системами в настоящее время являются системы типа "МЭГ - ВП с ЕК". Принимая во внимание специфику бортовой системы электроснабжения переменного тока, а именно: относительно невысокое напряжение (115 В), наличие нулевого провода в нагрузке, требования к обеспечению заданной кратности тока короткого замыкания, наличие на ряде объектов динамической асимметрии в нагрузке существенно большей, чем 30%, НПЧ с ЕК строится на базе нулевых схем выпрямления. Проведенные расчеты и реальная практика разработок подобных систем показывают, что на уровень мощностей канала генерирования до 60*-90 кВА системы предпочтительно строить на базе шесткпульсных нулевых схем. При построении систем большей мощности, учитывая резкий рост массогабаритных показателей силового фильтра, желательным является применение 9-фазных эквивалентных нулевых схем. Системы генерирования постоянного тока типа "МЭГ - УВ" с напряжением 27 В (их мощность не превышает 20+25 кВт) оптимально строить также на базе шестипульс-ных нулевых схем. Перспективные системы генерирования постоянного тока с напряжением 270 В следует проектировать с использованием трехфазных мостовых схем выпрямления. При диапазоне изменения скорости вращения, равном двум и более, в системах с МЭГ рекомендовано применение емкостного фильтра, при этом роль продольного балластного сопротивления возлагается на реактансы генератора или на установленные в фазах генератора дроссели в зависимости от типа системы.

Основываясь на представлениях, введенных в первом разделе, и результатах, полученных во втором разделе работы, проводится синтез основных системных параметров СГЭЭ переменного тока с использованием критерия минимизации неактивной мощности в сечении СГ и активных потерь в системе. При этом, в частности, полагалось, что на минимальной скорости вращения генерируемая мощность равна половине номинальной (режим "рулежки"), а при номинальной (рабочий диапазон скоростей вращения принят равным двум) мощность равна номинальной и должен обеспечиваться режим 160% перегрузки при сохранении заданного качества генерируемой энергии. Кроме этого, в качестве дополнительных условий синтеза принималось требование к обеспечению трехкратного относительно номинального тока короткого замыкания в цепи нагрузки в любой точке скоростного диапазона. По результатам синтеза, в частности, даются рекомендации по выбору минимальной частоты и величины ЭДС холостого хода генератора, а также его мощности, определяются требования к величине сверхпереходной составляющей тока короткого замыкания генератора, а также к ряду величин реактансов СГ и индуктивности дросселя фильтра. Проведенные расчеты показывают, что в СГЭЭ переменного тока для ЛА магнитоэлектрические генераторы должны выполняться с полной демпферной системой.

В названной главе производится сопоставление результатов теоретических исследований и практических испытаний конструктивных образцов СГЭЭ. Показано, что расхождение в расчетах и экспериментальных измерениях лежат в диапазоне 4+9% для различных параметров.

Приводится описание и краткая характеристика систем генерирования для JIA, в разработке и испытаниях которых автор принимал непосредственное участие и где были использованы результаты диссертационных исследований.

Вторая глава раздела посвящена системам генерирования для ВЭУ. Основываясь на результатах аналитического обзора, сформулированы наиболее общие требования к СГЭЭ для ВЭУ различного уровня мощности и рассмотрены структурные схемы систем генерирования типа "СГ-ВП".

Принимая во внимание результаты оценки энергетической эффективности различных систем, а также учитывая современные тенденции в развития силовой электроники, а именно появление мощных IGBT и IGCT приборов, позволяющих создавать преобразователи на уровень мощности до 100 MB А (в том числе и высоковольтные), в работе делается вывод о перспективности применения систем "СГ - УВ - АМН" и "СГ - АМН - АИН" для всех уровней мощностей систем генерирования. Применение специальных векторных алгоритмов ШИМ, допускающих унифицировать построение аппаратуры управления за счет использования микропроцессорных систем и реализовать способы, минимизирующие потребление неактивной мощности от генератора, в разряд наиболее энергетически эффективных среди систем "СГ-ВП" выводятся структуры типа "СГ - АИН -АИН".

Основным достоинством СГЭЭ на базе систем "СГ - НПЧ с ЕК" является высокое значение КПД, что обусловлено однократностью преобразования электрической энергии, (этот фактор в энергетических системах средней и большой мощности является весьма важным), повышенная устойчивость работы в аварийных режимах. Сегодня, учитывая уровень развития отечественной силовой электроники, возможной, экономически оправданной нишей применения систем типа "СГ - НПЧ с ЕК", являются модули мощностью более 250г300 кВт и выходным напряжением выше 600 В для мощных СГЭЭ, предназначенных к установке в ВЭУ с мультипликаторами.

Применение магнитоэлектрического генератора в мощных СГЭЭ для ВЭУ целесообразно при использовании модульного принципа построения, что позволяет достигать высокого значения кпд практически во всем диапазоне скоростей ветра и увеличить рабочий ресурс системы за счет минимизации неактивной мощности, отбираемой от генератора, при тех значениях скоростей вращения вала, которые являются наиболее вероятными в соответствии с ветровым кадастром места установки ВЭУ.

Используя критерий минимизации неактивной мощности в сечении СГ и активных потерь в системе, в работе проводится синтез основных системных параметров для структур типа "МЭГ - НПЧ с ЕК" и "МЭГ - УВ - АИН". При этом рассмотрено несколько вариантов построения СГЭЭ, а именно: с одним, двумя, тремя и четырьмя модулями, причем для четырехмодульных систем синтез проведен для вариантов электро-стартерного запуска СГЭЭ одним и двумя модулями. При расчетах в качестве ограничений бьио принято, что в диапазоне, равном двум, генерируемая мощность в системе должна нарастать пропорционально кубу скорости вращения вала и при выбеге скорости,

равном 20% от расчетной, должен реализовываться режим перегрузки 120°/<и-150% от расчетной. На рис.16 в качестве примера приводятся некоторые результаты синтеза че-тырехмодульной системы типа "МЭГ - НПЧ с ЕК" при запуске одним и двумя модулями. Каждый из модулей собран на базе 9-фазного генератора и трех параллельно включенных 3-фазных мостовых схем НПЧ. Здесь Р*гам- максимальная активная мощность, генерируемая модулем при сохранении заданных показателей качества электрической энергии и обеспечении минимума неактивной мощности в сечении СГ, Р*м - активная мощность, потребляемая от одного модуля нагрузкой (определяется мощностью ветровой турбины), Р*р, Р^тах - расчетная и максимальная с сохранением заданного качества мощности модуля.

Расчеты для вышеназванной системы показали, что оптимальной является система с четырьмя модулями, стартующая двумя модулями. Диапазоны рабочих скоростей модулей должны был. различными и определяются ветровым кадастром места установки ВЭУ, для сохранения заданного ресурса работы системы модули должны быть унифицированы и периодически порядок их включения должен переназначаться. Для обеспечения заданного качества генерируемой энергии и выполнения критерия синтеза режим перегрузки в 120% может быть реализован в линейном режиме работы НПЧ, перегрузка в 150% реализуется в режиме перемодуляции, что требует соединения вторичных обмоток согласующего трансформатора в треугольник. При этом МЭГ должен выполняться с демпферной системой и ицпукгивностъ внешнего дросселя и сверхпереходные индуктивности генератора должны удовлетворять соотношению hí «(Ц' + Ц')/2. Предложенный алгоритм позволяет определить электрические параметры генератора и преобразователя.

Синтез СГЭЭ на базе системы "МЭГ - УВ - АИН" приводит к практически аналогичным качественным результатам с той лишь разницей, что генератор может выполняться без демпферной системы, в этом случае индуктивность дросселя во входной цепи УВ определяется соотношением и + Ьч)/2. Для данной системы, как и для предыдущей, определены все необходимые параметры.

В работе показано, что в одномодулышх системах с магнитоэлектрическим генератором на базе 3-фазного мостового НПЧ с ЕК с 3-фазным выходом и 3-фазного мостового выпрямителя и 3-фазного АИН при параллельной работе с сетью для обеспечения их работоспособности принципиально требуется генерация в системе одинакового уровня реактивной мощности. Разница заключается в том, что в первом случае её источником является синхронная машина, а во втором - генератор и емкость в цепи выпрямленного тока

В заключение главы приведены краткие сведения, разработанных при участии автора, систем генерирования для ВЭУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты по теоретической и практической разработке проблемы и методов повьллешм эффективности преобразован!« механической энергии вращающегося с переменной скоростью вала в электрическую состоят в следующем:

1. Обоснована концепция построения автономных систем генерирования электрической энергии (СГЭЭ) постоянного и переменного тока средней и большой мощности на базе систем "магнитоэлектрический синхронный генератор - вентильный преобразователь электрической энергии" (МЭГ - ВП) и модульном принципе. Для систем генерирования летательных аппаратов (ЛА) специального назначения и ветроэнергетических установок (ВЭУ) определены структурные и принципиальные силовые схемы систем, а также диапазоны мощностей возможного использования данной концепции.

2. Предложена и развита концепция анализа энергетических характеристик нелинейных электрических цепей с вентилями при питании от несинусоидальных источников электрической энергии, основанная на изоморфизме 4-мерных пространственных векторов и временных функций гильбертова пространства, определяющих токи и напряжения одноконтурной электрической цепи.

3. Предложен и использован для анализа сложных систем с веютшьными преобразователями математический аппарат обобщенного векторного описания, основанный на тензорной трактовке основных законов электрических цепей и правил их преобразования с представлением компонент тензоров токов и напряжений с помощью действующих значений. Разработан адекватный символический метод для исследования энергетических процессов в одно- и трехфазных линейных и нелинейных электрических цепях с использованием алгебр кватернионов и октав.

4. С целью формализации процедур формирования критериев минимизации неактивной мощности в электрических цепях с вентилями и критериев синтеза законов управления вентильными преобразователями, а также для формализации процедур расчета полной мощности в многоконтурных цепях с несинусоидальными токами и напряжениями предложены и использовались способы представления полной мощности и её составляющих в виде тензоров первого и второго рангов.

5. На базе метода обобщенного векторного описания и разработанного метода анализа электромагнитных процессов во временной и частотной областях, основанного на использовании переключающих функций д ля производных токов и быстрого преобразования Фурье, а также метода симметричных составляющих, создана теория энергетиче-

ских процессов в системах "МЭГ - ВП", позволившая выявив основные закономерности преобразования электрической энергии и дать им количественную оценку.

6. Проведен анализ электромагнитных процессов в СГЭЭ переменного и постоянного тока типа "МЭГ - ВП" при переменной скорости вращения вала генератора и параллельной работе преобразователя с сетью. Определены ранее неизвестные режимы работы и условия их существования в ряде схем ВП Выявлены рациональные диапазоны изменения скоростей вращения вала и определено влияние режимов работы систем и их параметров на величины и качественные характеристики генерируемой мощности, токов и напряжений структурных элементов систем.

7. Исследованы энергообменные процессы между синхронным генератором и вентильным преобразователем, меяоду преобразователем и нагрузкой в системах генерирования "МЭГ - ВП", определена зависимость величин псиной мощности и её составляющих (в различных формах разложения), а также основных энергетических характеристик от параметров системы и режимов работы. Показано, что в системах с магнитоэлектрическим генератором процесс регулирования генерируемой активной мощности при переменной скорости вращения обеспечивается изменением величины и структуры неактивной мощности. Обоснована энергетическая эффективность модульного принципа построения СГЭЭ с магнитоэлектрическим генератором для ряда областей применения.

8. Предложен критерий синтеза параметров СГЭЭ, обеспечивающий минимизацию активных потерь и неактивной мощности, циркулирующей в цепи МЭГ - ВП. Осуществлена процедура синтеза основных системных параметров СГЭЭ для JIA и ВЭУ. Д ля систем генерирования ВЭУ определены диапазон изменения скорости вращения вала ветровой турбины, в котором целесообразно применение модульного принципа, оптимальное количество модулей и алгоритмы их включения.

9. Сформулированы критерии синтеза и синтезированы законы управления вентильными преобразователями в составе систем генерирования постоянного и переменного тока типа "МЭГ-ВП" при параллельной работе с сетью, минимизирующие величину генерируемой неактивной мощности в цепи нагрузки.

10. Разработана впервые серия систем генерирования типа "МЭГ - ВП" мощностью от 3 кВА до 150 кВА для летательных аппаратов специального назначения и ветроэнергетических установок мощностью от 1.5 кВт до 1000 кВт, при проектировании которых применялись обоснованная концепция построения, предложенные методы анализа и расчета основных параметров и энергетических характеристик систем, синтезированные законы управления вентильными преобразователями с естественной коммутацией и автономными инверторами напряжения в составе СГЭЭ при автономной и параллельной работе с сетью.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Харитонов С А Геометрические аналогии при анализе энергетических характеристик в электрических цепях с веншлями: Науч. весшик Hi ЧУ. - Новосибирск: Hi ЧУ, 1997.-С.77-111.

2. Харитонов С А Энергетические характеристики нелинейных электрических цепей с веншлями. Геометрические аналогии: Учеб. пособие. - Новосибирск.: НГТУ, 1 $98. -167 с.

'1

34

3. Харитонов СА Алгебры кватернионов и октав в представлении электрических величин нелинейных электрических цепей с вентилями: Труды 4-й МНТК АПЭП-98. - Новосибирск: НГТУ, 1998. - Т. 7.-С. 31-32.

4. Харитонов СА Изоморфизм электрических величин пространства Ь2[0,2л] и 4-мерных векторов: Тез. докл. 3-й Сибирский конгресс по прикладной и индустриальной математике. ИНПРИМ- 98. - Новосибирск: Ин-тмагем.и СО РАН, 1998. - С. 99-100.

5. Харитонов СА Анализ электромагнитных процессов в системе генерирования "магнитоэлектрический генератор - управляемый выпрямитель // Энергосбережете, электрооборудование, автомзтика речных судов и промышленных предприятий. - Новосибирск: Новосиб. гос. г!кад. водного транспорта, 1997. - С. 96-103.

6. Харитонов С А Синтез закона управления выпрямителями в системе генерирования "малтитоэлектрический генератор - управляемый выпрямитель" // Энергосбережение, электрооборудование, автоматика речных судов и промышленных предприятий. -Новосибирск: Новосиб. гос. акад. водного транспорта, 1997.-С. 103-108.

7. Kharitonov SA Autonomous Generation System of AC Electrical with Semiconductor Converters of Frequency. The 1st Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. KORUS'97. Abstracts Novosibirsk, September 29- October 3 1997. - P.75-76.

8. Харитонов СА Ветроэнергетическая установка "Радуга-1". Системы генерирования электрической энергии доя ВЭУ: Тез. докл. Междунар. семинар "Проблемы энергосбережения и рационального использования энергоресурсов в сибирском регионе." 29-31 октября. - Новосибирск, 1997. - С. 40-41.

9. Харитонов С А Компенсация неактивных составляющих мощности в системах генерирования электрической энергии для ветроэнергетических установок с переменной скоростью вращения ветроколеса: Тр. 3-й междунар. НТК, АПЭП-96. - Новосибирск: НГТУ, 1996.-Т8.-С. 85-90.

10. Харитонов С А Принципы построения и расчета систем генерирования постоянного и переменного тока для ВЭУ и подвижных автономных объектов: Тез. докл. НТК с международным участием// Электрические системы транспортных средств и их робото-тизкрованных производств. - Суздаль, 1995. - С. 60-62.

11. Харитонов С А Анализ работы корректирующей обратной связи // Преобразовательная техника/Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1978.-С. 145-153.

12. Харитонов С А Преобразователь частоты с непосредственной связью для автономных источников питания: Дис.... кавд. техн. наук / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1978. - 180 с.

13. Харитонов С.А. Применение метода фазового пространства для анализа вынужденных периодических процессов в НПЧ с ЕК // Преобразовательная техника / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1980. - С. 15-25.

14. Харитонов С.А. Машинный расчет и анализ электронных схем: Учеб. пособие. - Новосибирск.: НГТУ, 1992. - 67 с.

15. Харитонов С.А. Анализ устойчивости НПЧ с корректирующей обратной связью // Преобразовательная техника / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1979. -С.112-124.

16. Г.В. Грабовецкий, Куюшн 0.Г, Харитонов С. А. Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией для электромеханических систем: Учеб. пособие. - Новосибирск: НГТУ, 1998. - 60 с.

17. Подьяков Е.А., Иванцов ВВ., Харитонов С.А. и др. Построение системы управления НПЧ со стабилизированными параметрами // Преобразовательная техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1975. - С. 63-73.

18. ПодьяковЕА., Иванцов В.В., Харитонов С А., и др. К расчету параметров силового оборудования автономных источников питания // Преобразовательная техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1976. - С. 80-89.

19. Подьяков Е.А., Харитонов С.А., Иванцов В.В. и др. Результаты разработки и исследования системы электроснабжения переменного тока стабильной частоты // Преобразовательная техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1977. - С. 98-110.

20. Подьяков ЕА., Харитонов С.А. и др. Результаты разработки и исследования СЭС переменного тока постоянной частоты: Тез. докл. Всесоюзн. науч. техн. конф. "Проблемы автоматизации электропривода, силовых п/п преобразователей на их основе". - Свердловск, 1979.-С. 143-145. :

21. Бородин НИ, Подьяков ЕА, Харитонов С А Статический режим параллельной работы двух НПЧ // Преобразовательная техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1979.-С. 101-112

22. Грабовецкий Г.В., Харитонов СА., Подьяков ЕА. и др. Результаты разработки НПЧ с ЕК для систем электроснабжения переменного тока стабильной частоты // Преобразовательная техника/ Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1980.-С.З-15.

23. Бородин Н.И., Подьяков Е.А., Харитонов С А. Параллельная работа статических преобразователей // Силовая полупроводниковая техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. -Новосибирск, 1982.-С. 121-133.

24. Подьяков Е.А., Кожухов В.В., Харитонов С.А. Ключевой усилитель мощности переменного тока в системе активного фильтра для НПЧ / Полупроводниковые преобразователи электрической энергии / Новосиб. элекгротехн. ин-т, НЭТИ, 1983. - С. 78-84.

25. Бородин Н.И., Харитонов С.А., Нежданов И.В. Анализ устойчивости параллельной работы непосредственных преобразователей частоты // Полупроводниковые преобразователи электрической энергии / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1983. -С. 103-114.

26. Грабовецкий ГЛ, Харитонов С А, Калугин Б.Н. и др. Проблема электромагнитной совместимости элементов источника электропитания на структурном и параметрическом уровнях: Тез. докл. Межвед. науч. техн. сов. "Проблемы электромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей". АН ЭССР, ин-т Термодинамики и электрофизики. - Таллин, 1982. - 2 с.

27. Харитонов С .А., Преображенский Е.Б. Запуск газотурбинных установок с помощью синхронного генератора и статического преобразователя // Тирисгорные преобразователи/Новосиб. элекгротехн. ин-т, -Новосибирск, 1985. - С. 53-63.

28. Грабовецкий Г.В., Подьяков Е.А., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А Гибридная интегральная схема двухканального устройства импульсно-фазовой модуляции // Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника. -1984. - Вып.3( 161). - 2 с.

29. Харитонов С.Л., Заболев Р.Я., Манусов В.З. Опыт применения пакета программ "ПАРУС" для построения расчетных моделей различного уровня при проектировании источника электропитания // Преобразовательная техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. -Новосибирск, 1986. - С. 52-64.

30. Грабовецкий Г.В., Харитонов СА. и др. Особенности управления НПЧ в режиме параллельной работы на общую нагрузку: Тез. докл. 4-й Всесоюзн. науч. техн. конф. "Проблемы преобразовательной техники". - Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1987. -Ч.2.-С.79-81.

31. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А., Подьяков ЕА и др. Стабилизированный источник питания переменного тока: Тез. докл. 4-й Всесоюзн. науч. техн. конф. "Проблемы преобразовательной техники".-Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1987.-С. 81-83.

32. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А., Лучкин В.Ф. и др. Исследование влияния структур и параметров регуляторов на амплитудную модуляцию выходного напряжения системы электропитания с НПЧ // Силовые преобразователи электрической энергии / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1989. - С. 3-20.

33. Преображенский Е.Б., Харитонов С.А. и др. Запуск вспомогательной силовой установки системой генерирования электрической энергии в режиме генератора // Устройства преобразовательной техник / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1990. -С. 105-115.

34. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А. и др. Исследование перспективных систем управления стабилизированных источников питания переменного тока стабильной частоты: Тез. докл. 8-й Всесоюзн. науч. тех. конф. "Силовая п/п техника и ее применение в народном хозяйстве". - Миасс, 1989. - С. 87-89.

35. Харитонов С.А., Лаптев Н.Н. и др. Анализ некоторых структур силовых схем систем генерирования электрической, энергии: Тез. докл. семинара "Совершенствование судовых и автономных электромеханических систем". - Севастополь, 1990. -1 с.

36. Харитонов С. А., Лаптев Н.Н., Лившиц ЭЯ. и др. Вопросы построения системы генерирования электрической энергии с НПЧ: Тез. докл. семинара "Совершенствование судовых и автономных электромеханических систем". - Севастополь, 1990. - 1 с.

37. Грабовецкий Г.В.,*Харитонов С.А., Иванцов В.В. и др. Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией в системах генерирования электрической энергии: Тез. докл. 5-й Всесоюзн. науч.-техн. конф. "Проблемы преобразовательной техники".-Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1991.-Ч. 1.-С. 110-112.

38. Харитонов С.А., Бородин НИ, Подьяков Е.А. и др. Моделирование НПЧ в режиме параллельной работы на общую нагрузку: 3-я Всесоюзн. науч.-техн. конф. "Проблемы нелинейной электротехники". - Киев.1992. - Кн. 3. - С. 101-103.

39. Грабовецкий ГБ., Иванцов В.В., Харитонов С.А. и др. Разработки в области электрооборудования ВЭУ с переменной скоростью вращения ветроколеса: Тез. докл. науч,-практич. конф. "Ветроэнергетика, малая гидроэнергетика и др. нетрадиционные виды электроэнергетики" / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1992. - С. 19-23.

40.Саленко С.Д., Иванцов В.В., Харитонов С.А. Сравнительный анализ технико-экономических показателей ВЭС с переменной и постоянной скоростью вращения ветроколеса: Тез. докл. науч.-практич. конф. "Ветроэнергетика, малая гидроэнергетика и др. нетрадиционные виды электроэнергетики" / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1992.-С. 28-41.

4]. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А Принципы построения систем управления тири-сгорными преобразователями частоты с естественной коммутацией и непосредственной связью//Приборы и системы управления.-М., 1993.-№5.- С. 32-36.

42. Харитонов СЛ., Лучкин В.Ф. Вопросы параллельной работы системы генерирования ВЭУ с промышленной сетью: Тр. науч.-техн. конф. с междунар. участием "Проблемы электротехники". - Новосибирск: НГТУ, 1993. - Т. 4. - С. 60 - 64.

43. Грабовецкий Г.В., Харитонов С А, Денисов В.Я, Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией в системах генерирования электроэнергии и в электроприводах // Преобразовательная техника. - Новосибирск: НГТУ, 1993. -С. 28-37.

44. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А. Тиристорные преобразователи частота; с непосредственной связью и естественной коммутацией в электроприводах и в системах генерирования электроэнергии и компенсации неактивной мощности // Преобразовательная техника. - Новосибирск: НГТУ, 1993. - С. 41-47.

45. Грабовецкий Г.В., Рздин В.И., Лаптев RH, Харитонов С.А. Cycloconverters in generating systems, electric transmission and AC electric drives. EPE'91 4th Europe Conference on "Power Electronics and Applications". -Florence (Italy), 1993. - V.3. -P. 1278-1281.

46. Грабовецкий Г.В., Харитонов С А и др. Система генерирования переменного тока стабильной частоты с магаитоэлектрическим генератором: Тез. докл. Всесоюзной НТК. "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами", 14-17 февраля 1989.-М, 1989.-С. 63-64с.

47. Харитонов С А, Преображенский Е.Б. и др. Стартерный режим системы генерирования переменного тока с магнитоэлектрическим генератором: Тез. докл. Всесоюзн. НТК. "Вентильные электромеханические системы с пост, магнитами", 14-17 февраля 1989.-М., 1989.-С. 65-66 с.

48. Грабовецкий Г.В., Харитонов С А, Лучкин В.Ф. Принципы построения систем генерирования переменного тока для ВЭУ и подвижных установок: Тез. докл. "Новые технологии и науч. разработки в энергетике". Региональный семинар. - Новосибирск, 1994. Вып. 1.-С. 35-39.

49. Харитонов С.А, Грабовецкий Г.В., Лаптев RH. Системы генерирования электрической энергии переменного тока для автономных объектов и ВЭУ: Тез. докл. НТК с междунар. участием.. "Электрические системы транспортных средств и их робототюиро-ванныхпроизводств". -Суздаль, 1995.-С.62-63.

50. Харитонов С.А., Грабовецкий Г.В. Система генерирования переменного тока стабильной частоты для ВЭУ и подвижных объектов: Материалы межотраслевого семинара "Автоматизация и прогрессивные технологии". -Новосибирск, 1996.-С. 124-126.

51. Харитонов С А, Грабовецкий Г.В, Лучкин В.Ф. и др. Система генерирования типа "синхронный генератор с РЗМ - преобразователь частоты" для ВЭУ мощностью 1000 кВт "Радуга-1": Тр. 3-й международной НТК, АПЭП-96. - Новосибирск: НГТУ, 1996. -Т. 8.-С. 29-33.

52. Харитонов СА, Семенов Ю.Е., Кожухов ВВ. Генерация неканонических гармоник в НПЧ с ШС Тез. докл. Межвед. науч. техн. сов. "Проблемы электромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей", АН ЭССР, ин-т Термодинамики и электрофизики. - Таллин, 1982. - 2 с.

53. Харитонов СА, Грабовецкий А.Г., Бородин НИ. Комбинированное управление в вентильном преобразователе с ЕК // Силовая полупроводниковая техника / Новосиб. элекгротехн. ин-т. - Новосибирск, 1982. - С. 66-72.

54. Харитонов СА, Кожухов В.В., Подьяков ЕА. и др. Модуляция амплитуды выходного напряжения НПЧ // Преобразовательная техника / Новосиб. элегаротехн. ин-т. - Новосибирск, 1979.-С. 90-101.

55. Харитонов С.А, Подьяков ЕА Расчет некоторых интегральных показателей выходного напряжения НПЧ // Тирисгорные преобразователи частоты / Новосиб. элеиротехн. ин-т. - Новосибирск, 1981. - С. 69-75.

56. Харитонов СА, Бородин Н.И О выборе параметров силового Г-образного LC-фильтра в источниках электропитания стабильной частоты с НПЧ // Преобразовательная техника/ Новосиб.элекгротехн.ин-т.- Новосибирск, 1986.-С. 117-126.

57. Харитонов С.А., Семенов Ю.Е. и др. Синтез фильтра КОС в НПЧ с ЕК для систем электроснабжения переменного тока стабильной частоты: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. "Проблемы преобразовательной техники". - Киев: ГОД АН УССР, 1979. -Ч. 4,- С. 246-250.

58. Харитонов С А, Семенов Ю.Е., Кожухов В.В. Неканонические гармоники в спектре выходного напряжения НПЧ и модуляция амплитуды выходного напряжения автономной системы электроснабжения // Тирисгорные преобразователи частоты / Новосиб. элеиротехн. ин-т. - Новосибирск, 1981. - С. 75-84.

59. Харитонов С А, Подьяков ЕА., Семенов IOJE. Анализ спектра входного и выходного напряжения НПЧ с учетом внугрешюго сопротивления источника питания // Электроустановки повышенной частоты. - Кишинев: Штинца, 1978. - С. 55-64.

60. Харитонов С А, Подьяков Е А Анализ элекгромагаитных процессов в НПЧ с ЕК для автономных источников питания // Преобразовательная техника / Новосиб. элекхро-техн. ин-т. - Новосибирск, 1978. - С. 132-145.

61. Харитонов С.А., Брованов С.В. AC Power Generating System Based on Cyclocon-verter. PEMC'94 conference publication. - Warsaw, Poland, 1994. - V. 2. - P. 1292-1296.

62. Харитонов C.A., Лучкин В.Ф. ТПЧ с ЕК для системы электропитания переменного тока стабильной частоты автономных объектов: Науч.-техн. конф. "Создание и применение тиристорхтьк преобразователей соизмершой MoiUHOcra". - Харьков, 1990,- 1 с.

63. Харитонов С.А., Брованов С.В., Филатов А.В. и др. Результаты испытаний системы генерирования переменного тока типа "синхронный генератор - циклоконвертор" для ВЭУ мощностью 1000 кВт: Тр. 3-й междунар. НТК, АПЭП-96. - Новосибирск: НГТУ, 1996.-Т. 8.-С. 33-36.

64. Харитонов С.А., Брованов С.В., Юхкин М.М. Система генерирования электрической энергии переменного тока: Тр. междунар. науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы электронного приборостроения", АПЭП-92. - Новосибирск: НЭТИ, 1992. - Т. 7. -С. 54-57.

65. Харитонов С.А., Заболев РЛ Анализ аварийных процессов в системе генерирования переменного тока для систем электроснабжения летательных аппаратов: Тр. 3-й ме-ждунар. НТК, АПЭП-96. - Новосибирск: НГТУ, 1996. - Т. 8. - С.40-42.

66. Харитонов С. А., Огченаш В А., Берестов В.М. Преобразователь частоты на ГОТ модулях дня электропривода переменного тока и систем генерирования элеюричеекой энергии: Тр. одиннадцатой НТК, ЭППТ-98,-Екатеринбург, 1998.-С.288-289.

67. Брованов С.В., Харитонов С А Анализ электромагнитных процессов в системе генерирования переменного тока с циклоконвергором модуляционного типа: Тр. второй междунар. НТК, АПЭП-94. - Преобразовательная техника. - Новосибирск: НГТУ, 1994. -Т. 7.-С. 93-97

68. Kharitonov S A, Martinovich М. The control algorithm for Cycloconverter working in system including higher frequency port. 7th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exhibition. - Budapest, Hungary, 1996. - 4 p.

69. Харитонов CA, Стенников А. А. Векторный ШИМ для инвертора напряжения в составе системы генерирования электрической энергии переменного тока: Тр. 4-й МНТК АПЭП-98. - Новосибирск: НГТУ, 1998. - Т.7. - С. 76-79.

70. Харитонов СА, Коробков ДВ. Параллельная работа инвертора на IGBT - модулях с промышленной сетью: Тр. 4-й МНЖ АПЭП-98. - Новосибирск: НГТУ, 1998. - Т. 7. -С. 72-73.

71. Харитонов С.А., Машинский В.В. Алгоритм векторного управления инвертором с ШИМ для автономных систем генерирования переменного тока: Тр. 4-й МНТК АПЭП-98. - Новосибирск: НГТУ, 1998. - Т. 7. - С. 74-75.

72. Харитонов С. А, Машинский ВВ. Векторное управления инвертором на базе JGBT для систем генерирования элеюричеекой энергии переменного тока: Сб. науч. тр. НГТУ. - Новосибирск: НГТУ, 1998. (принята к публикации).

73. А.С. 595841. СССР МКИ Н02Р 13/16. Способ определения проводящего состояния вентиля в преобразователе / Семенов Ю.Е., Харитонов С.А. // Открытия. Изобретения." 1978.-№8.

74. А.С. 1022282. СССР МКИ Н02Р 13/6. Способ управления вентильным преобразователем с непосредственной связью и естественной коммутацией в режиме прерывистого тока / Харитонов С.А., Грабовецкий А.Г., Бородин Н.И. // Открытия. Изобретения. -1983. -№21.

75. А.С. 983971. СССР МКИ Н02Р 13/16, Н02Р 13/20. Устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью / Подьяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Кожухов ВВ. и др. // Открытия. Изобретения. - 1982. -№47.

76. А.С. 966841. СССР МКИ Н02Р 13/16. Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Бородин Н.И., Харитонов С.А. // Открытия. Изобретения. -1982. - № 38.

11. АС. 1069122. СССР МКИ Н02Р 13/30. Устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью / Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Кожухов В.В. и др. // Открытия. Изобретения. -1984. - № 3.

78. А.С. 1169106. СССР МКИ НОЖ 1/12. Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией / Кожухов В.В., Подьяков Е.А., Харитонов СА и др. // Открытия. Изобретения. -1985. - № 27.

79. А.С. 1229921. СССР МКИ Н02М 5/22. Способ управления двумя статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Бородин Н.И., Харитонов С.А., Подьяков Е.А. // Открытия. Изобретения. -1987. - Xi 18

80. А.С. 1310974. СССР МКИ, Н02М 7/48. Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Подьяков Е.А., Бородин Н.И., Харитонов СЛ., Ивандов В.В. и др. // Открытая. Изобретения. - 1986. - № 17.

81. А.С. 1457122. СССР МКИ Н02М 7/12 08. Система электроснабжения постоянного тока / Кожухов В.В., Семенов Ю.Е., Харитонов С А, Иванцов В.В. // Открытия. Изобретения,-1989,-№5.

82. А.С. 1403296. СССР МКИ Н02М 7/12. Устройство управления тиристорным преобразователем / Иванцов В.В., Семенов Ю.Е., Харитонов СА. и др. // Открытия. Изобретения. - 1988.-№ 22.

83. А.С. 1169106. СССР МКИ Н02М 1/12. Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией / Кожухов В.В., Подьяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Зиновьев Г.С. // Открытия. Изобретения. -1986. - № 7.

84. А.С. 1427516. СССР МКИ Н02М 1/08. Способ управления тиристором / Подьяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А, Семенов Ю.Е., Нишляев В.М. // Открытия. Изобретения. -1988.-№ 36.

85. А.С. 1550616. СССР МКИ НОЗК 17/60 Транзисторный ключ / Семенов Ю.Е., Семенов М.В., Фролов Ю.Р., Харитонов С.А. //Открытия. Изобретения. -1990. - № 10.

86. А.С. 1547054. СССР МКИ НОЗК 17/60 Транзисторный ключ / Семенов М.В., Семенов Ю.Е., Харитонов С А, Бессонов Г.К, // Открытия. Изобретения. -1990. - № 8.

87. А.С. 1674335. СССР МКИ Н02Р 13/16. Способ формирования опорных напряжений для управления вентильным преобразователем / Харитонов С.А., Лучкин В.Ф., Нежданов И.В., Юхнин М.М. // Открытия. Изобретения. -1992. - № 7.

Личный вклад автора заключается в развитии методов анализа электромагнитных процессов и синтеза параметров систем "синхронный генератор - вентильный преобразователь", в разработке алгоритмов и устройств управления вентильными преобразователями для систем генерирования постоянного и переменного тока, а также в участии в работах по созданию целого рада систем генерирования для ЛА специального назначения и ВЭУ. Работы [1-45] написаны лично автором. В работах [52-V72], опубликованных в соавторстве, автору диссертации принадлежат: постановка научной проблемы, определение способов её решения и разработка основных теоретических положений. В остальных работах вклад автора распределен в равной мере.

Подписано в печать 6.10.98. Формат 84x60x1/16. Бумага офсетная. Тираж 120 экз. Деч.л. 2,75. Заказ № 579

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 20

Перечень основных условных обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ВЕНТИЛЯМИ

1.1 Постановка задачи

1.2 Четырехмерный обобщённый базис, нелинейная RLCVE цепь

1.3 Ортогональный координатный базис, нелинейная RLCVE цепь

1.4 Косоугольный координатный базис, нелинейная RLCVE цепь

1.5 Алгебра кватернионов. Нелинейная RLCVE цепь

1.6 Четырехмерный базис. Линейная RLCE цепь, возбуждаемая несинусоидальным источником ЭДС

1.7 Трехмерный базис. Линейная RLCE цепь, возбуждаемая несинусоидальным источником ЭДС

1.8 Нелинейные трехфазные цепи

1.9 Интегральные показатели качества энергетических процессов

1.10 Алгоритмы преобразования параллельно соединенных нелинейных цепей

1.11 Выводы по первому разделу

2. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАПЖТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ "МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР - ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ"

2.1 Постановка задачи. Математическая модель и метод анализа систем

2.2 Электромагнитные процессы в системах "МЭГ -УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ"

2.2.1 Система "МЭГ - двухполупериодный нулевой выпрямитель"

2.2.2 Система "МЭГ - трехфазный нулевой выпрямитель"

2.2.3 Система "МЭГ - шестифазный нулевой выпрямитель"

2.2.4 Система "МЭГ - двухполупериодный мостовой выпрямитель"

2.2.5 Система "МЭГ - трехфазный мостовой выпрямитель"

2.3 Электромагнитные процессы в системах "МЭГ - НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ с ЕСТЕСТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ"

2.3.1 Постановка задачи. Основные допущения. Алгоритм анализа.

2.3.2 Система "МЭГ - ш - фазный нулевой НПЧ с ЕК"

2.3.3 Система "МЭГ - трехфазный мостовой НПЧ с ЕК"

2.4 Энергетические характеристики систем "МЭГ - ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ с ЕСТЕСТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ"

2.4.1 Составляющие полной мощности, коэффициент мощности

2.4.2 Коэффициент полезного действия

2.5 Синтез законов управления вентильными преобразователями с естественной коммутацией в составе системы "МЭГ - ВП"

2.6 Электромагнитные процессы в системе "МЭГ - ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ - ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ"

2.7 Выводы по второму разделу 526 3. СИСТЕМЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

АВТОНОМНЫХ ОБЪЕКТОВ

3.1 Системы генерирования переменного тока для летательных аппаратов

3.2 Системы генерирования переменного тока для ветроэнергетических установок

3.3 Выводы по третьему разделу 578 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 581 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 584 ПРИЛОЖЕНИЕ

П-1. Ветроэнергетика за рубежом

П-2. Протоколы испытаний СГЭЭ для ЛА

П-3. Протоколы испытаний СГЭЭ для ВЭУ

П-4. Технические характеристики СГЭЭ-1 ООО для ВЭУ "Радуга-1"

П-5. Акты внедрения результатов диссертационной работы

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ е2, е3, е4 - орты координатного базиса в пространстве Я4,

1 - вектор в пространстве к , , I - модуль (норма) вектора, |А| - определитель матрицы А,

§1к -метрическийтензор, 1к,1к - ковариантные и контравариантные компоненты тензора первого ранга,

- тензоры полной и реактивной мощности, Ъ, X, И - тензоры полного, реактивного и активного сопротивления цепи, 1(0) = Н{1(&)| - преобразование Гильберта во временной области, ТЪ - оператор преобразования Гильберта в пространстве Я4, (1,11) - скалярное произведение, 0 и, Ги^, ^и-1, ^и^ - внешнее произведение тензоров первого ранга в Я4, [1,и]ч,[1,и]. - векторное произведение тензоров первого ранга (векторов) в

Т^Д]. - векторное произведение кососимметрического тензора Ту на вектор ^ в Я4,

7, г,7, к - специальные кватернионы (базис алгебры кватернионов), 7, г,/, е,/, /г - базис алгебры октав, ъ = ъх+1-ъ2 - кватернион, £ = ъ\ + е • ъг - октава, х* у - произведение кватернионов и октав, иЬ - оператор преобразования Гильберта в пространстве кватернионов, [*, и* - величины, представленные в относительных единицах, иб, 1б, 5б, Хб - базовые величины, ар, мар - изображающий (обобщенный) вектор в неподвижной системе координат, со - циклическая частота напряжения синхронного генератора, О - циклическая частота переменой противо-ЭДС в цепи нагрузки, п - скорость вращения вала СГ, сои - циклическая частота повторения опорных сигналов в синусоидальной ШИМ, а = со/С>, аи = сои/0 - кратности частот, q = 2•LfДL¡¡'+ Ц') - отношение индуктивности внешнего дросселя к сверхпереходной эквивалентной индуктивности СГ, ш - число фаз синхронного генератора,

Г1 - для нулевых схем ВП; q = \ - коэффициент, определяющий пульсность

2 - для мостовых схем ВП, дт) схемы преобразователя,

N - число фаз нагрузки,

Б, Р, - полная, активная и реактивная мощности, пр - расчетная (номинальная) скорость вращения вала синхронного генератора,

Бр - расчетный диапазон изменения скорости вращения вала синхронного генератора,

Ым - количество модулей в системе генерирования,

N3 - количество работающих модулей в системе генерирования в момент запуска,

СГЭЭ - система генерирования электрической энергии,

АСГЭЭ - автономные системы генерирования электрической энергии,

СГ - синхронный генератор,

МЭГ - синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов,

ЭМГ - синхронный генератор с электромагнитным возбуждением,

ВЭУ, ВЭС - ветроэнергетическая установка и станция,

ВТ - ветровая турбина,

ЛА - летательный аппарат,

ВП - вентильный преобразователь,

В, У В - выпрямитель, управляемый выпрямитель,

НПЧ с ЕК - непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией,

ИН, ИТ - инверторы напряжения и тока.

Рациональное использование и экономия топливно-энергетических ресурсов является важнейшим условием динамичного экономического развития общества. В достижении этих целей весьма важное значение имеет вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Их внедрение не только снизит возрастающие темпы истощения топливно-сырьевой базы, но и окажет благоприятное влияние на состояние окружающей среды.

По оценкам "Международного энергетического агентства" (МЭА) благодаря увеличению населения планеты с 5 млрд. в 1990 г. до 7 млрд. в 2010 г., несмотря на интенсивное внедрение энергосберегающих технологий, суммарные мировые потребности в первичных энергоносителях возрастут на 354-40% при среднегодовом темпе роста 1.74-2.1%. [1]. При этом прогнозируется, что глобальные выбросы СОг увеличатся в 2010 г. по сравнению с уровнем 1990г. примерно на 304-40%. В связи с этим практически во всех разрабатываемых сценариях развития энергетики на ближайшие годы предусматривается опережающий рост доли использования возобновляемых энергоносителей, так, по некоторым оценкам он составит 5.5% в год [1].

В соответствии с данными МЭА в 1992 г. в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) производство энергии на геотермальных, ветровых, приливных и солнечных установках составило 38ТВт-ч, то есть 0.5% общей выработки электроэнергии, и было сконцентрировано главным образом в Северной Америке. К 2010 г. предполагается значительный рост производства электроэнергии на этих энергоисточниках, и при ежегодном темпе роста 7.14-9.3% выработка электроэнергии достигнет 1314-190 ТВт-ч. При этом доля производства электроэнергии нетрадиционной энергетикой составит 1.24-2.1%. Среднегодовой темп роста производства электроэнергии на возобновляемых энергоносителях в остальных странах мира на тот же период прогнозируется в 8.5%, что приведет к производству в 2010 г. более 401Вт-ч электроэнергии [1,2,15,16,17,18].

Прогнозируемая суммарная годовая экономия топливно-сырьевых ресурсов ежегодно в мире за счет использования возобновляемых энергоносителей может составить 1.84-2 млрд. т условного топлива [3,4,5].

Уже сегодня в ряде стран использование возобновляемых энергоносителей получило существенное развитие, и показатели их использования значительно выше среднемировых. Так, в Сальвадоре 38% всей электроэнергии вырабатывается на геотермальных станциях, а в Коста-Рике около 10% [8]. В Дании в ближайшие два года будет вырабатываться 6% от всей электроэнергии на ветроэнергетических станциях, обсуждается национальная программа, по которой этот уровень будет доведен до 15%. В США возобновляемые энергетические ресурсы (геотермические, водные, ветровые, древесные и солнечные) уже сейчас обеспечивают 9% всей электроэнергии, вырабатываемой в стране[2].

Представляет интерес такой факт, что архитектурный комплекс Олимпийских игр 2000 года, которые состоятся в Сиднее (Австралия) будет полностью обеспечиваться электроэнергией за счет энергии солнца. Технические характеристики мини-электростанций на солнечных батареях таковы, что позволят вырабатывать в общей сложности 1 млн. кВт-ч электроэнергии в год [9].

Интерес мирового сообщества к нетрадиционной энергетике был инициирован энергетическим кризисом начала 70-х гг [19,21]. И эта отрасль энергетики стала достаточно интенсивно развиваться, начиная с 1981 г., благодаря субсидиям и льготной налоговой политике правительства США. Необходимо отметить, что при разработке новых технологий получения энергии большое внимание стало уделяться освоению вет-роэнергоресурсов. Это объясняется колоссальным ветроэнергетическим потенциалом многих стран и регионов. Так, мощность ветроэнергетического потенциала Новосибирской области (весьма средней по этому показателю) только в 10-метровом слое атмосферы примерно равна мощности 300 ГЭС типа Новосибирской [10].

Краткая историческая справка Первые археологические сведения о "ветряках" относятся к Египту (2000 лет до нашей эры). Первый распространенный ветродвигатель, применявшийся за 600 лет до нашей эры для помола зерна в Персии, был примитивным парусным устройством с вертикальной осью вращения [11]. Ветряные мельницы попали в Европу в ХШ в. нашей эры с возвращавшимися крестоносцами, а в XIV в. Голландия стала (говоря современным языком) их ведущим разработчиком и производителем.

К концу прошлого века и началу нашего в России насчитывалось 25(к-300тыс. ветряных мельниц, которые перемалывали треть урожая зерновых [6,7]. В Дании около 3 тыс. ветродвигателей использовалось в промышленности, и около 30 тыс. ВЭУ других типов применялось для бытовых целей. Общая мощность установок составляла 200МВт. В середине XIX в. В США было построено более 6 млн. малых ветродвигателей мощностью до 0.75кВт, причем свыше 150 тыс. из них находятся в рабочем состоянии до настоящего времени [23].

После более чем столетнего перерыва сегодня ветроэнергетика стремительно развивается во многих странах мира, и в настоящее время около 300 зарубежных фирм занимаются производством и использованием ВЭУ и ВЭС.

Наибольшие успехи в использовании энергии ветра достигнуты в США и Дании. Общее количество ВЭУ в мире составляет более 100 тыс. с суммарной мощностью около 2000МВт. Здесь уместно упомянуть о самом крупном в мире ветроэнергетическом комплексе в штате Калифорния, где установлено 90% коммерческих ВЭУ мира [11,22,23].

В США энергия ветра используется как для централизованного энергоснабжения, так и для автономного. В 1987 г. для этих целей только в Калифорнии применялось более 15 тыс. ветроферм. Общее количество ВЭУ оценивается в 17000, а суммарной мощностью 1600МВт. Средняя стоимость 1кВт установленной мощности составляет 1125-^-2000 долл., а цена 1кВт-ч электроэнергии - 5-г-7 центов [3,14,23].

В Дании построено около 1600 ВЭУ общей мощностью 100МВт. Эта небольшая страна является крупнейшим производителем ВЭУ, их экспорт только в США составляет 800 шт. в год. Сегодня на ВЭУ мощностью более 200кВт, установленных в Дании, себестоимость электроэнергии составляет 0.34 крон за 1кВтч, а энергии, производимой на ТЭС г 0.32 крон/кВт-ч [11].

В приложении 1 приводится таблица, где отражено состояние развития мощной зарубежной ветроэнергетики.

В СССР в довоенный период выпускалось несколько типов ВЭУ относительно небольшой мощности, все они были плохой копией зарубежных образцов, и вследствие низкого качества от их выпуска отказались. В послевоенные годы выпуск ВЭУ составлял 9 тыс. в год (1956 г.). Из-за массовой электрификации сельского хозяйства путем подключения к государственным энергосистемам в 60-е годы работы по ветроэнергетике были практически прекращены [11]. В 70-е годы работы над ветровой техникой были возобновлены, в основном производились ВЭУ для водоподъема. Разработкой и производством ветроэнергоустановок занимались НПО "Циклон" и НПО "Ветроэн".

Наиболее распространенной установкой стала АВЭУ 6-4 мощностью 4кВт. В период с 1979-1987 гг. из общего числа 3 тыс. шт. ВЭУ АВЭУ 6-4 составили 2 тыс. шт. в 1987 г.

В 1981 г. ГКНТ СССР и АН СССР была принята общесоюзная научно-техническая программа 0.01.08 по развитию возобновляемых нетрадиционных видов энергетики, в том числе ветроэнергетики. В 1987 г. было принято постановление Совета Министров СССР № 1052, целиком посвященное ветроэнергетике. Этим документом предусматривалось ускоренное развитие малой ветроэнергетики с ВЭУ мощностью от 4 до 100кВт, с доведением общего объема выпуска к 2000 г. до 8000 тыс. шт./г.[11,21].

Программой, в частности, намечалось создание экспериментальной базы ветроэнергетики для испытания опытных образцов различных типов и освоение опытных образцов ВЭУ мегаватнош класса. Отметим, что ВЭУ такого уровня мощности за рубежом уже эксплуатировались в течение нескольких лет, отечественных же аналогов не было. Хотя первый в мире "ветряк" этого класса мощностью 5МВт был разработан в СССР в 1932 инженерами Ю.В. Кондратюком и П.К. Горчаковым [11,6].

К сожалению, практически ни по одному пункту, касающемуся особенно производства ВЭУ, ни общесоюзная программа, ни постановление СМ СССР выполнены не были. Наибольшим достижением явилось изучение ветрового потенциала страны в приземном слое атмосферы.

В этот период проблемами ветроэнергетики в инициативном порядке занимались институт гидродинамики СО АН СССР, институт электродинамики АН УССР, МАИ, МЭИ, НЭГИ, Уфимский авиационный институт и целый ряд других организаций [95,104,107,109,130,132149,].

В конце 1988 г. в связи с конверсией оборонной промышленности в разработку и освоение ветровой техники включились МКБ "Радуга", АКБ "Якорь" МинАвиаПрома СССР (ВЭУ мощностью 250 и 1000кВт) и НПО "Южное" МинОбщеМаша СССР (ВЭУ мощностью 100/250кВт). В это же время к разработке ВЭУ мощностью 250 и 1000кВт была подключена Отраслевая научно-исследовательская лаборатория электрооборудования летательных аппаратов (ОНИЛЭЛА) НЭТИ (НГТУ), созданная МинАвиаПро-мом СССР, а также НИИ СЭТМ. В 1989 г. Минэнерго СССР было принято решение о проектировании и строительстве опытно-экспериментальных ВЭС: Ленинградской - на 25МВт, Джунгарской - на 15МВт, Крымской - на 12.5МВт, Махачкалинской - на 6МВт.

С распадом СССР работы по ветроэнергетике в России продолжались, но, к сожалению, без государственного финансирования.

Была завершена разработка и запущена в составе будущей ВЭС мощностью на 18МВт в Калмыкии первая ВЭУ "Радуга-1", разработчик МКБ "Радуга" (система генерирования разработки ВНИИЭ, ХЭМЗ). Готовится к запуску вторая ВЭУ "Радуга-Г с системой генерирования, разработанной АКБ "Якорь", ОНИЛЭЛА НГТУ и НИИ СЭТМ.

Проведена модернизация ВЭУ АВЭУ6-4М, разработана ВЭ-16 на мощность 16кВт и выпущена её модификация ВЭ-30 (бывшее НПО "Ветроэн"). Завершена разработка ВЭУ "Радуга-250" (МКБ "Радуга"). Появилась целая серия ВЭУ малой мощности от 40Вт до 100кВт разработчики МАИ, НГТУ, АО "ЭЛМАТРОН", Уфимский авиационный институт и ряд других ВЭУ, в том числе, выпускаемые по лицензии зарубежных фирм, о которых автор не имеет документально подтвержденных сведений.

Развитие автономной энергетики, в том числе и на базе ветроэнергетики, для России сегодня имеет весьма важное значение как в связи с её огромными расстояниями, что делает подчас невозможным централизованное энергоснабжение, так и в связи с необоснованными ценами на Тепло-электроэнергию, диктуемыми, так называемыми, "естественными" монополистами.

Остановимся коротко на основных направлениях развития ветроэнергетики, которые вытекают из анализа национальных программ по освоению нетрадиционных видов энергии США, Дании, ФРГ, Англии, Нидерландов, Канады, Италии и Японии [8,9,10,11,12,13,14,20,10(Ы 03 и др.].

Предполагается, что в ближайшее время энергия ветра не станет альтернативным источником энергии, но останется дополнительным, причем, в основном, в целях экономии природного топлива. Для того, чтобы ВЭУ обладали достаточной конкурентоспособностью по сравнению с традиционными энергоисточниками, нужно вдвое сократить стоимость их производства и в З-г-5 повысить надежность. Принципиально это достижимо, поскольку за последние 5 лет производительность ВЭУ повысилась примерно в 1.5 раза в расчете на 1 м ометаемой поверхности и вдвое снизилась стоимость установленного киловатта. Надежность лучших ВЭУ сегодня составляет 95% [102,103].

В общем объеме мирового производства ВЭУ 90% составят энергоустановки генерирующие универсальную электрическую энергию. К настоящему времени считается серийно освоенным и практически не требующим научной поддержки производство ВЭУ мощностью от десятков ватт до десятков киловатт и средней мощности до 250кВт. Эти ВЭУ производятся многими фирмами, рынки производства спроса на них велики [40ч-50,102].

С начала 80-х годов наметилась тенденция к росту единичной мощности ВЭУ, были осуществлены проекты крупных ВЭУ мощностью 1; 2; 2.5; 3 и 4МВт, проектируются и испытываются установки мощностью 5 и 7 МВт [11,14]. ВЭУ единичной мощностью 4МВт выполнены в разных странах, начиная с 1983 г. Основной проблемой мощных ВЭУ является надежность, слишком часты отказы систем главного вала, лопастей и гидравлических систем управления шагом лопасти, что объясняется значительными механическими нагрузками в динамических режимах. По этой причине многие эксперты склонны считать, что наиболее оптимальными являются ВЭУ мощностью от 200-ь300кВт до 500^750кВт, то есть те установки, которые относятся к классу средней мощности. Однако, несмотря на это, в национальных программах таких стран, как США, Дания и Англия, строительство ВЭУ мегаватного класса предусматривается [11], что можно объяснить меньшими удельными затратами на производство ветроэнергетической установки такого уровня мощности [102].

Принято считать, что освоение ВЭУ мощностью свыше 300кВт фактически ещё только начинается, отдельные партии на мощность от 400 до 1200кВт ещё нельзя считать серийными. В частности полагают, что не завершено формирование методологии построения электрической части ВЭУ того, что нами далее будет определено как системы генерирования электрической энергии [12,18,30,46,56,57].

Одной из основных тенденций, которая просматривается в новых конструкциях, разрабатываемых ВЭУ различного класса мощности, является использование режима работы ветровой турбины с переменной скоростью вращения [50,68,105,106,112,240] и расширение диапазона вращения вала ВТ от 1:2 до 1:3 для ВЭУ малой мощности. Данный режим позволяет повысить эффективность работы ВЭУ в 1.2-Я.5 раза за счет сохранения постоянного значения коэффициента быстроходности ВТ, близкого к оптимальному в большом диапазоне скоростей ветра, а также за счет использования низко потенциальных ветров.

Как постоянно существующую тенденцию в разрабатываемых ВЭУ, следует отметить стремление исключить из конструкции мультипликатор. Однако такое решение всегда сопряжено со сложностями преобразования механической энергии в электрическую [114]. В научно-исследовательских разделах национальных программ США, Японии, Швеции и др. отмечен интерес к разработке низкоскоростных дисковых синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов [12,60]. Также появились разработки редуктансных генераторов (switch reluctance generator) [12,61] и системы с индукторными генераторами [108].

И последнее направление в развитии ветроэнергетики, на котором мы остановимся, связано с преобладанием тенденции оптимизировать и проектировать ВЭУ единичной мощности, исходя из работы в составе группы аналогичных установок, то есть в составе ВЭС. Такое требование приводит к необходимости обеспечения одной или несколькими ВЭУ генерации реактивной мощности [904-93].

Основными элементами ВЭУ, определяющими их технические характеристики, являются ветровая турбина (ветроколесо), мультипликатор (если таковой имеется) и система генерирования электрической энергии (СГЭЭ). Под последней понимается электромеханический комплекс для преобразования механической энергии вала ветровой турбины в электрическую энергию и передачи её в нагрузку или энергосистему. Данное название заимствовано4 из терминологии авиационной электротехники, где содержательно оно определено ГОСТом 19705-89 [415].

Системы генерирования для ВЭУ (СГЭЭ ВЭУ) относятся к классу СГЭЭ для автономных объектов, или, как принято в отечественной литературе, к автономным системам генерирования электрической энергии (АСГЭЭ).

Отметим некоторые особенности, характерные для этого типа АСГЭЭ:

• величина генерируемой мощности определяется скоростью ветра, и поэтому СГЭЭ должна обеспечивать работоспособность в широком диапазоне мощностей при постоянном её колебании; учитывая длительность режимов работы при нагрузках ниже номинальной, системы генерирования должны иметь высокое значение кпд при частичной нагрузке;

• стремление обеспечить работоспособность ветровой турбины с постоянной и оптимальной величиной быстроходности приводит к требованию переменности скорости вращения вала генератора в СГЭЭ, причем, чем шире диапазон изменения скорости вала, тем выше эффективность ВЭУ;

• СГЭЭ большой и средней мощности (а последние годы это требование предъявляется и к СГЭЭ для маломощных ВЭУ) должны обеспечивать режим параллельной работы с сетью, а в случае работы в составе ВЭС, состоящей из ВЭУ соизмеримой мощности, к СГЭЭ предъявляется требование обеспечения работы в автономном режиме на нагрузку с коэффициентом мощности меньше ед иницы;

• СГЭЭ большой и средней мощности должны обеспечивать режим электростартер-ного плавного запуска ВТ;

• ВЭУ является сложной механической системой с упругими связями и распределенными массами, что делает её склонной к возникновению собственных колебаний, которые могут попадать в резонанс с вынужденными колебаниями, в связи с этим к СГЭЭ предъявляются требования по обеспечению сглаживания колебаний момента при порывах ветра и бросках нагрузки;

• расположение генератора в гондоле предъявляет повышенные требования к его массе и габаритам;

• разнообразие климатических условий эксплуатации предъявляет повышенные требования к исполнению электрооборудования СГЭЭ.

Рассмотрим основные типы СГЭЭ для ВЭУ их влияние на характеристики установок. Основным элементом СГЭЭ, определяющим её свойства, является либо собственно электрическая машина, либо сочетание электрической машины с устройством силовой электроники - машиновентильные системы (МВС). В зарубежной литературе отсутствует общепризнанная классификация СГЭЭ. В отечественных публикациях в качестве основных классификационных признаков СГЭЭ принят тип электрической машины и факт наличия вентильного преобразователя электрической энергии [6,12]. В этом случае СГЭЭ подразделяются на:

• СГЭЭ на основе синхронных генераторов (СГ);

• СГЭЭ на основе асинхронных генераторов (АГ):

• Машиновентильные системы (МВС).

Машиновентильные системы, в свою очередь, делятся на подклассы в зависимости от используемой электрической машины и типа преобразователя.

С нашей точки зрения, классификационный признак - тип электрической машины, является основным, так как этот элемент структуры СГЭЭ определяет характер энергообмена между нагрузкой (энергосистемой) и системой генерирования. Наличие и тип преобразователя электрической энергии являются вторичными классификационными признаками. В связи с чем классификация СГЭЭ для ВЭУ нам представляется в виде изображенном на рис. 1.

Системы генерирования на базе СГ и АГ с короткозамкнутым ротором (АГкзр) без вентильных преобразователей используются в системах с постоянной скоростью вращения вала ВТ.

Рис. 1

Применение СГ с электромагнитным возбуждением (ЭМГ) обусловлено известными их преимуществами [96]:

• способность вырабатывать как активную, так и реактивную мощность с возможностью её регулирования;

• возможность регулирования или поддержания выходного напряжения;

• возможность работы как параллельно сетью, так и в автономном режиме без применения дополнительных устройств;

• высокий кпд;

• многолетний опыт производства и эксплуатации;

• отработанность технических решений для различных модификаций.

К недостаткам СГ обычно относят:

• сложность синхронизации в условиях ВЭУ при параллельной работе с сетью;

• более высокую по сравнению с АГ стоимость;

• наличие в большинстве случаев контактных колец для подачи возбуждения;

• склонность к качаниям при параллельной работе с другими агрегатами в случае колебаний частоты вращения ВТ или нагрузки.

Работа систем генерирования на базе СГ в различных режимах фундаментально исследована, в связи с тем, что этот тип электрической машины является основным производителем электрической энергии в традиционной энергетике.

СГ (ЭМГ) применяется в мощных ВЭУ при параллельной работе с сетью и в маломощных установках в автономных режимах [12,24-кЗ6,94,98,99]. Вот несколько примеров применения. В Дании в 1978 г. пущена в эксплуатацию установка мощностью 2МВт. В 1983 г. в Швеции введена в эксплуатацию ВЭУ WTS-3 мощностью 3МВт (напряжение б.бкВ, скорость вращения 1500 об/мин, коэффициент мощности 0.9). Одна из первых мощных ВЭУ MOD-1, созданная фирмой General Electric в рамках правительственной программы США, оборудована ЭМГ мощностью 1800кВт с напряжением 4160 В и скоростью вращения 1800 об/мин. На Гавайских островах установлено 15 ВЭУ WWG-0600 фирмы Westinghouse мощностью по 600кВт каждая. В 1985 г. три ВЭУ MOD-2 фирмы Boeing Aerospace мощностью по 2.5МВт запущены в эксплуатацию. На Оркнейских островах (Англия) в 1986 г. установлена ВЭУ типа LSI мощностью 3МВт. Имеются сведения об использовании СГ в установках средней мощности от 100 до 300кВт.

В автономных ВЭУ малой мощности начинают применяться магнитоэлектрические СГ (МЭГ) [344-36,131,151,240,418], однако их применение без устройств силовой электроники встречает определенные трудности, связанные со стабилизацией выходного напряжения и зашитой потребителя.

СГЭЭ на базе АГ с короткозамкнугым ротором (АГкзр) получили распространение в ВЭУ средней мощности [110,111]. Хотя общий диапазон их применения простирается от 0.5кВт до 3МВт, причем их используют и для маломощных автономных ВЭУ. Столь многообразное использование АГ связано с его известным преимуществом - малой стоимостью, а также с широкой номенклатурой выпускаемых электротехническими фирмами асинхронных двигателей. Однако, как показали исследования специалистов фирмы ABB, применение стандартных асинхронных двигателей в качестве генераторов д ля ВЭУ не оптимально ввиду совершенно иных режимов работы, климатических и других условий эксплуатации. Была разработана специальная серия АГ для ВЭУ [38,39] на мощность до 500кВт, которая обеспечивала более высокое значение кпд и коэффициента мощности при нагрузках ниже 50%. Но даже применение таких АГ не позволяет получить при низких скоростях ветра высокое значение кпд, поэтому в распространенной схеме СГЭЭ с использованием АГ монтируется два генератора, один из которых на 20-г25% мощности ВЭУ, кроме этого используется комбинация с СГ.

ВЭУ средней мощности с АГ генератором выпускают такие известные фирмы, как MBB (ФРГ), Windmaster (Нидерланды), ELSSAN и Danish Wind Technology (Дания), ELKRAFT и другие.

Работу АГ с сетью можно считать достаточно хорошо изученной, так как этот режим является частным случаем работы асинхронной машины, являющейся основным типом исполнительного механизма в современных электроприводах переменного тока. А в этой области нет недостатка в фундаментальных теоретических исследованиях.

Остальные типы СГЭЭ относятся к классу машиновентильных систем, реализуют возможность работы с переменной скоростью вращения вала ВТ и считаются наиболее перспективными для применения в разрабатываемых ВЭУ. Их использование обеспечивает наиболее высокие энергетические и технические характеристики ВЭУ различных конструкций, позволяет успешно решать вопросы оптимизации конструкции, а также проблемы технологического, экономического и эксплуатационного характера.

СГЭЭ на базе МВС в зависимости от используемого типа генератора подразделяются на два класса, а именно, на системы "синхронный генератор-преобразователь частоты" (СГТТЧ) и "асинхронный генератор-преобразователь частоты" (АГПЧ). Характеристики этих систем существенно различаются, и эти отличия определяются электрической машиной, наиболее кардинальное из них - это то, что системы АГПЧ без дополнительного источника реактивной мощности не могут работать в автономном режиме.

Следует констатировать, что до настоящего времени нет сложившегося мнения об оптимальных областям применения той или иной системы в составе СГЭЭ ВЭУ, что отчасти объясняется различной степенью изученности их свойств. Рассмотрим известные мнения и результаты разработок, испытаний и эксплуатации опытных систем генерирования.

Системы на базе АГ с короткозамкнутым ротором и ПЧ (это может быть НПЧ с ЕК или выпрямитель с автономным инвертором напряжения) нашли широкое применение в регулируемом асинхронном электроприводе, но в СГЭЭ для ВЭУ применяется пока весьма ограниченно. Нам известно, что только лишь специалисты фирма Tohoki Electric Power и института Hachione Institute of Technology (Япония) спроектировали системы генерирования мощностью 3.7кВт и 16.5кВт для нетрадиционной энергетики [61,62]. ПЧ построен на транзисторных модулях, система имеет емкостной источник реактивной мощности. С появлением мощных JGBT модулей большой мощности с высокими рабочими частотами позволяет надеяться, что данная структура как на базе схемы "АГ-УВ-ИН", так и с использованием обращенного инвертора ("АГ-ИН-ИН") найдет свою достойную нишу.

Системы на базе АГ с фазным ротором являются наиболее широко теоретически и практически исследованными в части их использования в регулируемом электроприводе переменного тока. Система асинхронный вентильный каскадный генератор представляет собой один из вариантов машины двойного питания, у которой в роторе установлен ПЧ со звеном постоянного тока на базе инвертора тока с естественной коммутацией. Такая система способна работать только параллельно с сетью при скорости АГ выше синхронной. Это существенно ограничивает область её применения. Все работы по использованию АВКГ пока носят научно-исследовательский характер.

Система асинхронизированный синхронный генератор (АСГ) была исследована одной из первых, когда в 30-е годы была сформулирована проблема создания генератора переменного тока стабильной частоты, работающего при переменной скорости вращения. Первые исследования в этом направлении проводились с целью подтверждения известных идей А.А. Горева о повышении статической устойчивости синхронной машины, работающей на сеть, путем специального регулирования возбуждения в двух взаимно - перпендикулярных осях ротора [69]. Наиболее фундаментальное развитие это направление получило в известных научных отечественных центрах ВНИИЭ, ВНИИ-ЭМ, МЭИ и связано с именами советских ученых М.М. Ботвинника, Н.Н. Блоцкого, А.И. Важнова, А.Е. Загорского, А.В. Орлова, В.И. Радина, П.А. Кяляна, Ю.Г. Шакаряна и др. [704-82]. Успехи в технической реализации АСГ определялись прогрессом в силовой электронике.

АСГ для мощных ВЭУ строится на базе серийной или специально спроектированной асинхронной машины с фазным ротором. В качестве возбудителя, как правило, используется НПЧ с ЕК (циююконвертор). Такое построение системы позволяет обеспечить работу АСГ как с синхронной скоростью вращения, так выше и ниже её. Важнейшей особенностью АСГ данного типа является то, что механическая энергия преобразуется в электрическую (и наоборот) по двум каналам - через статорную и роторную цепь. Это позволяет при ограниченных диапазонах изменения скоростей вращения получить выигрыш по массогабаритным и энергетическим показателям по сравнению с другими системами МВС.

Реально АСГ может иметь преимущества перед другими системами при весьма ограниченном диапазоне скоростей вращения (менее 2-х), что связано с увеличением мощности скольжения и мощности циклоконвертора. Кроме этого, электрическая машина для АСГ при большой мощности ВЭУ весьма дорогая, требует больших эксплуатационных расходов, может быть ненадежной из-за щеточного узла и контактных колец, а при малых мощностях - характеризуется пониженным значением кпд и коэффициента мощности. Помимо этого, мощный АСГ при малых ветрах потребляет относительно высокий уровень реактивной мощности, что также снижает кпд. Следует отметить определенные сложности в обеспечении автономного режима работы АСГ, так как для ее устойчивой работы требуется источник реактивной мощности для начального запуска [97]. Применение циклоконвертора при низких кратностях частот ухудшает качество генерируемой энергии [11,12,13,86,88]. Данный недостаток может быть устранен при использовании в цепи ротора ПЧ со звеном постоянного тока на базе схемы "ИН-ИН", реализованной на транзисторах. Исследования в этом направлении начаты в последние годы [83ч-87,392-ь400] и пока носят научно-исследовательский характер.

До настоящего времени АСГ имеет небольшое по сравнению с СГ, АГ и системой СГПЧ распространение в СГЭЭ ВЭУ. Но тем не менее, в первой отечественной установке мегаватного класса ВЭУ "Радуга-1" (мощность 1000кВт), введенной в строй в 1996 г. вблизи г. Элиста, смонтирована СГЭЭ на базе АСГ разработки ВНИИЭ и ХЭМЗ. За рубежом также функционирует несколько ВЭУ с АСГ.

В одной из 18-ти крупнейших в мире ВЭУ в установке типа GROWIN-1 мощностью 3МВт (ФРГ, фирма MAN ) установлена система АСГ, разработчиком электрооборудования для неё была фирма Siemens [65].

В ВЭУ мегаватного класса третьего поколения типа MOD-5B (Boeing Aerospace) также установлена АСГ мощностью 3440кВ-А изготовленная Siemens [66]. При номинальной мощности система может работать 7 мин. из каждых 22 мин. Для компенсации реактивной мощности и фильтрации выходного напряжения предусмотрена конденсаторная батарея, подключенная через реакторы к фазам генератора.

Специалисты фирмы Westinghouse считают систему АСГ одной из самых перспективных [67,68]. При этом приводится информация о натурных испытаниях АСГ и АВКГ в составе ВЭУ MOD-O мощностью 200кВт на полигоне NACA Plumbrook.

СГЭЭ на базе систем СГПЧ, по мнению многих разработчиков ВЭУ, являются наиболее универсальными, могут использоваться в установках любого класса и любой мощности, они позволяют максимально реализовать достоинства ВТ с переменной скоростью вращения [51-^61,86,115,240]. К основным преимуществам СГПЧ относятся:

• повышенное производство электроэнергии;

• снижение расходов на обслуживание:

• повышенная надежность ВЭУ;

• сглаживание колебаний момента и скорости вращения;

• взаимная развязка ВЭУ и сети переменного тока, отсутствие проблем параллельной работы с сетью;

• упрощение конструкции ВЭУ и снижение капитальных затрат;

• возможность генерации реактивной мощности и регулирования коэффициента мощности, реализация автономного режима работы;

• плавный запуск от сети, плавное электрическое торможение;

• регулирование практически с любой скоростью быстродействия.

К недостаткам системы обычно относят её относительно высокую стоимость, а для систем на базе СГ с выпрямителем и ведомым сетью инвертором тока (СГ-УВ(В)-ИТ) добавляют необходимость фильтрующих устройств [11].

В соответствие с рис.1 СГПЧ могут бьггь разного типа, прежде всего они различаются синхронным генератором в одних используется СГ с электромагнитным возбуждением в других - возбуждение обеспечивается постоянными магнитами. Дальнейшие различия определяются типом преобразователя частоты. Идеология систем СГПЧ с МЭГ в ветроэнергетику была привнесена из авиационной электротехники, где подобные системы генерирования появились в СССР и США в середине 70-х годов. Применение МЭГ в СГПЧ не изменяет кардинально свойств систем, но улучшает их благодаря тем преимуществам, которые свойственны этому типу электрической машины, а именно:

• малая масса и габариты;

• повышенная надежность и практически отсутствие эксплуатационных расходов;

• некритичность к климатическим условиям, широкий температурный диапазон эксплуатации;

• меньшая трудоемкость в изготовлении;

• согласованность электромагнитных характеристик с ПЧ и характером изменения мощности, генерируемой ВЭУ;

• возможность создания многополюсного генератора, исключающего применение мультипликатора.

Последнее преимущество оценивается особенно высоко, и к нему привлечено внимание многих разработчиков ВЭУ. В конце 80-х гг. по этой проблеме было выдано около 20 патентов США таким ведущим фирмам в разработке ветроустановок, как UNITED TECHNOLOGIES CORP. и POWER GROUP INTERNATIONAL CORP.

Самый простой тип СГПЧ, получивший реальное воплощение в мощных ВЭУ, это системы "СГ-УВ (В)- ИТ" (в данных системах используется инвертор тока с естественной коммутацией или по другим классификациям ведомый сетью инвертор напряжения), они обладают практически всеми достоинствами систем СГПЧ, но при таком построении могут работать только параллельно с сетью и требуют специальных мер по улучшению качества электрической энергии [89]. Системы с использованием автономного режима работы инвертора тока применяются лишь в установках малой мощности [151].

Системы СГПЧ на базе НПЧ с ЕК и на базе ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока с ИН являются основными схемами в этом классе, именно благодаря им системы СГПЧ считаются перспективными. Причем, системы с НПЧ с ЕК уже нашли свое применение в автономных СГЭЭ, а системы с ИН, в связи с появлением новой элементной базы, получили возможность к применению только в последние годы. Использование систем типа "СГ-ИН-ИН" открывает достаточно уникальные возможности по реализуемым функциям и достижимым электрическим параметрам.

Системы СГПЧ для ВЭУ малой мощности ("СГ-В-ПСН-ИН") обычно строятся на базе трехступенчатого преобразования электрической энергии за счет введения промежуточного стабилизатора напряжения (ПСН), что позволяет расширить диапазон изменения скоростей вращения до З-й-х.

Первые системы СГПЧ для мощных ВЭУ создавались на базе ПЧ для электроприводов общепромышленного назначения фирм ABB, Siemens, Toshiba и др. [51]. Так фирмой ABB на основе стандартных ПЧ типа CNG OlOa-fCNG 017а разработаны СГЭЭ для ВЭУ без мультипликатора (LSG) и для ВЭУ с мультипликатором (MSG).

Самая крупная в мире действующая ВЭУ EOLE с вертикальной осью вращения мощностью 4МВт, построенная компанией Hydro Quebec на побережье в районе Квебека, снабжена СГЭЭ на базе СГПЧ, который собран по схеме "СГ-УВ-ВИН". Особенностью этой ВЭУ является отсутствие мультипликатора. В Европе разработана ВЭУ EOLE-D, которая отличается от предыдущей наличием мультипликатора и тем, что принята в СГЭЭ схема "СГ-В-ВИН", что позволило улучшить степень использования генератора.

В 1985 г. в Нидерландах была сдана в опытную эксплуатацию ВЭУ типа NEWECS-45 мощностью 1МВт [56] фирмы Storck FDO-WES В.В. с СГЭЭ типа СГПЧ. С такими же системами смонтированы ВЭУ типа WKA-60 мощностью 1.2МВт (ФРГ, MAN Technologie AG). ВЭУ типа ELODA 500 и 600, соответственно мощностью 500 и 600кВт (Австрия, Villas) [58,59]. По имеющимся сведениям в США ведутся разработки ВЭУ мощностью 6МВт на базе системы "СГ-НПЧ с ЕК".

В 1997 г. в России завершены заводские испытания СГЭЭ типа СГПЧ на базе схемы "МЭГ-НПЧ с ЕК" для ВЭУ мощностью 1МВт типа "Радуга-1". Разработчиками циклоконвертора являлись АКБ "Якорь", ОНИЛЭЛА НГТУ, разработчик и изготовитель магнитоэлектрического генератора НИИ СЭТМ. Данная разработка является пионерской, в мире нет прецедентов создания подобных систем на такой уровень мощности с использованием идеологии модульного принципа построения [269,273,274,276,280].

Специалистами НГТУ совместно с АОЗТ "ЭЛМОТРОН" разработан ряд ВЭУ мощностью от 0.5кВт до 10кВт, в основе СГЭЭ которой положены магнитоэлектрические генераторы типа ВГ-О.5-ь10 с постоянными магнитами (феррит-сгронций), предназначенные для работы в составе систем СГПЧ [418].

Определенный интерес представляет исследование, изложенное в работе [55], суть которого заключается в том, что на примере действующей в США ВЭУ типа WTS-4 мощностью 4МВт показано, что переход на переменную скорость вращения и систему СГПЧ приводит к снижению стоимости электроэнергии, выработанной ВЭУ на 404-60%.

Специалисты шведского университета Charmers University of Technology разработали серию низкоскоростных дисковых СГ с возбуждением от постоянных магнитов на базе редкоземельных элементов (ниодима-феррита-бария) для работы в системах СГПЧ мощностью 1,64 и 100кВт [60].

В НИИ СЭТМ разработана серия синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов (феррит-стронций, КС-25, КС-37) для СГЭЭ типа СГПЧ, это генераторы типа МАГ-12, МАГ-15 и ГСВ-260, соответственно мощностью 12,15, и 260кВт [131].

Применение АСГЭЭ связано не только с ветроэнергетикой. Приоритет в создании современных АСГЭЭ и масштабности их использования принадлежит транспорту. Для ветроэнергетики характерно лишь то, что в ней используются АСГЭЭ, быть может, с самыми большими единичными мощностями. Автору не удалось документально подтвердить, на каком из видов транспорта впервые появились преобразователи механической энергии вращающегося вала в электрическую, можно лишь предположить, что это был водный транспорт.

Вторая половина 20-го столетия характеризуется резким ростом энерговооруженности транспортных средств. В 50-г-70-е гг. это было связано прежде всего с техникой специального назначения: авиация стратегического назначения, летающие радиотехнические комплексы типа "АВАКС" и командные пункты; авионесущие крейсеры и подводные лодки; стационарные и передвижные ракетные комплексы автотранспортного и железнодорожного базирования; системы противоракетной обороны, включая космического базирования. Именно потребности военной техники стимулировали научно-технический прогресс в области создания новых типов АСГЭЭ.

В 70^-90-е гг. отмечен достаточно бурный рост энерговооруженности транспортных средств общего назначения, что связано с изменением качества жизни. Появилось множество электротехнических и радиоэлектронных бытовых средств, с которыми человек не желал расставаться и во время передвижения.

Разработкой автономных систем генерирования для транспортных средств и устройств, используемых в них, в разные годы занимались многие известные у нас в стране и за рубежом специалисты в области электротехники, электромеханики и силовой электроники, здесь уместно назвать такие фамилии, как: Бертинов А.И., Брускин Д.Э., Быков Ю.М., Грабовецкий Г.В., Зиновьев Г.С., Иньков Ю.М., Коробан Н.Т., Конев Ю.И., Кобзев A.B., Лаптев H.H., Лабунцов В.А., Радин В.И., Сипайлов Г.А., Соустин Б.П., Смольников Л.Е., Тонкаль В.Е. и многие другие [115-Я26,133-7-147].

Наиболее зримо прогресс в разработке относительно мощных систем генерирования проявился в авиации, что объясняется спецификой этого транспорта. Приведем некоторые конкретные факты.

Суммарная мощность СЭС истребителя фронтовой авиации за указанный период увеличилась с единиц киловатт до 60-ь90кВт (три канала, включая вспомогательную силовую установку - ВСУ, мощностью по 20кЗОкВт каждый).

Суммарная мощность всех каналов генерирования электрической энергии на военно-транспортных самолетах и самолетах гражданской авиации составляет 24СН-500кВт. Имеются сведения о СЭС с мощностью 750кВт, установленных на самолетах, выполняющих функцию летающих командных пунктов.

Классификация первичных СГЭЭ для ЛА представлена на рис. 2. Откуда следует, что они включают в себя три основных класса, это системы генерирования постоянного и переменного тока, а также системы комбинированные.

Рис.2

Исторически первыми на борту самолета появились системы постоянного тока с напряжением 27В и долгие годы они оставались единственными. Достоинства таких систем достаточно хорошо известны [97,98,115,164,183]. СГЭЭ постоянного тока строились как на базе генераторов постоянного тока (1111), так и с применением синхронных генераторов с электромагнитным возбуждением. В этом случае для исключения колец электрическая машина выполнялась двухкаскадной с вращающимися диодами и встроенным в статор выпрямителем. В 80-е годы в СССР на предприятии АКБ "Якорь" была разработана серия систем постоянного тока типа СГР по схеме "МЭГ-УВ" с мощностью от 3-х до 24кВт.

С повышением энерговооруженности самолетов в 40-е годы появляются системы генерирования переменного тока с переменной и постоянной частотой генерируемого напряжения [167]. Первые из них практически не получили распространения ввиду значительных трудностей при организации параллельной работы каналов СЭС, ограничений в унификации электрооборудования и увеличении массога-баритных показателей потребителей электрической энергии. По этой причине они не введены в классификацию.

Последние десятилетия на основных классах самолетов системы постоянного тока перешли в разряд вторичных, а системы переменного тока стабильной частоты стали основным типом первичных СЭС. В связи с тем, что в этих системах осуществляется преобразование механической энергии вращающегося с переменной скоростью вала в электрическую энергию переменного тока стабильной частоты, они получили за рубежом название " Variable Speed Constant Frequency " или сокращенно "VSCF", в отечественной технической литературе они называются "Переменная Скорость - Постоянная Частота" ("ПСПЧ") [163].

Долгие годы системы ПСПЧ строились на базе синхронных генераторов с электромагнитным возбуждением и вращающимися диодами, при этом проблема стабилизации скорости вращения возлагалась на специальное промежуточное устройство, которое получило название привода постоянной скорости "ППС". Стремление минимизировать массу и габариты привело к появлению СГЭЭ интегрального типа, в котором ППС и СГ интегрировались вместе с маршевым двигателем в единую конструктивную систему, что позволило получить на ряде разработок уникальные удельные весовые характеристики - 0.6 кг/кВ-А. Лидирующее положение в мире по разработке и изготовлению гидроприводов ППС и интегральных СГЭЭ на их основе принадлежит фирме Sundstrand (США), в СССР подобные системы производило НПО "Дзержинец". Сегодня выпускается шкала таких систем на мощности до 120кВ-А. Такого рода системам присущи известные недостатки [161162,166,169,171]:

• сложность организации параллельной работы двух каналов генерирования между собой;

• высокая конструктивная сложность;

• большие эксплуатационные расходы;

• низкое значение кпд (75^80%);

• большая инерционность и, как следствие, значительный "заброс " частоты генерируемого напряжения в переходных режимах по скорости вращения;

• наличие теоретических ограничений по реализации ППС на мощности более 12(Ы50кВ-А.

Интерес к системам СГПЧ, как к основному элементу СЭС типа ПСПЧ, проявился в научно-технической среде в 60-е годы в СССР и США, тогда ПЧ, в основном, рассматривался на базе циклоконвертора [152ч-159]. В конце 60-х годов задача создания статических систем УБСБ для аэрокосмического комплекса и наземных передвижных установок специального назначения была включена в список пятисот важнейших стратегических научно-технических проблем США, и публикации в открытой печати перестали появляться вплоть до конца 80-х гг. Аналогичная ситуация складывалась и в СССР, результаты всех реальных достижений в этой области либо вообще не публиковались, либо публиковались в весьма сжатой форме без конкретной привязки к объектам и конкретных технических результатов. В силу того, что автор данной работы практически с первых лет становления этой тематики активно в ней принимал участие, то может назвать научные школы, производственные коллективы и конкретных исследователей, имевших значимые достижения. Среди организаций, где эта тематика впервые была сформулирована и долгие годы успешно развивалась было АКБ "Якорь" (Главный конструктор д.т.н. Б.Н. Калугин), затем это направление развивалось в НПО "Дзержинец" (под руководством д.т.н. А.Ф. Федосеева), во ВНИИЭМ и ЗВИ (под руководством д.т.н. В.И. Радина). С начала 70-х годов к работам в этом направлении была подключена Отраслевая научно-исследовательская лаборатория преобразовательной техники (ОНИЛГТГ) НЭТИ (под руководством д.т.н Г.В. Грабовецкого), позднее - созданная специально для проведения работ по системам СГПЧ для ЛА ОНИЛЭЛА НЭТИ (под руководством к.т.н. С.А. Харитонова). Активно развивалась эта тематика в ТЛИ (под руководством д.т.н. Г.А. Сипайлова), а также в МАИ, институте электродинамики АН УССР,ВЭИ, МЭИ, МИРЭА, КПИ, КИИГА и в ряде других научных центрах.

Значительный вклад в разработку систем СГПЧ для транспортных средств специального назначения внесли следующие специалисты: Андреев В.Г., Алексеев И.И., Айзенштейн Б.М., Нежданов И.В., Юхнин М.М., Клейман М.Г., Зечихин Б.С., Старовойтова Н.П., Лотоцкий B.JL, Цкловер И.А., Быков Ю.М., Радин В.И., Загорский А.Е., Грабовецкий Г.В., Подъяков Е.А., Харитонов С.А., Иванцов В.В., Бородин Н.И., Семенов Ю.Е., Лучкин В.Ф., Кожухов В.В., Сипайлов Г.А., Лукутин Б.В., Цукублин А.Б., Майбородин Б.А., Филатов В.В., Лукин И.И. и многие другие [143,150,160+162,166,170+239].

За рубежом разработкой систем авиационных систем СГПЧ занимались фирмы General Electric, Bendix, Boeing, Westinghouse, Auxilec, Precision Mecanique Labial, Artus, Aerospatiale, ATEL, EAS, Bronzavia, Lucas, Plessey [152+159,168].

Наиболее значимые разработки в этой области относятся к середине 70-х и на 80-е годы. Так фирмой General Electric для ВВС США разработана система "МЭГ-НПЧ с ЕК" мощностью 150кВ-А, используется 9-ти фазный магнитоэлектрический генератор (постоянные магниты на базе сплава самарий - кобальт) и эквивалентная 9-ти фазная нулевая схема НПЧ с выходным LC фильтром, кпд системы в номинальном режиме 89% [213,226,230,233,235,238,246].

Фирмой Auxilec разработана система "МЭГ-НПЧ с ЕК" мощностью 60кВ-А. Система охлаждения СГ типа "масляный туман", ПЧ - жидкостное масляное. Скорость вращения вала 16500+30000 об/мин. Масса системы 38 кг.

Известны разработки систем СГПЧ фирм Boeing (мощностью 60/75 кВ-А, схема "ЭМГ-НПЧ с ЕК", НПЧ - шестифазная эквивалентная схема), Auxilec (шкала начиная с 30 кВ-А), ATEL (мощность 20 кВ-А).

В СССР первая авиационная система СГПЧ по схеме "ЭМГ-НПЧ с ЕК" на мощность 30/45 кВ-А разработана и испытана в начале 70-х годов, система на этот же уровень мощности с использованием магнитоэлектрического генератора испытана в середине 70-х годов, что позволяет говорить о приоритете перед зарубежными разработками в создании таких систем. Разработчиком и изготовителем агрегатов системы было АКБ "Якорь", на всех стадиях разработки принимали участие сотрудники ОНИЛПТ НЭТИ (включая автора данной работы). К середине 80-х годов этим же предприятием и созданной к тому времени ОНИЛЭЛА НЭТИ разработана, изготовлена и испытана шкала систем СГПЧ типа СГ-30/45, СГ-60/90, СГ-120/150 по схеме "МЭГ-НПЧ с ЕК" на номинальную мощность соответственно 30, 60 и 120 кВА [188,198,200,201,204,209].

Отечественные и зарубежные системы "МЭГ-НПЧ с ЕК" различаются подходом к построению силовой схемы НПЧ, это отличие заключается в том, что в наших разработках дроссели силового LC фильтра установлены на входе преобразователя, а сам НПЧ подключен непосредственно к емкости фильтра (поэтому такие системы иногда называют с С - фильтром). Фильтр в зарубежных разработках включен "классически" на выходе преобразователя. Столь внешне незначительное изменение схемы кардинально изменяет электромагнитные процессы в системе и создает следующие преимущества [178,233]:

• уменьшается величина обратного напряжения на вентилях и степень её зависимости от рабочего диапазона скоростей вращения вала МЭГ;

• уменьшается di/dt и как следствие du/dt в тиристорах; практически исключается необходимость защитных RC цепочек от перенапряжений, возникающих при выключении тиристоров, что важно при работе от МЭГ на высоких переменных частотах, так как данное решение приводит к уменьшению массогабаритных показателей системы за счет интегральных конструктивных решений и повышает кпд системы;

• повышается быстродействие системы в связи с прерывистым характером токов в дросселях входной цепи;

• повышается устойчивость системы к аварийным режимам работы, снижаются требования к точности устройства раздельного управления;

• появляется возможность быстрого "гашения" накопленной в электромагнитных элементах энергии при "сбросе" нагрузки за счет кратковременного перехода в режим совместного управления;

• создаются условия для независимой работы вентилей, подключенных к разным фазам СГ, что благоприятно сказывается на коэффициенте гармоник генерируемого тока, уменьшается его зависимость от глубины модуляции углов управления;

• в связи с тем, что характер изменения тока во входной цепи преобразователя и в вентилях приближается по форме к синусоидальной, уменьшается уровень радиопомех.

Перечисленные достоинства данной схемы, а также большое количество вариаций её построения, позволяют считать данное решение для создания систем "МЭГ-ВП", работающих при широком диапазоне изменения скорости вращения вала генератора, концептуальным.

Таким образом, система СП 14 находит широкое применение в АСГЭЭ различного уровня мощности и назначения, где механическая энергия вращающегося с переменной скоростью вала преобразуется в энергию постоянного или переменного тока.

Однако, несмотря на перечисленный список работающих систем и обилие публикаций по различным аспектам расчета параметров [171-7-180 и др.], можно констатировать, что не существует общей методологии построения систем, в основе которой бы лежали теории, позволяющие осуществить сравнение различных схемных вариантов и выбрать оптимальные в каком-либо смысле; рассчитать системные параметры, позволяющие сформулировать обоснованные технические требования на отдельные агрегаты системы (абсолютное значение рабочих скоростей и частот СГ, установленные мощности генератора и преобразователя, включая основные энергетические показатели и требования к реактансам, ЭДС холостого хода и току короткого замыкания генератора; согласование энергетических характеристик СП 14 и первичного двигателя при заданной генерируемой мощности); выбрать или синтезировать законы управления системой в различных режимах работы.

Если расчетам параметров систем с ЭМГ и ВП при установленном фильтре в цепи "выпрямленного тока" посвящено достаточно много работ [121ч-123,150,168,175], в том числе и работы автора [190,197,198,201,205*209, 222], то анализу процессов в системе "МЭГ-ВП" при переменной скорости вращения и С - фильтре посвящены лишь работы [176*180], однако, в них синхронная машина представлена простейшей "ЬЕ" схемой замещения, что не позволяет учесть специфику её влияния на электромагнитные процессы и адекватно оценить величину и качество генерируемой мощности.

Процессы регулирования и стабилизации параметров генерируемой электрической энергии в системе "МЭГ-ВП", независимо от типа преобразователя, связаны с циркуляцией больших потоков неактивной мощности как в сечении электрической машины, так и в сечении нагрузки, которые до настоящего времени не изучены. Знание качественных и количественных характеристик энергетических процессов в системе позволит минимизировать потоки неактивной мощности, что откроет возможность к оптимальному синтезу структур и параметров. В связи с этим возникает необходимость построения теории энергообменных процессов в электромеханических системах, содержащих синхронный генератор с произвольным числом фаз и вентильный преобразователь достаточно общего вида.

Разработке теории энергопроцессов в системах с вентилями посвящены известные работы [291^307]. Специфика построения систем генерирования связанна с соизмеримостью мощности, потребляемой нагрузкой и генерируемой первичным двигателем, с многоконтурностью, большим количеством нелинейных элементов, наличием электромагнитных связей и зависимостью режимов работы от внешних возмущающих факторов (скорость ветра, режим полета и др.). Это приводит к необходимости дальнейшего развития известных теорий энергообмена, учитывая сложность систем было бы обосновано сосредоточить основное внимание на анализе процессов с использованием действующих значений электрических величин. Идея анализа систем с использованием лишь модулей электрических величин предложена в работах [297,299], нашла развитие в работах автора [282,284,287,289], где на основании выявленного изоморфизма 4-мерных пространственных векторов и периодических временных функций нелинейной электрической цепи, возбуждаемой несинусоидальным источником электрической энергии, определены некоторые общие закономерности представления составляющих полной мощности.

Детальное и всестороннее исследование процессов в системах типа "МЭГ-ВП" позволит не только оптимизировать параметры этих структур, но и определить их место среди других систем.

Таким образом, анализ состояния и тенденций развития автономной энергетики свидетельствует об актуальности разработки проблемы и методов повышения эффективности систем преобразования энергии вращающегося вала в электрическую.

Цель работы и задачи исследования.

Цель диссертационной работы состоит в решении крупной научно-технической проблемы повышения эффективности систем преобразования механической энергии вращающегося с переменной скоростью вала в электрическую путём теоретического и практического обоснования новых концепций построения систем с применением устройств силовой электроники и разработкой методов их расчета и алгоритмов управления, что связано с масштабным использованием автономной энергетики в различных отраслях и имеет большое экономическое значение.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи.

1. Разработка концепции анализа энергетических характеристик нелинейных электрических цепей с вентилями при воздействии на них несинусоидальных источников электрической энергии.

2. Разработка теории представления электрических величин нелинейной цепи с вентилями с помощью обобщенных пространственных векторов и операторов, определение основных законов теории электрических цепей и правил их преобразования с использованием адекватного задаче тензорного способа описания.

3. Разработка "символического" метода представления энергетических процессов в нелинейных однофазных и многофазных электрических цепях с использованием алгебр кватернионов и октав.

4. Создание математической модели и метода расчета электромагнитных процессов в электромеханических системах "СГ-ВП" при переменной скорости вращения вала генератора.

5. Анализ электромагнитных процессов (во временной и частотных областях) и энергетических характеристик электромеханических систем "магнитоэлектрический синхронный генератор - управляемый выпрямитель" ("МЭГ-УВ"), "магнитоэлектрический синхронный генератор - непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией" ("МЭГ-НПЧ с ЕК"), "магнитоэлектрический синхронный генератор - управляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения" ("МЭГ-УВ-АИН").

6. Разработка алгоритмов синтеза и синтез законов управления вентильными преобразователями различного типа в составе системы "МЭГ-ВП" при автономной и параллельной работе с сетью.

7. Синтез основных параметров систем генерирования типа "МЭГ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН" для летательных аппаратов и ВЭУ средней и большой мощности.

8. Разработка новых типов систем "СГ-ВП" для систем генерирования летательных аппаратов и ветроэнергетических установок различного типа и уровня мощности на базе магнитоэлектрического генератора и устройств силовой электроники и их внедрение.

Основанием для выполнения работ были тематические планы ОНИЛГТГ МЭШ СССР при НГТУ (НЭТИ) и ОНИЛЭЛА МАП СССР при НГТУ (НЭШ); приказы МАП СССР и постановления МинЭнерго СССР. Хозяйственные договоры на проведение научно-исследовательских работ.

Методы исследования.

Решение поставленных задач потребовало привлечения математического аппарата аналитической и дифференциальной геометрий, тензорного анализа, алгебр кватернионов и октав, теории матриц и линейных операторов, функционального анализа, преобразования Фурье, дифференциального и интегрального исчислений, методов решения экстремальных задач, математической статистики и численного моделирования.

Достоверность основных теоретических положений подтверждается сопоставлением расчетных и экспериментально определенных электрических параметров, а также результатами испытаний серии систем генерирования, технические задания, на проектирование отдельных агрегатов которых сформулированы с использованием предлагаемых методов.

Научная новизна.

1. Выявлен изоморфизм 4-мерных пространственных векторов и временных функций токов и напряжений пространства Ь2[0,2к] нелинейной одноконтурной электрической цепи. На основе геометрических аналогий предложена и развита концепция анализа одно - и многоконтурных электрических цепях с вентилями при питании от несинусоидальных источников электрической энергии с использованием действующих значений электрических величин. Данное обобщение раскрывает множественность форм описания электрических процессов, включая энергообменные, позволяет формализовать процедуру синтеза физически обоснованных способов разложения полной мощности и синтезировать критерии минимизации отдельных её компонент и поиска алгоритмов управления вентилями.

2. Предложена тензорная трактовка основных законов электрических цепей в 4-мерном пространстве с использованием действующих значений токов и напряжений, введены понятия тензоров различного типа сопротивлений, определены их компоненты и правила преобразования при изменении системы координат и преобразованиях цепи. Предложен аналог символического метода описания электрических величин с использованием алгебры кватернионов. На основе данных представлений выявлен алгоритм определения взаимосвязи действующих значений токов и напряжений электрической цепи с вентилями и способ построения векторных диаграмм в 2-, 3- и 4-мерных пространствах, что позволяет в ряде случаев получить замкнутые аналитические выражения для определения интегральных параметров и энергетических характеристик.

3. Введено понятие изображающего обобщенного вектора 3-х фазной нелинейной электрической цепи с вентилями в 8-мерном пространстве с использованием алгебры октав. Показана содержательность и конструктивность данного представления для анализа симметричных и несимметричных режимов работы цепи, что подтверждено разработанным методом определения эквивалентных составляющих полной мощности трехфазной нелинейной цепи.

4. Разработан метод анализа электромагнитных процессов во временной и частотных областях электромеханических систем "СГ-ВП основанный на методе переключающих функций, сформированных для производных тока во входных цепях преобразователя, методе быстрого преобразования Фурье и методе симметричных составляющих. С помощью данного метода и методов обобщенного векторного представления проведен анализ энергообменных процессов в системах "МЭГ-ВП", что позволило выявить их основные закономерности и дать им количественную оценку.

5. Проведен анализ электромагнитных процессов в системах "МЭГ-УВ", "МЭГ-НПЧ с ЕК", "МЭГ-УВ-АИН " при переменной скорости вращения вала генератора и работе преобразователя на сеть постоянного или переменного тока. Определены ранее неизвестные режимы работы выпрямителя и НПЧ с ЕК, обусловленные спецификой электромагнитных процессов в генераторе при переменной скорости вращения, выявлены условия их существования и определено влияние на величину и качественные показатели генерируемой мощности и энергетические характеристики системы.

6. Обоснована энергетическая эффективность принципа модульного построения систем генерирования электрической энергии для ветроэнергетических установок средней и большой мощности при переменной скорости вращения вала ветровой турбины. Выдвинута и обоснована концепция модульного построения автономных инверторов напряжения для систем генерирования электрической энергии, позволяющая повысить качествр генерируемой энергии и улучшить энергетические показатели схемы за счет повышения эквивалентной частоты пульсаций и уменьшения их величины во входных и выходных токах системы.

Основные положения, защищаемые автором.

1. Концепцию представления электрических величин нелинейных электрических цепей с вентилями в установившемся режиме при питании от несинусоидальных источников электрической энергии с помощью 4-мерных пространственных векторов; тензорную и кватернионную трактовку основных законов электрических цепей с использованием действующих значений токов и напряжений и способы их записи в различных координатных системах.

2. Способ векторного и операторного представления в К4 полной и неактивной мощностей нелинейной электрической цепи с вентилями и формы записи условий энергетического баланса цепи с их использованием. Способы определения компонент векторов и операторов мощности и правила их преобразований при изменении системы координат и преобразованиях цепи.

3. Метод изображающего обобщенного вектора в пространстве октав для анализа энергетических процессов в трехфазных нелинейных электрических цепях с вентилями при питании от несинусоидальных источников электрической энергии в симметричных и несимметричных режимах.

4. Метод анализа электромагнитных процессов в системах "СГ-ВП" и результаты исследований электромагнитных процессов во временной и частотных областях в системах "МЭГ-ВП".

5. Результаты исследований энергетических процессов в трех типах систем генерирования: "МЭГ-УВП", "МЭ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН".

6. Синтезированные и использованные в реальных разработках законы управления выпрямителями, непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией и автономными инверторами напряжения, при работе в составе систем генерирования электрической энергии в автономных режимах и параллельно с сетью.

7. Результаты синтеза основных параметров систем генерирования переменного тока типа "МЭ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН" для ЛА и ВЭУ.

Практическая ценность работы.

1. Предложенная концепция и разработанные на её основе методы обобщенного векторного описания энергетических процессов с использованием действующих значений токов и напряжений позволили получить ряд замкнутых аналитических соотношений для расчета основных интегральных параметров и энергетических характеристик синхронного генератора и вентильных преобразователей, что является основой инженерной методики выбора варианта структуры СГЭЭ.

2. Разработанный метод анализа электромагнитных процессов в системах "МЭГ-ВП", проведенные расчеты величин потокосцеплений, токов и напряжений структурных элементов системы, а также показателей их качества, определенные параметры элементов эквивалентных по действующим значениям схем замещения для различных режимов работы трех типов систем генерирования являются основой методики расчета основных электрических параметров элементов СГЭЭ постоянного и переменного тока.

3. На основании предложенных критериев определены рациональные диапазоны изменения скорости вращения вала синхронного генератора для систем генерирования постоянного и переменного тока на базе схем "МЭГ-УВ", "МЭГ-УВ-НПЧ с ЕК" и "МЭГ-УВ-АИН".

4. Предложенный критерий минимизации величины неактивной мощности и активных потерь для систем генерирования в одномодульном и в многомодульном вариантах и результаты синтеза основных системных параметров предназначены для использования в процессе проектирования на стадии формирования технических требований к отдельным агрегатам систем генерирования переменного и постоянного тока для летательных аппаратов и ветроэнергетических установок средней и большой мощности.

5. Разработанные законы управления выпрямителями, непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией и автономными инверторами напряжения в составе систем генерирования типа "МЭГ-ВП", обеспечивают повышение качества генерируемой электрической энергии как в режимах автономной работы, так и в режиме параллельной работы с сетью, минимизируют величину неактивной мощности в сечении нагрузки преобразователя, тем самым повышают эффективность процесса преобразования электрической энергии.

6. Рассмотренные принципы построения, критерии и законы управления нашли применение в разработанных впервые системах генерирования электрической энергии на базе магнитоэлектрического генератора для летательных аппаратов специального назначения и ветроэнергетических установок.

7. Ряд положений разработанной теории использованы в учебном процессе.

Реализация результатов работы.

На различных этапах работы были получены следующие практические результаты:

1. Совместно с АКБ "Якорь" (г. Москва) разработана, изготовлена и испытана серия систем генерирования переменного тока стабильной частоты для летательных аппаратов по схеме "МЭГ-НПЧ с ЕК" типа СГ - 30/45, СГ - 60/90, СГ- 120/150 соответственно мощностью 45,90 и 150кВА.

2. Совместно с АКБ "Якорь" разработаны, изготовлены и испытаны системы генерирования постоянного тока с напряжениями 27В и 270В по схеме "МЭГ - УВ" для малых летательных аппаратов, а также мощных систем электроснабжения постоянного тока для "полностью электрического самолета".

3. Совместно с АКБ "Якорь" разработана, изготовлена и испытана система генерирования мощностью 1кВт (СГ1-ВЧ) с промежуточным звеном высокой частоты по схеме "магнитоэлектрический генератор - выпрямитель - высокочастотный транзисторный повышающий стабилизатор постоянного напряжения - автономный инвертор напряжения - выпрямитель" для малых самолетов.

4. Совместно с АКБ "Якорь" разработан интегральный вариант исполнения системы генерирования типа "МЭГ-НПЧ с ЕК", включая аппаратуру управления; разработаны, изготовлены и испытаны гибридные интегральные схемы, реализующие предложенные законы управления.

5. Разработаны и внедрены в состав САПР "ЭЛЕКТРО" АКБ "Якорь" программы расчета непосредственных преобразователей частоты и выпрямителей в составе систем "МЭГ - ВП".

6. Совместно с АКБ "Якорь", НИИ СЭТМ, СИБстанкоэлектропривод (г. Новосибирск) и з-д Гидроприбор (г. Феодосия) разработаны, изготовлены и испытаны системы генерирования типа "МЭГ-НПЧ с ЕК" для ветроэнергетических установок ВЭУ "Радуга-250" и "Радуга-1" (Разработчик МКБ "Радуга" г. Дубна) соответственно мощностью 250 и 1000 кВт.

7. Совместно с НИИ СЭТМ разработана, изготовлена и испытана система генерирования по схеме "МЭГ-НПЧ с ЕК" мощностью 5кВт для ВЭУ-5 (Разработчик АНЖ "Крыло" г. Омск).

8. Разработан, изготовлен и испытан непосредственный преобразователь частоты для системы генерирования СГ-3.0-1, спроектированной по схеме "синхронный генератор с электромагнитным возбуждением - НПЧ с ЕК", предназначенной для ВЭУ мощностью 3кВт (Разработчик Гидропроект г. Москва).

9. Совместно с АО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск) разработан, изготовлен и испытан бесперебойный источник питания мощностью 17кВА на базе автономного инвертора напряжения на ЮВТ модулях. Функционирует в составе ВЭУ в погранвойсках РФ.

Ю.Разработаны устройства, обеспечивающие режим параллельной работы с сетью, системы генерирования электрической энергии мощностью 10кВт, спроектированной по схеме "МЭГ - В - повышающий стабилизатор напряжения (ЮВТ) -АИН (ЮВТ)" для ВЭУ мощностью 10кВт (Разработчики ВЭУ и системы генерирования АО "ЭЛМАТРОН" и "СИБИРЬ МЕХАТРОНИКА" г. Новосибирск).

Основные научные результаты использованы в учебных курсах "Спецглавы преобразовательной техники", "Машиновентильные системы" и частично отражены в учебных пособиях:

• "Энергетические характеристики нелинейных электрических цепей с вентилями. Геометрические аналогии", издание НГТУ, 1998 г. объем 10 печатных листов.

• Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией для электромеханических систем. Часть 1, издание НГТУ, 1997 г., объем 4 печатных листа.

• Машинный расчет и анализ электронных схем. издание НГТУ, 1992 г., объем 3 печатных листа.

Апробация работы.

Основные материалы работы были представлены на:

Всесоюзных НТК по преобразовательной технике в г. Киев: (1975,1979,1983). Всесоюзной НТК "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами" (г. Москва, 1989 г.), Всесоюзном совещании по проблемам преобразовательной техники (г. Таллин, 1982 г.), НТК по электроприводу переменного тока (г. Свердловск (Екатеринбург) 1975, 1985, 1995, 1998), НТК с международным участием "Проблемы электротехники" (г. Новосибирск, 1993 г.), Заседании "Круглого стола" Научного Совета по проблеме "Научные основы электрофизики электроэнергетики" отделении физико-технических проблем энергетики АН СССР (г. Рига, 1991 г.), Всесоюзном совещании по проблемам автономных электромеханических систем (г. Севастополь 1990 г.), МНТК "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (г. Новосибирск 1992,1994,1996,1998 гг.) НТК по электрооборудованию (г. Комсомольск - на - Амуре 1989 г.), МНТК по информатике и проблемам теле

40 коммуникаций (г. Новосибирск 1995 г.), Третьем Сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ - 98) в г. Новосибирске и ряде других конференций и совещаний.

Основные результаты работы отражены в 108 печатных работах, в том числе в 44 тезисах и докладах, 15 авторских свидетельств и в патенте, в трех учебных пособиях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка литературы из 420 наименований и приложений, содержащих фотографии и осциллограммы, протоколы испытаний систем, актов внедрения. Основная часть диссертации содержит 300 страниц текста, 276 страниц рисунков и таблиц.

Основные результаты по теоретической и практической разработке проблемы и методов повышения эффективности преобразования механической энергии вращающегося с переменной скоростью вала в электрическую состоят в следующем:

1. Обоснована концепция построения автономных систем генерирования электрической энергии (СГЭЭ) постоянного и переменного тока средней и большой мощности на базе систем "магнитоэлектрический синхронный генератор - вентильный преобразователь электрической энергии" (МЭГ - ВП) и модульном принципе. Для систем генерирования летательных аппаратов (ЛА) специального назначения и ветроэнергетических установок (ВЭУ) определены структурные и принципиальные силовые схемы систем, а также диапазоны мощностей возможного использования данной концепции.

2. Предложена и развита концепция анализа энергетических характеристик нелинейных электрических цепей с вентилями при питании от несинусоидальных источников электрической энерщи, основанная на изоморфизме 4-мерных пространственных векторов и временных функций гильбертова пространства, определяющих токи и напряжения одноконтурной электрической цепи.

3. Предложен и использован для анализа сложных систем с вентильными преобразователями математический аппарат обобщенного векторного описания, основанный на тензорной трактовке основных законов электрических цепей и правил их преобразования с представлением компонент тензоров токов и напряжений с помощью действующих значений. Разработан адекватный символический метод для исследования энергетических процессов в однофазных и трехфазных линейных и нелинейных электрических цепях с использованием алгебр кватернионов и октав.

4. С целью формализации процедур формирования критериев минимизации неактивной мощности в электрических цепях с вентилями и критериев синтеза законов управления вентильными преобразователями, а также для формализации процедур расчета полной мощности в многоконтурных цепях с несинусоидальными токами и напряжениями предложены и использовались способы представления полной мощности и её составляющих в виде тензоров первого и второго рангов.

5. На базе метода обобщенного векторного описания и разработанного метода анализа электромагнитных процессов во временной и частотной областях, основанного на использовании переключающих функций для производных токов и быстрого преобразования Фурье, а также метода симметричных составляющих, создана теория энергетических процессов в системах "МЭГ - ВП", позволившая выявить основные закономерности преобразования электрической энергии и дать им количественную оценку.

6. Проведен анализ электромагнитных процессов в СГЭЭ переменного и постоянного тока типа "МЭГ - ВП" при переменной скорости вращения вала генератора и параллельной работе преобразователя с сетью. Определены ранее неизвестные режимы работы и условия их существования в ряде схем ВП. Выявлены рациональные диапазоны изменения скоростей вращения вала СГ и определено влияние режимов работы систем и их параметров на величины и качественные характеристики генерируемой мощности, токов и напряжений структурных элементов систем.

7. Исследованы энергообменные процессы между синхронным генератором и вентильным преобразователем, между преобразователем и нагрузкой в системах генерирования "МЭГ - ВП", определена зависимость величин полной мощности и её составляющих (в различных формах разложения), а также основных энергетических характеристик от параметров системы и режимов работы. Показано, что в системах с магнитоэлектрическим генератором процесс регулирования генерируемой активной мощности при переменной скорости вращения обеспечивается изменением величины и структуры неактивной мощности. Обоснована энергетическая эффективность модульного принципа построения СГЭЭ с магнитоэлектрическим генератором для ряда областей применения.

8. Предложен критерий синтеза параметров СГЭЭ, обеспечивающий минимизацию активных потерь и неактивной мощности, циркулирующей в цепи МЭГ - ВП. Осуществлена процедура синтеза основных системных параметров СГЭЭ для ЛА и ВЭУ. Для систем генерирования ВЭУ определены диапазон изменения скорости вращения вала ветровой турбины, в котором целесообразно применение модульного принципа, оптимальное количество модулей и алгоритмы их включения.

583

9. Сформулированы критерии синтеза и синтезированы законы управления вентильными преобразователями в составе систем генерирования постоянного и переменного тока типа "МЭГ-ВП" при параллельной работе с сетью, минимизирующие величину генерируемой неактивной мощности в цепи нагрузки.

10. Разработана впервые серия систем генерирования типа "МЭГ - ВП" мощностью от ЗкВА до 150кВА для летательных аппаратов специального назначения и ветроэнергетических установок мощностью от 1.5кВт до 1000кВт, при проектировании которых применялись обоснованная концепция построения, предложенные методы анализа и расчета основных параметров и энергетических характеристик систем, синтезированные законы управления вентильными преобразователями с естественной коммутацией и автономными инверторами напряжения в составе СГЭЭ при автономной и параллельной работе с сетью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. С.О' Дэлл. Перспективы производства энергии до 2010 г.: влияние повышения выбросов С02 и роль ядерной энергии. Бюллетень центра общественной информации по атомной энергии. N 4,1997, С. 3-16.

2. Джеймс Р. Чайлс. Современная энергетика. Бюллетень центра общественной информации по атомной энергетике. N1,1997, С. 49-56.

3. Дробышев А.Д.,'Пермяков Ю.А. Ветровая энергия и ее возможный вклад в ресурсосбережение и экологию Приморья: Учебное пособие/ Перм. ун-т. 1997. 112с.

4. Абдрахманов Д.С., Переведенцев Ю.П. Возобновляемые источники энергии. Казань: Изд-во Казан, ун-та/ 1992. 134 с.

5. Де Рензо Д. Ветроэнергетика. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1982.272 е., ил.

6. Ляхтер В.М. Ветровые электростанции большой мощности. Обзорная информация// Энергетика и электрификация. 1987, N 1, С. 1-72.

7. Ляхтер В.М. Использование энергии ветра// Энергетическое строительство. 1986, N 5.

8. Альтернативные источники энергии. Бюллетень центра общественной информации по атомной энергетике. N 2,1997, С. 64.

9. Альтернативные источники энергии. Бюллетень центра общественной информации по атомной энергетике. N 3,1997, С. 50.

10. Ветроэнергетическая станция ВЭС-5000. Предложения по выбору места строительства , типам ВЭУ и научно-техническому сопровождению проекта. Технический отчет. НГТУ, Новосибирск, 1994. -142 с.

11. Информационный обзор по ветроэнергетическим установкам. (Основные направления развития, технические решения, экономическое обоснование, ведущие зарубежные фирмы, рынки сбыта.) Информэлектро. Аналитико-издат. Центр ИЗА-НА.-М., 1990. -318с.

12. Системы электрооборудования ветроэнергетических установок за рубежом. Аналитическая справка. Информэлектро. Аналитико-издательский центр ИЗАНА. М., 1991.-28 с.

13. Электрооборудование для ветроэнергетики (состояние и тенденции развития). Информэлектро. Аналитико-издательский центр ИЗАНА. М., 1991. 179 с.

14. Ветроэнергетические установки. Реферативный обзор. Вып. 7. Информэлектро. Аналитико-издательский центр ИЗАНА. М., 1989. 20 с.

15. Ярас JL, Хоффман Л., Ярас А., Обермайер Г. Энергия ветра. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 252 е., ил.

16. Волшаник В.В., Зубарев В.В., Франкфурт М.О. Использование энергии ветра, океанских волн и течений. Сб. "Итоги науки и техники". Сер. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Т. 1. М.: ВИНИТИ, 1983. 99 е., ил.

17. European Wind Energy Association Conference and Exhibition (EWEC'86), Rome-Italy, Proceedings, Volume 1, 7-9. XI. 1986,701 c.

18. European Wind Energy Association Conference and Exhibition (EWEC'89), Glasgow-Scotland, Parti, 10-13. УЛ. 1989,553 с.

19. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983,170 с.

20. Indian Journal of Power and River Valley Development, 1986,36, № 5.6,157-158.

21. Нефедов А.А., Перфилов О.Л. Системная ветроэнергетика в СССР. Состояние и перспективы развития / Теплоэнергетика, 1987, № 9,15-18.

22. Сиданов И.А., Дубровина И.В., Сукасян Б.Д. Перспективы развития автономной ветроэнергетики / Энергетик, 1989, № 5,1-4.

23. Твайделл Д., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Атомэнергоиздат, 1990.391 с.

24. Kugellager Z, s.a.53, № 195,21-23.

25. Mechanical Engineering, 1979,101, № 1,46.

26. Byggeth N., Halsten K., Thoreson L. Drive train assembly of the Swedish WT3. "3-rd Int. Symp. Wind Energy Syst." Copenhagen, 1980". Cranfield, 1980,253-267.

27. Checco A., Whitehead G. Microprocessor control of a wind turbine generator. "4th IECI Annu. Conf. Proc.: Ind. Appl. Microprocess", Philadelphia, Pa, 1978". New York, №6,1978,143-149.

28. Erkst E. Background and system description of the 1 wind turbine generator. 23rd Nat. SAMPLE Symp. and Ehxibit. Anaheim. Calif, 1978. Vol. 23. Azusa, Calif, 1978,403-408.

29. Renewable News, July, 1985,13.

30. IEE Proceedings, 1987, Vol. 134, Pt.A, № 5,450-454.

31. Warren J., White C., Haines R. Performance monitoring of the LSI 3MW Wind Turbine on Orkney, EWEC'89, Part II, 558-562.

32. IEE Proceedings, 1983, Vol.130, RA., № 9. December 553.

33. Walker R. The Shetland Wind Demonstration project. EWEC'89, Part. II, 587-591.

34. Modern Power Systems, 1988, № 9,41 -59.

35. Modern Power Systems, 1987, № 9,73-95.

36. Modern Power Systems, 1986, № 8,61-71.

37. Elektrische Maschinen, 1985,64, № 1, 7-11.

38. Kelh W. The Induction generator for wind turbines. EWEC'86, Vol.1, section D, D22, 682-683.

39. Brook D., Mitchell D. Induction generators special design considerations for win turbines. 11 Wind Energy Convers., Proc. 9th British Wind Energy Association Cdonference, Edinburg, 1-3 April, 1987, London.

40. Dal Pane E., Wieland K. The M30 on innovative single bladed WECS. EWEC'86, Vol. 1, section D,D1, 549-554.

41. Avolio S., Gondiosi G., Iacovoni F., Sorli G. Medit: the forerunner of medium size WTG family EWEC'86, Vol.1, section D, D2,555-557.

42. Kristensen P. Esbjerg. Danish 2 MW Wind Turbine. EWEC'86, Vol. 1, section D, 571-573.

43. Olthoff J. The Polymarin vertical axis turbine. EWEC'86, Vol.1, section D, D9,601-604.

44. Mortensen K., Skemris C. The Masnedo Wind Form. Demonstration Project. Elkraft, 1989,18-21.

45. Derdelinok K., Haesaerts S., Hirch Ch., Tengels W. Design and testing of a 500 kW turbine. EWEC'89, part II, 572-576.

46. Bendford K., Habib S., Svensson G., Svenkvist R. Experience from swedish 2 MW Wind turbine at NASUDDEN and development of the next generation of LWTS. EWEC'89, part n, 563-567.

47. Miborrow D., Bedford A., Walker E. Richborough 1 MW Wind turbine. EWEC'89, part 11,571-581.

48. Lange S. Development, building testing of 250 kW and 750 kW WECS. EWEC'89, part II, 640-645.

49. Mays I. Clare R. The UK vrtical axis wind turbine programme experiences and initial results. EWEC'86, Vol.1, section A, 173-178.

50. Carlson O., Hylander J., Tsiolis S. Variable Speed AC-generators applied in WECS. EWEC'86, Vol.1, section D, D23,685-690.

51. Brown Boveri Mitteilungen, 1982, Jg.69, № 3, 57-64.

52. Proceedings of the Mediterranean Electrotechnical Conference (Melecon 181), New York, Tel Aviv, 24-28 May, 1981,1-3.

53. Richards b., Auraeshi S. The design, fabrication and installation of project EOLE 4MW prototype vertical axis wind turbine generator (VAWTG). EWEC'89, Vol.1, section D,Dil, 609-914.

54. Fritzsche A., Henseler H., Lainey L. Megawatt-Darrieus Also for Europe. EWEC'89.

55. Glidden D. Economics gains from more complete system integration of Variable Speed generators and large horizontal axis wind turbines. "Proc 20th Intersoc. Energy Conf., 1985, Vol.3." Warrendale, 1985,669-674.

56. Hensing P. NEWECS-45, the dutch 1MW Wind Turbine. EWEC'86, Vol.1, section D, D3,563-569,

57. Cramer G., Schunter J. Control strategies for the 1,2 MW WEC of the German Island of Helgoland. EWEC'86, Vol.1, section D, D13,651-655.

58. Heherberger G. Impact of Variable Speed of the fatigue of a large scale WECS. EWEC'86, part I.59. "VILLAS" Wind energy converter "FLODA-600", "VILLAS wind technology", technical documentation. FLAIR 8/20,, July, 1989.

59. Alatalo M. The use of rare-earth-metals and disc-designed generators in order to increase the output from windmill. EWEC'86, Part II, 788-791.

60. Fulton N. Randall S. Switched reluctance generators for wind energy applications. Wind Energy Conversion. 1986. Proceedings of the 8-th British Wind Energy Conference. Cambridge, 19-21 March, 1986.

61. Noriski S., Umida H., Hayaski Y. Induction generator connected to a utility network through a static frequency changer. "IEEE'IAS (Ind.Appl.Soc.) 18-th Annu. Meet. 3-7. Oct. 1983. Conference Ree." New York, N. Y., 1983, 609-616.

62. Matsuzaka Т., Tsuchiya К., Yamada S., Kitehara H. A variable speed wind generating sistem and its test results. EWEC'86, part II, 608-612.

63. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины. М.: Энергоатомиз-дат, 1984. 190 с.

64. Siemens-Energietechnik, 1983, № 6,364-367.

65. ETZ, 1990,111, № 4 176-181.

66. Modern Power Systems, 1986, December, 32-35.

67. IEEE Transactions of Energy Conversion, 1988, Vol.3, № 2.2. June.

68. Горев A.A. Переходные процессы синхронной машины. Л.: Госэнергоиздат, 1950.-551 с.

69. Ботвинник М.М. Регулирование возбуждения и статическая устойчивость синхронной машины. М.: ГЭИ, 1950.

70. Ботвинник М.М. Асинхронизированная синхронная машина. М.: ГЭИ, 1960.

71. Ботвинник М.М., Шакарян Ю.Г. Управляемая машина переменного тока. М.: Наука, 1969.

72. Важнов А.И. Статическая устойчивость асинхронной машины с возбуждением в ' цепи ротора. Известия ВУЗов. Электромеханика, N12,1953.

73. Важнов А.И. Динамическая устойчивость асинхронного генератора с возбуждением в цепи ротора. Изв. ВУЗов. Электромеханика, N11,1960.

74. Радин А.И., Загорский А.Е., Шакарян Ю.Г. Управляемые электрические генераторы при переменной частоте вращения. М.: Энергия, 1978.

75. Радин А.И., Шакарян Ю.Г. Индукционные машины двойного питания в качестве автономных источников стабильной частоты. Изв. ВУЗов. Электромеханика, N 5,1971.

76. Радин В.И. и др. Определение номинальных данных источника питания автономных систем электропривода с циклоконвертором. Электротехническая промышленность, 1976, N 7 (51).

77. Радин В.И., Быков Ю.М. Особенности работы циклоконверторов в системах с автономным источником. Электротехника, N 5,1975.

78. Радин В.И. и др. Определение номинальных данных источника питания автономных систем электропривода с циклоконвертором. Электротехническая промышленность, 1976, N 7 (51).

79. Казарян С.А., Шакарян Ю.Г. Дву- или трехфазная конструкция ротора регулируемой машины переменного тока. М.: Труды ВНИИЭ, вып. 41, 1972.

80. Кялян П. А. Энергетические соотношения в бесконтактной машине переменного тока, работающей с переменной скоростью вращения. Изв. ВУЗов СССР. Энергетика, 1965, N1.

81. Шакарян. Ю.Г., Электрооборудование для мощных ветроэлектрических установок // Энергетическое строительство, №3,1991, с.46-48.

82. Thomas Schuckart, Torsten Sehutt Einschalt und Bremsverhalten drehzahlstarres 1 - MW -Windkaftalagen. 9 - Symposium Maritime Elektronik. Universität Rostock. 1998. P. 119-122

83. Wilfried Hofmann, Andreas Thieme. Drehzahlvariabler Drehstromgenerator fur Windkroftanlagen. 9 Symposium Maritime Elektronik. Universität Rostock 1998. P. 123-126.

84. Uwe Rädel. Doppeltgespeiste Asynchronmaschine als drehzzahlvariabler Generator im Netzbetrieb. 9 Symposium Maritime Elektronik. Universität Rostock. 1998. P. 127-130.

85. Hartmut Mrugowsky, Iurgen Petzoldt. Ubergagsvorgange bei Winndkraflanlagen -Modellbil dungs und Sinuilatuon. 9- Symposium Maritime Elektronik. Universität Rostock. 1998. P. 115-118.

86. Uwe Rädel. Drehzahlvariable Windkraftanlagen. 9 Symposium Maritime Elektronik. Universität Rostock. 1998. -P. 131-134.

87. Система генерирования электрической энергии ветроэнергетической установки "Радуга 1" мощностью 1000 кВт. Эскизный проект. Книга 1. Система СГЭЭ и ПЧ. -М., 1990.-356 с.

88. Денисенко Г.И. и др. Передача энергии фото- и ветроэлектрических установок в электросистему через инвертор ведомый сетью. // Преобразование и стабилизация параметров электроэнергии, Киев, 1990, С. 116-125.

89. Мастрюкова МГ. К вопросу эффективности ветроэлектростанций // Энергетическое строительство, №3,1991, С.26-27.

90. Матвиенко Н.И. и др. Энергоэкономическая эффективность ветроэлектрических станций в энергетических системах // Известия вузов, Энергетика, №1, 1990, с.3-7.

91. Перфилов O.JI. и др. Ветроэлектрические станции: перспективы развития // Энергетическое строительство, №3,1991, С.24-25.

92. Ветроэлектрические станции //под ред. Малышева H.A., М., Гидропроект, 1988

93. Пинегин A.JI., Рагозин А.А., Режимы работы синхронного ветроэлектрического генератора в энергосистеме.// Электричество, №5,1992

94. Плахтына Е.Г. и др., Математическое моделирование электромагнитных процессов асинхронного генератора ВЭУ. // Электричество, №8,1992, С. 27-31.

95. Рагозин А.А., Пинегин А.Л., Сопоставительный анализ условий работы асинхронного и синхронного ветроэлектрических генераторов в энергосистеме. // Электричество, №2,1996, С. 16-23.

96. Рагозин А.А., Пинегин А.Л., Параллельная работа с сетью асинхронизированных синхронных ветроэнергетических генераторов. // Электричество, №2,1997, С. 8-13.

97. Conway A., A fresh breeze for the NFFO / Atom. Gr.Brit.,1989, p.23-25,27,29,31.

98. European wind power event / Energy Digest, vol. 18,N6,1989,p. 19-20.

99. Rand M., The environmental and conmunity impacts of wind energy: A review of existing knowledge / 9th Miami Congr. Energy and Environ. Miami Beach, Fla, 1989,p.439.

100. Turbulent times for wind power/Modem Power Systems, vol.9, N10,1989, p. 27,29,31.

101. Twidell J., International reviews of the USA EEC, Denmark,China and Algeria / Wind Energy Convers.Proc.9th Brit.,Conf. Edinburgh, 1987, p.29-32.

102. Wind energy conference / Energy Digest, vol.18, N3,1989, p.23.

103. Войцеховский Б.В. Использование энергии ветра // Энергия и экология, Новосибирск, 1988, с.42-44.

104. Дубровина И.В., Об использовании ветроэнергетических агрегатов и аккумуляторов теплоты в системах теплоснабжения // Энергетик ,№11,1990, с. 19.

105. Денисенко Г.И. Энергетика автономных ветроустановок. // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, №3,1990, С. 130-135.

106. Кузнецов А.А., О генерировании переменного тока стабилизированной частоты в ВЭУ. //Рукопись деп. в УкрНИИНТИ, Одесса, 1989,10с.

107. Левин Н.Н., Индукторные генераторы в маломощных ВЭУ. // Энергетическое строительство, №3,1991, С. 53-55.

108. Маргалик С.В. Влияние подключения ветроэлектрических станций на характеристики энергосистемы. // Мат. Моделирование в энергетике: Тез. док. Всесоюзной научно-технической конф., Киев, 1990, с.123-124.

109. Мустафаев Р.И, Применение асинхронных генераторов в ветроэлектрической установке. // Сборник трудов Гидропроекта, 1989, с. 175-182.

110. Мустафаев Р.И. Пуск и управление ветроэлектрической установки с асинхронным генератором, работающим на электрическую сеть. // Электротехника, №5, 1990, С. 22-27.

111. Павлов Ю.И. Оценка эффективности малых ветроэлектрических установок, работающих параллельно с сетью. //Научно-технический бюллетень, 1989, с.22-25.

112. Пиковский A.B. Режимы работы асинхронизированного синхронного генератора в составе ВЭУ // Энергетическое строительство, №3,1991, с.48-50.

113. Копылов И.П. Безредукторные ветроагрегаты // Сборник научных трудов Гидропроекта, №129,1988, С. 170-174.

114. Брускин Д. Э. Синдеев И. М. Электроснабжение летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1988. - 264 с.

115. Грабовецкий Г. В. Некоторые вопросы динамики вентильных преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией при совместном и раздельном управлении// Электричество. -1975. № 2. - С. 58 -60.

116. Грабовецкий Г.В. Тиристорные преобразователи частоты с естественной коммутацией для частотно-регулируемого электропривода. Электротехника, 1975, № 5.

117. Грабовецкий Г.В. Применение переключающих функций для анализа электромагнитных процессов в силовых цепях вентильных преобразователей частоты. Электричество, N 6,1973.

118. Грабовецкий Г.В, Заболев Р.Я, Петров Э.Л. К вопросу гармонического состава выходного напряжения НПЧ при наличии коммутационных процессов. В сб. Преобразовательная техника, НГУ НЭТИ, Новосибирск, 1976.

119. Сипайлов Г.А. и др. Метод расчета системы: синхронный генератор НПЧ с искусственной коммутацией. Тезисы. Непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией. Киев, 1977.

120. Быков Ю.М. Влияние закона управления непосредственным преобразователем частоты на параметры автономной установки. Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника, 1979, N 5(112), С. 13-15.

121. Быков Ю.М., Василенко B.C., Пар И.Т. Исследование случайных процессов на выходе непосредственного преобразователя частоты. Электричество, 1978, N1, С. 45-48.

122. Быков Ю.М., Пар И.Т. Исследование процесса вытеснения одной вентильной группы тиристорного циклоконвертора. Электричество, 1975, N 10, С. 42-45.

123. Быков Ю.М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником энергии. М.: Энергия, 1977,145 с.

124. Конев Ю.И. Основные проблемы миниатюризации силовых электронных устройств и систем. В кн.: Электронная техника в автоматике. Вып. 7. М., Сов. радио, 1975, с.3-13.

125. Лотоцкий В.Л., Айзенштейн Б.М. Некоторые особенности расчета вентильных генераторов постоянного тока с пониженным уровнем пульсаций выходного напряжения: Труды МИГЭА, вып. 47,1970.

126. Андреев В.Г., Зечихин Б.С., Радько М.С. Бесконтактные синхронные генераторы с внутризамкнутым магнитопроводом. МАИ им. С. Орджоникидзе, 1970.

127. Меркулов В.И. Перспективы автономного энергообеспечения. Тезисы докладов научно-практической конференции "Ветроэнергетика, малая гидроэнергетика и другие нетрадиционные виды электроэнергетики". Новосибирск, 1994, С. 3-6.

128. Бычков Н.М., Диковская Н.Д. Характеристики двигателя с использованием эффекта Магнуса. Тезисы докладов научно-практической конференции "Ветроэнергетика, малая гидроэнергетика и другие нетрадиционные виды электроэнергетики". Новосибирск, 1994, С. 9-11.

129. Иньков Ю.М. Вентильные преобразователи частоты с непосредственной связью. -М.: Информэлектро, 1974,62 с.

130. Иньков Ю.М., Мамопшн Р.Р. Проблема электромагнитной совместимости статических преобразователей электрической энергии в системах электроснабжения. -М.: Информэлектро, 1982, 72 с.

131. Исаев И.П., Иньков Ю.М., Матюшкин В.А. Теоретико-вероятностные принципы расчета вентильных преобразователей электрической энергии. Электричество, 1976, N2, С. 65-69.

132. Кобзев A.B. Многозонная импульсная модуляция: Теория и применение в системах преобразования параметров электр. энергии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1979.

133. Кобзев A.B., Михальченко Г.Я., Музыченко Н.М. Модуляционные источники питания РЭА. Томск: Радио и связь, 1990.

134. Кобзев A.B., Лебедев Г.Я., Михальченко Г.Я. и др. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием. М.: Энер-гоатомиздат, 1986.

135. Смольников Л.Е. Вторичные источники питания на транзисторах: Учеб. пособие по курсу "Преобразователи и источники питания"/ Под ред. С.И. Васильев. М.: МЭИ, 1979-87 с.

136. Смольников Л.Е. Транзисторные преобразователи напряжения: Учеб. пособие для вузов по спец. "Инж. электрофизика"./ Под ред. A.A. Голикова. -М.: МЭИ, 1983.

137. Соустин Б.П., Иванчура В.И., Чернышев А.И., Исляев Ш.Н. Система электропитания космических аппаратов./ Отв. ред. М.Ф. Решетнев; Рос. акад. наук. Сиб. отд-ние. Краснояр. науч. центр. Отд. физики ультрадисперс. материалов. Новосибирск: ВО "Наука", 1994.

138. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1981. 280 с.

139. Лукутин Б.В. Исследование динамических режимов и системы возбуждения синхронного генератора автономного источника стабильной частоты. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Свердловск, 1976.

140. Тонкаль В. Е, Мельничук Л. П. и др. Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышенной частоты. Киев: Наукова думка, 1981. - 252 с.

141. Гречко Э.Н., Тонкаль В.Е. Автономные инверторы модуляционного типа. -Киев: Наукова думка, 1983. -304 с.

142. Лабунцов В.А., Ривкин Г.А., Шевченко Г.И. Автономные тиристорные инверторы. -М.: Энергия, 1967. -159 с.

143. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высш. школа, 1985. - 255 с.

144. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 169 с.

145. Скобченко В.М. Автономные системы электроснабжения на базе преобразователей с однополосной модуляцией. Тезисы. Непосредственные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. Киев, 1977.

146. Подъяков Е.А., Петров Э.Л. Расчет коммутационного падения напряжения в НПЧ с непосредственной связью. Сб. Преобразовательная техника, НЭТИ, Новосибирск, 1968.

147. Гультяев А.Н. Преобразовательная часть ветроэнергетической установки. Труды 3-й международной НТК, АПЭП-96. Том 8. Новосибирск, 1996, с.38-40.

148. Chirgwin, К. М., and Stratton, L. J. Variable-Speed Constant-Frequency Generator System for Aircraft, AIEE Trans. Appl. Ind.,78, pt. II, 304-310 (1959).

149. Jessee, R. D., and Spaven, W. J. Constant-Frequency AC Power Using Variable Speed Generation, AIEE Trans. Appl. Ind., 78, pt. П, 411-418 (1959).

150. Chirgwin, К. M., and Stratton, L. J., and Toth, J. R. Precise Frequency Power Generation from an Unregulated Shaft, AIEE Trans. Appl. Ind., 79, pt П, 442-451 (1960).

151. Caldwell, S. C., Peaslee, L. R, and Plette, D. L. The Frequency Converter Approach to a Variable Speed Constant Frequency System, AIEE Conf. Paper, CP 60-1076, August 1960.

152. Ward, L. J., and Sinclair, W. Production of Constant Frequency Electrical Power for Aircraft Using Static Equipment, Paper given at the Joint Conference of the Royal Aeronautical Society and the IEE in 1962.

153. Chirgwin K.M. A Variable-Speed Constant Frequency Generating Systems for the Supersonic Transport. Suppl. IEEE Trans. Aerospace, 93-97, June 1965.

154. Fisk, D. A. ,VSCF for High Qulity Electrical Power and Reliability, ASME, Aviation and Space Division Conference paper, June 16-19,1968.

155. Lafuze, D.L. VSCF Starter Generator, IEEE Power Electronics Specialist Conference (1974).

156. Нежданов И.В. Исследование и проектирование авиационных стабилизированных преобразователей на тиристорах для систем ПССЧ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М.: МЭИ, 1972.

157. Галтеев Ф.Ф., Куприн Б.В. Современные системы электроснабжения самолетов. М.: Электрооборудование и транспорт, т.4,1977.

158. Злочевский B.C. Системы электроснабжения самолетов, М.: Машиностроение, 1971.

159. Бертинов А.И. Авиационные электрические генераторы. М.: Оборонгиз, 1959.

160. Коробан Н.Т., Нежданов И.В. Анализ вариантов систем питания с полупроводниковыми преобразователями. -М.: Тр. МЭИ, вып. 147, М.,1972.

161. Федосеев А.Ф. Современное состояние и перспективы развития электрооборудования самолетов.// Автоматика и электромеханика М. :Наука, 1973.-С. 61-72.

162. Джюджи JI, Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. -М. : Энергоатомиздат, 1983. 400с.

163. Качество электроэнергии бортовых систем электроснабжения и способы его улучшения/ А.И. Бертинов, С.Р. Мизюрин, С.Б. Резников и др. Электричество, 1981, N6, С. 32-36.

164. Климов В.П, Юхнин М.М. К выбору оптимальной частоты источника питания в системах электроснабжения с преобразователем частоты. Труды МАИ. Вып. 253, 1972, С. 95-100.

165. Коломиец Ю.В, Лукин И.И. Стабилизация напряжения в системе синхронный генератор статический преобразователь стабильной частоты. - В кн.: Проблемы технической электродинамики, 1971, вып. 29. - Киев: Наукова думка, С. 42-46.

166. Коломиец Ю.В, Лукин И.И. Система ПСПЧ с искусственной коммутацией тока вентилей. В кн.: Вопросы авиационной электротехники. Вып. 6. - Киев: КИИГА, 1972, С. 10-14.

167. Коломиец Ю.В, Лукин И.И. Экспериментальные исследования системы ПСПЧ с искусственной коммутацией, тока вентилей. В кн.: Вопросы авиационной электротехники. Вып. 6. - Киев: КИИГА, 1972, С. 14-15.

168. Майбородин Б.А, Лукин И.И. Влияние углов управления вентилями НПЧ на его регулировочные характеристики. В кн.: Авиационное электрооборудование. Вып. 2. - Киев: КИИГА, 1976, с.90-94.

169. Иванцов В.В, Подъяков Е.А. Графоаналитический метод расчета характеристик источника электропитания с преобразователем частоты и емкостным фильтром. В кн.: Тиристорные преобразователи частоты. - Новосибирск: НЭТИ, 1981, С. 190-206.

170. Иванцов В.В., Подъяков Е.А, Кожухов В .В. О стабилизации выходного напряжения системы электроснабжения переменного тока с преобразователем частоты. В кн.: Преобразовательная техника. - Новосибирск: НГУ - НЭТИ, 1978, С. 162-170.

171. Иванцов В.В., Подъяков Е.А. Методика выбора параметров силового оборудования источника электропитания переменного тока с преобразователем частоты. В кн.: Силовая полупроводниковая техника. - Новосибирск: НЭТИ, 1982, С. 91-102.

172. Иванцов В.В., Семенов Ю.Е. Оценка точности стабилизации действующего значения выходного напряжения системы электроснабжения переменного тока с датчиком среднего значения. В кн.: Преобразовательная техника. - Новосибирск: НГУ - НЭТИ, 1978, с, 170-175.

173. Харитонов С.А., Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Кожухов В.В. и др. Коррекция формы выходного напряжения НПЧ с помощью обратных связей. Сб. Преобразовательная техника, Новосибирск: НЭТИ, 1975, С. 73-80.

174. Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Кожухов В.В. и др. Построение системы управления НПЧ со стабилизированными параметрами. Сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НЭТИ, 1975, С. 63-73.

175. Подъяков Е.А., Харитонов С.А., Иванцов В.В., Семенов Ю.Е. Генератор трехфазного синусоидального напряжения регулируемой низкой частоты. Электротехническая промышленность, сер. Преобразовательная техника, М., 1975, С. 84-87.

176. Брон Л.П., Харитонов С.А., Бородин Н.И., Пасик В.Ш. Исследование сложных систем автоматического регулирования с НПЧ на универсальной цифровой математической модели. Межвуз. сб. Преобразовательная техника, Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1976, С. 89-99.

177. Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов CA., Кожухов В.В. и др. К расчету параметров силового оборудования автономных источников питания. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1976, 80-89.

178. Харитонов С.А., Подъяков Е.А., Бородин Н.И. Метод расчета выходного напряжения НПЧ с корректирующей обратной связью. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НГУ-НЭТИ. 1976, С. 73-80.

179. Подъяков Е.А., Харитонов С.А., Иванцов В.В., Кожухов В.В. Результаты разработки и исследования системы электроснабжения переменного тока стабильной частоты. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1977, С. 98-110.

180. Подъяков Е.А., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А., Скурихин Л.И. Анализ параметров стабилизированного генератора пилообразного напряжения. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1977, С. 114-125.

181. Харитонов С.А., Подъяков Е.А., Семенов Ю.Е. Анализ спектра входного и выходного напряжения НПЧ с учетом внутреннего сопротивления источника питания. Сб. АН Мол. ССР Электроустановки повышенной частоты. Кишинев: Штинца, 1978, С. 55-64.

182. A.c. 595841, МКИ Н02Р 13/16. Способ определения проводящего состояния вентиля в преобразователе / Семенов Ю.Е., Харитонов С.А. // Открытия. Изобретения. -1978.-№ 8.

183. Подъяков Е.А., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А., Иванцов В.В. Генератор стабилизированного пилообразного напряжения. Сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НЭТИ, 1972, С. 156-161.

184. Подъяков Е.А., Харитонов С.А., Семенов Ю.Е., Иванцов В.В. Применение интегральных операционных усилителей в системах управления НПЧ. Сб. Преобразовательная техника, НЭТИ, Новосибирск, 1975, С. 80-87.

185. Семенов Ю.Е., Харитонов СЛ., Иванцов В.В. Регулятор симметрии фаз с трехфазным стабилизированным выходным напряжением. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1977, С. 110-112.

186. Харитонов С.А. Анализ работы корректирующей обратной связи. Межвуз. сб. Преобразовательная техника, НГУ-НЭТИ, 1978, С. 145-153.

187. Харитонов С.А., Подъяков Е.А. Анализ электромагнитных процессов в НПЧ с ЕК для автономных источников питания. Межвуз. сб. Преобразовательная техника.- Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1978, С. 132-143.

188. Харитонов С.А. Преобразователь частоты с непосредственной связью для автономных источников питания. Диссертация на соискание уч. степени канд. техн. наук. Новосибирск: НЭТИ, 1978,180 с.

189. Бородин Н.И., Подъяков Е.А., Харитонов С.А. Статический режим параллельной работы двух НПЧ. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: ЮЩ 1979, С. 101-112.

190. Харитонов С.А., Кожухов В.В., Подъяков Е.А., Иванцов В.В. и др. Модуляция амплитуды выходного напряжения НПЧ. Межвуз. сб. Преобразовательная техника.- Новосибирск: НЭШ, 1979, С. 90-101.

191. Харитонов С.А. Анализ устойчивости НПЧ с корректирующей обратной связью. Межвуз. сб. Преобразовательная техника Новосибирск: ЮТИ, 1979, С. 112-124.

192. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А., Подъяков Е.А., Семенов Ю.Е. и др. Результаты разработки НПЧ с ЕК для систем электроснабжения переменного тока стабильной частоты. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НЭТИ, 1979, С. 3-15.

193. Харитонов С.А. Применение метода фазового пространства для анализа вынужденных периодических процессов, в НПЧ с ЕК. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: ЮТИ, 1980, С. 15-25.

194. Харитонов С.А., Подъяков Е.А. Расчет некоторых интегральных показателей выходного напряжения НПЧ. Межвуз. сб. Тиристорные преобразователи частоты. -Новосибирск: НЭТИ, 1981, С. 69-75.

195. Харитонов С.А., Грабовецкий А.Г., Бородин Н.И. Комбинированное управление в вентильном преобразователе с ЕК. Межвуз. сб. Силовая полупроводниковая техника. Новосибирск: НЭТИ, 1982, С. 66-72.

196. Бородин Н.И., Подъяков Е.А., Харитонов С.А. Параллельная работа статических преобразователей. Межвуз. сб. Силовая полупроводниковая техника. Новосибирск: НЭТИ, 1982, С. 121-133.

197. Подъяков Е.А., Кожухов В.В., Харитонов С.А. Ключевой усилитель мощности переменного тока в системе активного фильтра для НПЧ. Межвуз. сб. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии. Новосибирск: ЮТИ, 1983, С. 78-84.

198. Бородин Н.И., Харитонов С.А., Нежданов И.В. Анализ устойчивости параллельной работы непосредственных преобразователей частоты. Межвуз. сб. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии. Новосибирск: НЭТИ, 1983, С. 84-94.

199. Харитонов С.А., Преображенский Е.Б. Запуск газотурбинных установок с помощью синхронного генератора и статического преобразователя. Межвуз. сб. Тири-сторные преобразователи. Новосибирск: НЭТИ, 1985, С. 53-63.

200. Грабовецкий Г.В., Подъяков Е.А., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А. Гибридная интегральная схема двухканального устройства импульсно-фазовой модуляции. Электротехническая промышленность. Серия Преобразовательная техника, 1984, вып.3(161), 2 с.

201. A.c. 1022282, МКИ Н02Р 13/6. Способ управления вентильным преобразователем с непосредственной связью и естественной коммутацией в режиме прерывистого тока / Харитонов С А., Грабовецкий А.Г., Бородин Н.И. // Открытия. Изобретения. 1983. -№21.

202. A.c. 983971 МКИ Н02Р 13/16, Н02Р 13/20. Устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью / Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Кожухов В.В. и др. // Открытия. Изобретения. 1982. -№47.

203. A.c. 966841, МКИ Н02Р 13/16. Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Бородин Н.И., Харитонов С.А. // Открытия. Изобретения. -1982. № 38.

204. A.c. 1069122, МКИ Н02Р 13/30. Устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью / Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Кожухов В.В. и др. // Открытия. Изобретения. 1984. - № 3.

205. A.c. 1169106, МКИ Н02М 1/12. Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией / Кожухов В.В., Подъяков Е.А., Харитонов С.А. и др. // Открытия. Изобретения. 1985. - № 27.

206. Харитонов С.А., Заболев Р.Я., Манусов В.З. Опыт применения пакета программ "ПАРУС" для построения расчетных моделей различного уровня при проектировании источника электропитания. Сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НЭТИ, 1986, С. 52-64.

207. Харитонов СЛ., Бородин Н.И. О выборе параметров силового Г-образного LC-фильтра в источниках электропитания стабильной частоты с НПЧ. Сб. Преобразовательная техника. Новосибирск: НЭТИ, 1986, С. 117-126.

208. Семенов Ю.Е., Харитонов СЛ., Бессонов Г.К., Кисленков В.И. Высокочастотный датчик тока. Сб. Силовые тиристорные преобразователи. Новосибирск: НЭТИ, 1987, С. 57-63.

209. Харитонов СЛ., Кожухов В.В., Подъяков ЕЛ. Сравнение структур энергетического активного фильтра автономного источника питания переменного тока. Сб. Силовые тиристорные преобразователи. Новосибирск: НЭТИ, 1987, С. 63-72.

210. A.c. 1229921, МКИ Н02М 5/22. Способ управления двумя статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Бородин Н.И., Харитонов СЛ., Подъяков Е.А. // Открытия. Изобретения. 1987. - № 18

211. A.c. 1310974, МКИ, Н02М 7/48. Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Подъяков ЕЛ., Бородин Н.И., Харитонов СЛ., Иванцов В.В. и др. // Открытия. Изобретения. 1986. - № 17.

212. Харитонов С.А, Лаптев H.H., Лившиц Э.Я, Юхнин М.М. Анализ некоторых структур силовых схем систем генерирования эл. энергии. Тез. докл. семинара "Совершенствование судовых и автономных электромеханических систем," Севастополь, 1990,1 с.

213. Харитонов С.А, Лаптев H.H., Лившиц Э.Я, Юхнин М.М. Вопросы построения системы генерирования электрической энергии с НПЧ. Тез. докл. семинара "Совершенствование судовых и автономных электромеханических систем", Севастополь, 1990,1 с.

214. Харитонов С.А, Бородин Н.И, Подъяков Е.А, Лучкин В.Ф. Моделирование НПЧ в режиме параллельной работы на общую нагрузку. 3 Всесоюзн. науч.-техн. конф. "Проблемы нелинейной электротехники", кн.З, Киев,1992, С. 101-103.

215. Харитонов С.А., Брованов C.B., Юхнин М.М. Система генерирования электрической энергии переменного тока. Труды международной науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы электронного приборостроения", АПЭП-92. Новосибирск: НЭТИ, 1992, С. 54-57.

216. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А. Принципы построения систем управления тиристорными преобразователями частоты с естественной коммутацией и непосредственной связью. Приборы и системы управления. № 5, Москва, 1993, С. 32-36.

217. Харитонов С.А., Лучкин В.Ф. Вопросы параллельной работа системы генерирования ВЭУ с промышленной сетью. Труды н-т. конф. с международным участием "Проблемы электротехники", т.4. Новосибирск: НГТУ, 1993, С. 60-63.

218. A.c. 1457122, МКИ H02M 7/12 08. Система электроснабжения постоянного тока / Кожухов В.В., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А., Иванцов В.В. // Открытия. Изобретения. 1989. - № 5.

219. A.c. 1403296, МКИ Н02М 7/12. Устройство управления тиристорным преобразователем / Иванцов В.В., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А. и др. // Открытия. Изобретения. -1988. -№ 22.

220. A.c. 1169106, МКИ Н02М 1/12. Способ управления активным фильтром с последовательной компенсацией / Кожухов В.В., Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Зиновьев Г.С. // Открытия. Изобретения. 1986. - № 7.

221. A.c. 1427516, МКИ Н02М 1/08. Способ управления тиристором / Подъяков Е.А., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Семенов Ю.Е., Нишляев В.М. // Открытия. Изобретения. 1988. - № 36. ч

222. A.c. 1550616, МКИ Н03К 17/60 Транзисторный ключ / Семенов Ю.Е., Семенов М.В., Фролов Ю.Р., Харитонов С.А. // Открытия. Изобретения. 1990. - № 10.

223. A.c. 1547054, МКИ Н03К 17/60 Транзисторный ключ / Семенов М.В., Семенов Ю.Е., Харитонов С.А., Бессонов Г.К. // Открытия. Изобретения. 1990. - № 8.

224. А. с. 1674335, МКИН02Р 13/16. Способ формирования опорных напряжений для управления вентильным преобразователем / Харитонов С.А., Лучкин В.Ф., Нежданов И.В., Юхнин М.М. // Открытия. Изобретения. 1992. - № 7.

225. Харитонов С.А., Лаптев H.H., Лившиц Э.Я., Юхнин М.М. Способ управления n-канальной системой генерирования мощной ветроэнергетической установки. Заявка № 1297 Н02 9/30 03 7/02 (в рассмотрении)

226. Харитонов С.А., Лаптев Н.Н., Лившиц Э.Я., Юхнин М.М. Способ управления ветроэнергетической установкой. Заявка № 1296 Н02Р 9/30 БОЗД 7/02 (положительное решение)

227. Харитонов С.А., Брованов C.B. Система генерирования переменного тока с циклоконвертором модуляционного типа. Тезисы докладов, Новые технологии и научные разработки в энергетике, вып.1., 1994. Региональный семинар. Новосибирск, 3 с.

228. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А. Циклоконверторы в частотно-регулируемом электроприводе. Труды второй международной НТК, АПЭП-94, Том 7 Преобразовательная техника. Новосибирск: НГТУ, 1994 С. 11-25.

229. Харитонов СЛ., Брованов C.B. AC Power Generating System Based on Cyclocon-verter. PEMC'94 conference publication, 1994. Warsaw, Poland. V.2 P. 1292-1296.

230. Харитонов С.А., Брованов C.B. Энергетические характеристики циклоконвер-тора модуляционного типа. Материалы международной НТК "Информатика и проблемы телекоммуникации", том 1, Новосибирск, 1995 , С. 154-155.

231. Харитонов С.А. Принципы построения и расчета систем генерирования постоянного и переменного тока для ВЭУ и подвижных автономных объектов. Труды конференции. ЭППТ-95. Екатеринбург. 1995. с.64-65.

232. Kharitonov S.A., Martinovich M. The control algorithm for Cycloconverter working in system including higher frequency port. 7th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exhibition, 1996,Budapest, Hungaiy, 2p.

233. Харитонов C.A., Грабовецкий Г.В., Лучкин В.Ф. и др. Система генерирования типа "синхронный генератор с РЗМ преобразователь частоты" для ВЭУ мощностью 1000 кВт "Радуга-1". Труды 3-й международной НПС, АПЭП-96. Том 8. - Новосибирск: НГТУ, 1996, С.29-33.

234. Харитонов СЛ., Заболев Р.Я. Анализ аварийных процессов в системе генерирования переменного тока для систем электроснабжения летательных аппаратов. Труды 3-й международной НТК, АПЭП-96. Том 8. Новосибирск: НГТУ, 1996, С.40-42.

235. Kharitonov S.A. Autonomous Generation System of AC Electrical with Semiconductor Converters of Frequency. The 1st Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. KORUS'97. Abstracts Novosibirsk, September 29- October 3 1997, p.75

236. Харитонов СЛ., Отченаш B.A., Берестов В.М. Преобразователь частоты на IJBT модулях для электропривода переменного тока и систем генерирования электрической энергии. Труды одиннадцатой НТК, Э111II-98. Екатеринбург: 1998, С.288-289.

237. Харитонов С.А. Машинный расчет и анализ электронных схем. Учеб. Пособие. Новосибирск.: НГТУ, 1992, 67 е.

238. Харитонов С.А. Энергетические характеристики нелинейных электрических цепей с вентилями. Геометрические аналогии. Учеб. Пособие. Новосибирск.: НГТУ, 1998,167 с.

239. Г.В. Грабовецкий, Куклин О.Г, Харитонов С.А. Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией для электромеханических систем. Учеб. Пособие. Новосибирск.: НГТУ, 1998,60 с.

240. Харитонов С.А. Геометрические аналогии при анализе энергетических характеристик в электрических цепях с вентилями. Научный вестник НГТУ. Новосибирск.: НГТУ, 1987. С.77-111.

241. Харитонов С.А, Стенников А. А. Векторный ШИМ для инвертора напряжения в составе системы генерирования электрической энергии переменного тока. Труды 4-ой МНГК АПЭП-98. Том 7, т Новосибирск: НГТУ, 1998. С. 76-79.

242. Харитонов С.А, Коробков Д.В. Параллельная работа инвертора на ЮВТ модулях с промышленной сетью. Труды 4-ой МНТК АПЭП-98. Том 7, - Новосибирск: НГТУ, 1998. С. 72-73.

243. Харитонов С.А. Алгебры кватернионов и октав в представлении электрических величин нелинейных электрических цепей с вентилями. Труды 4-ой МНТК АПЭП-98. Том 7, Новосибирск: НГТУ, 1998. С. 31-32.

244. Харитонов С.А, Машинский В.В. Алгоритм векторного управления инвертором с ШИМ для автономных систем генерирования переменного тока. Труды 4-ой МНТК АПЭП-98. Том 7, Новосибирск: НГТУ, 1998. С. 74-75.

245. Харитонов С.А. Изоморфизм электрических величин пространства Ь20,2л. и 4-мерных векторов. Тезисы докл. Третий Сибирский конгресс по прикладной и индустриальной математике. ИНПРИМ 98, - Новосибирск: институт математики СО РАН 1998, С. 99.

246. Харитонов С.А., Машинский В.В. Векторное управления инвертором на базе ЮВТ для систем генерирования электрической энергии переменного тока. Сборник научных трудов НГТУ. Новосибирск: НГТУ, 1998.4 с.(принята к опублиаованию).

247. Демирчан К. С. Реактивная или обменная мощность. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. - № 2. - С. 66-72.

248. Поссе А.В. Баланс мощностей в цепях, содержащих вентильные преобразователи, источники ЭДС и индуктивности. -Л.: Изв. НИИГГГ, вып.19,1973.- с.3-27.

249. Зиновьев Г.С. Структурные схемы вентильных преобразователей. В сб. Преобразовательная техника, Новосибирск, 1972.

250. Зиновьев Г.С. К формализации проектирования вентильных систем // Преобразовательная техника / Новосиб. электротехн. ин-т. Новосибирск, 1979, С. 67-81

251. Зиновьев Г.С. Построение аксиоматической теории мощности // Силовая полупроводниковая техника/Новосиб. электротехн. ин-т. Новосибирск,1982. - С. 133 - 140

252. Зиновьев Г.С. Определение результирующих энергетических показателей совокупности вентильных преобразователей // Силовые вентильные преобразователи / Новосиб. электротехн. ин-т. Новосибирск, 1984. - С. 89 - 100.

253. Зиновьев Г.С. Определение мощностей в функциональных пространствах // Проблемы нелинейной электротехники. Киев: Наук, думка, 1984. - Т. 1. - С. 3 - 5.

254. Зиновьев Г.С. Прямой метод расчета действующего значения тока в цепях с несинусоидальными напряжениями // Энергетика. 1987. - № 3. - С. 52 - 55.

255. Зиновьев Г.С. Интегральное определение мощностей в цепях с вентилями // Электромеханические системы и устройства автоматического управления Томск: ТГУ, 1987. -с. 122-125.

256. Зиновьев Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1990. - 220 с.

257. Маевский O.A. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М.: Энергия, 1978, 320 с.

258. Крогерис А.Ф., Трейманис Э.П. Ортогональные составляющие кажущейся мощности в несимметричных несинусоидальных системах // Известия АН Латв. ССЗ, сери физ. и техн. наук 1983., №3.- С. 72-82.

259. Пухов Г.Е. Дифференциальный анализ электрических цепей. -Киев: Наукова думка, 1982. -496 с.

260. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества электрической энергии в электрических цепях. -Киев: Наукова думка, 1985. -267 с.

261. Новосельцев A.B., Стрелков М.Т. Определение составляющих полной мощности в однофазных электрических цепях на основе интегрального, спектрального и статистического подходов. Киев, 1986. -59 с. (Препринт / ИЭД АН УССР); 459).

262. Оявеэр М., Сарв В. О выполнении закона сохранения для составляющих мгновенной мощности // Изв. АН ЭССР, физ., матем. 1986. - Т. 35. - №3. С. 316-324.

263. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: - Наука, 1981. - 544 с.

264. Треногин В.А. Функциональный анализ. М.: - НаукаД980. - 499 с.

265. Френке Л. Теория сигналов / Пер. с англ. М.: Сов. Радио, 1974. - 344 с.

266. Новиков С.П., Фоменко А.Т. Элементы дифференциальной геометрии и топологии: Учебник для ун-тов. М.: Наука, 1987. - 432 с.

267. Коннел А. Дж. Мак. Введение в тензорный анализ. М.: - Физматгиз, 1963. - 412 с.

268. Корн Г. Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М. - Наука, 1974. - 832 с.

269. Крон Г. Применение тензорного анализа в электротехнике / Пер. с англ. М.: Гостехиздат. 1955. - 250 с.

270. Петров АЕ. Тензорная методология в теории систем. М.: Радио и связь,1985. -152 с.

271. Лурье А.И. Аналитическая механика. М. : Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1961. - 824 с.

272. Рашевский П.К. Риманова геометрия и тензорный анализ. М.: физматгиз, 1967.-537 с.

273. Постников М.М. Группы и алгебры ЛИ. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1982. - 448 с.

274. Кантор ИЛ., Солодовников A.C. Гиперкомплексные числа. М.: НаукаД973. - 320 с.

275. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. Электродинамика. М.: Наука, 1969. - 272 с.

276. Карни Ш. Теория цепей. Анализ и синтез / Пер. с англ. М.: Связь, 1973. - 368 с.

277. Акивис М.А., Гольдберг В.В. Тензорное исчисление. М.: Наука, 1969. - 352 с.

278. Маделунг Э. Математический аппарат физики / Пер. с 6-го немец, изд. -М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1961. 618 с.

279. Ланкастер П. Теория матриц / Пер. с англ. М.: Наука, 1982. - 272 с.

280. Голдстейн Г. Классическая механика. М.: Наука, 1975. - 416 с.

281. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 655 с.

282. Карманов В.Г. Математическое программирование: Учеб. пособ. 3-е изд., пе-рераоб. и доп. - М.: Наука, 1986. -288 с.

283. Васильев Ф.П. Методы решения экстремальных задач: Учеб. пособ. М.: Наука, 1981. - 400 с.

284. Чуа Л.О., Лин Пен-Мин. Машинный анализ электронных схем / Пер. с англ. -М.: Энергия, 1980. 640 с.

285. Лихтенберг А., Либерман М. Регулярная и стахостическая динамика / Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 528 с. ч

286. Климонтович Ю.Л. Турбулентное движение и структура хаоса. М.: Наука, 1990.-320 с.

287. Мищенко Е.Ф., Колесов Ю.С. и др. Периодические движения и бифуркационные процессы в сингулярно возмущенных системах. М.: Физматлит, 1995. - 336 с.

288. Хакен Г. Синергетика/Пер. с англ. М.: Мир, 1980. - 404 с.

289. Бутенин Н.В., Неймарк Ю.И., Фуфаев Н.А. Введение в теорию нелинейных колебаний. М.: Наука, 1987. - 384 с.

290. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса. М.: Наука,1988. - 368 с.

291. Глебов И.А. Применение выпрямителей для возбуждения синхронных генераторов. Сборник статей. М., Центр, ин-т науч.-техн. инф. стандартизации и нормализации в электротехнике, 1963.

292. Глебов, И.А., Попов, Е. Н. Статические системы возбуждения турбо- и гидрогенераторов выпрямленным током. М., ВНИИЭМ, Отд-ние науч.-техн. инф., стандартизации и нормализации в электротехнике, 1965.

293. Глебов И.А. Вентильные преобразователи в цепях электрических машин. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1971.

294. Глебов И.А. Исследование синхронного генератора с ионным преобразователем в цепи возбуждения. Автореферат к диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, Л., 1949.

295. Глебов И.А. Исследование систем возбуждения мощных синхронных генераторов с управляемыми преобразователями. Автореферат к диссертации на соискание ученой степени доктора техн. наук, Л., 1964.

296. Определение номинальных данных источника питания автономных систем электропривода с циклоконвертором/ В.И. Радин, В.А. Белоновский, Ю.М. Быков и др. -Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод, 1976, N 7 (51), С. 12-15.

297. Андреев A.A., Равинский П.А. Особенности работы синхронного генератора на вентильный преобразователь частоты соизмеримой мощности. Л.: Наука, 1972.

298. Паластин Л.М. Синхронные машины автономных источников питания. М.: Энергия, 1980,384 с.

299. Костенко М.П., Нейман Л.Р., Блавдзевич Г.И. Электромагнитные процессы в системах с мощными выпрямительными установками. Изд-во АН СССР, 1946.

300. Янко-Триницкий A.A. Электромеханические переходные процессы в синхронных машинах. Электричество, 1957, N8.

301. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины: Учебник для ВУЗов. -М.:Энергия, 1980. 928 с.

302. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф., Ларионов А.Н. Электрические машины с постоянными магнитами. М.-Л.: Энергия, 1964,480 с.

303. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока: Учеб. Пособие для студентов вузов. М.: Высш. Школа, 1982. - 272 с, ил.

304. Балагуров В.А. Проектирование авиационных генераторов переменного тока. Часть 1. МЭИ, 1970, часть 2,1973, часть 3,1975.

305. Балагуров В.А, Сугробов A.M. Проектирование авиационных генераторов переменного тока. Часть 4. МЭИ, 1976.

306. Бертинов А.И, Радько М.С. Авиационные явнополюсные синхронные генераторы. Методика расчета. М.: МАИ им. С. Орджоникидзе, 1968,76 с.

307. Бертинов А.И, Мизюрин С.Р, Сериков В.А. Расчет главных размеров магнитоэлектрического вентильного генератора, работающего на импульсную нагрузку. -Электричество, 1973, N 7, С. 42-46.

308. Брауде Ю.Н. Дополнительные потери в синхронном генераторе при работе на выпрямительную нагрузку. Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины, 1971, N 7, С. 21 -23.

309. Лутидзе Ш.И. и др. Электромагнитные процессы в вентильных возбудителях с буферными вентилями. М.: Наука, 1975.

310. Лутидзе Ш.И. Основы теории электрических машин с управляемым полупроводниковым коммутатором. М.: Наука, 1968.

311. Лутидзе Ш.И. Основы теории электрических машин с управляемым полупроводниковым коммутатором. М.: Наука, 1968.

312. Лутидзе Ш.И, Михневич Г.В, Тафт В.А. Введение в динамику синхронных машин и машинно-полупроводниковых систем. М.: Наука, 1973,338 с.

313. Лутидзе Ш.И. и др. Электромагнитные процессы в вентильных возбудителях с буферными вентилями. М.: Наука, 1975.

314. Лютер P.A. Расчет синхронных машин. Л.: Энергия, 1979. - 272 с.

315. Поссе А. В. Обоснование замены выпрямителя эквивалентным генератором для расчета переходных процессов // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1965. -№4.-с. 19-34

316. Тихменев Б. Н, Горин В. А. и др. Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе. М.: Транспорт, 1976. - 280 с.

317. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических Машин М.: Высшая школа, 1986.- 248 с.

318. Комисар М.И. Авиационные электрические машины и источники питания. -М.: Машиностроение, 1975,496 с.

319. Постников И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин.-М.:ВШ, 1975.

320. Саляк И.И., Скоклюк Н.И. Напряжение автономного синхронного генератора при работе на тиристорный преобразователь соизмеримой мощности. Электротехника, № 5,1975.

321. Саляк И.И., Скоклюк Н.И. Исследование гармонических составляющих напряжения автономного синхронного генератора при выпрямительной нагрузке. Электротехника, № 3,1976.

322. Локшина Е.Н. Коэффициенты магнитной связи контуров синхронных машин с постоянными магнитами в переходных режимах. Электротехника, 1973, N 6, С. 54-56.

323. Загорский А.Е., Сафаров Ю.Е. Зависимость массы вентильного генератора от его параметров. Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины, 1976, N3(61), С. 4-5.

324. Жемчугов Г.А. Уравнения синхронной машины с постоянными магнитами. -Электротехника, 1975, №1, С. 42-44.

325. Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. М.: ВШ, 1967, С. 527.

326. Заболев Р.Я. Вентильные преобразователи частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск: НЭТИ, 1973.

327. Иванцов В. В. Разработка источника трехфазного напряжения стабильной частоты для питания электрооборудования автономного объекта: Дис. кандидата техн. наук. Новосибирск: НЭТИ, 1983. - 313 с.

328. Бородин Н. И. Исследование режима параллельной работы непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией в источниках питания электрооборудования автономных объектов: Дисс. кандидата техн. наук. Новосибирск: НЭТИ, 1986. - 359 с.

329. Эппггейн В. И. Автоматическое управление тиристорными преобразователями в автономных системах соизмеримой мощности: Дис. кондидата технических наук. Ленинград.: ЛПЭО "Электросила", 1984. - 227 с.

330. Моин В. С., Лаптев H.H. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972.-512 с.

331. Моин В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энерго-атомиздат, 1986. 376 с.

332. Трещев ИИ. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. -Л.: Энергия. Ленинградское отд., 1980. 344 с.

333. Мерабишвилли П. Ф., Ярошенко Е. М. Нестационарные электроманитные процессы в системах с вентилями. Кишинев: Штинница, 1980. - 208 с.

334. Саперштейн Н.Д., Сапожников P.A., Файншмидт В.Л, Родин Б.П. Процессы автоматического управления и обобщенное дифференцирование. М:, Высшая школаД973,240 е., илл.

335. Халас Ш. Оптимизация управления инверторами напряжения в асинхронном электроприводе. Электричество^ 1,1993. С. 43-48.

336. Racz I. Betrachtungen zu oberwellenproblemen an Asynchronmotoren bei Stromrichterspeisung. Periodica Polytechnica, Electrical Engineering, 1967, vol. 11, No. 1-2.

337. Buja G., Indri G. Optimal pulsewidth modulation for feeding AC Motors. IEEE Trans. On IA, 1977, vol. 13, No. 1.

338. Halasz S. Optimal control of PWM inverters for a given number of commutations. -ICEM, 1982, Budapest.

339. Halasz S. Selection of reasonable commutation frequency of inverters for AC drives. -ICEM, 1986, München.

340. Halasz S., Raes I. Optimal PWM strategy for three level inverter supplied AC Drives. 6-th Conf. On Power Electronics and Motion Control. - Budapest, 1990.

341. H. K. Lauw, C. H. Weigand, and D. Marckx, Variable Speed Generation Feasibility Study: Electrical Options, Rep. To U.S. Department of Energy, Bonneville Power Administration, Contract DE-AC79-92BP34885, Sept. 1992.

342. J. Douglas, Renewables on the rise, EPRI J., June 1991.

343. T. A. Lipo, Variable speed generator technology options for wind turbine generators, presented at DOE/NASA Large HWAT Workshop, Cleveland, OH, May 1984.

344. H. K. Lauw, C. H. Weigand, and D. Marckx, Variable Speed Generation Feasibility Study: Electrical Options, Rep. To U.S. Department of Energy, Bonneville Power Administration, Contract DE-AC79-92BP34885, Sept. 1992.

345. L. Xu and Y. Tang, A novel wind-power generating system using field orientation controlled doubly-excited brushless reluctance machine, in IEEE IAS Ann. Meeting Conf. Ree., 1992, pp. 408-413.

346. M. R. Araujo and M. H. Hirata, Comparative analysis for small-sized controllable wind systems, Energy Sources, vol. 14, pp. 297-303,1992.

347. H. L. Nakra and B. Dube, Power recovery induction generators for large vertical axis wind turbines, IEEE Trans. Energy Conversion, vol. EC-3, pp. 733-737, Dec. 1988.

348. R. D. Richardson and W. L. Erdman, Variable Speed Wind Turbine, U.S. Patent No. 5,083,039, Jan. 21, 1992.

349. D. A. Torrey, Variable-reluctance generators in wind-energy systems, presented at IEEE Power Electr. Specialists Conf., June 1993.

350. M. Yamamoto and О. Motoyoshi, Active and reactive power control for doubly-fed wound rotor induction generator, IEEE Trans. Power Electr., vol. 6, pp. 624-629, Oct. 1991.

351. H. K. Lauw, J. B. Klaassens, N. G. Butler, and D. B. Seeley, Variable-Speed Generation with the series-resonant converter, IEEE Trans. Energy Conversion, vol. EC-3, pp. 755-764,1988.

352. F. Shibata and K. Taka, A self-cascaded induction generator combined with a separately controlled inverter and a synchronous condenser, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 28, pp. 797-807, July/Aug. 1992.

353. R. Li, A. K. Wallace, and R. Spee, Determination of converter control algorithms for stable brushless doubly-fed machines, in IEEE PESC Conf. Rec., 1991, pp. 571-577.

354. R. Li, R. Spee, A. K. Wallace and G.C. Alexander, Synchronous drive performance of brushless doubly-fed motors, in IEEE IAS Ann. Meeting Conf. Rec., 1992, pp. 631-638.

355. N. R. Zargari and G. Joos, Performance investigation of current-controlled, voltage-regulated PWM rectifier in rotating and stationary frames, in IEEE IECON Conf. Rec., 1993, pp. 1193-1198.

356. C. S. Brune, R. Spee, and A. K. Wallace, Experimental Evaluation of a VariableSpeed, Doubly-Fed Wind-Power Generation System, IEEE Trans. Ind. Appl. , vol. 30, No. 3, May/June 1994.

357. B.-T. Ooi, J.C. Salmon, J. W. Dixon, and A. B. Kulkarni, A three-phase controlled-current PWM converter with leading power factor, IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. IA-23, no 1, Jan./Feb. 1987.

358. J. W. Dixon and B.-T. Ooi, Indirect current control of a unity power factor sinusoidal current boost type three-phase rectifier, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 35, no. 4, Nov. 1988.

359. S. B. Dewan and R. Wu, A microprocessor-based dual PWM converter fed four quadrant ac drive system, in Conf. Rec. 1987 IEEE-LAS Ann. Meeting, pp. 755-759.

360. R. Wu, S. B. Dewan, and G. R. Slemon, A PWM ac to dc converter with fixed switching frequency, in Conf. Rec. 1988 BEEE-IAS Ann. Meeting, pp. 706-711.

361. V. Kaura and V. Blasko, Operation of a Voltage Source Converter at Increased Utility Voltage, IEEE Trans. Power Electronics, vol. 12, no. 1, Jan. 1997.619

362. S. Bhowmik, A. van Zyl, R. Spee, and J. H.R. Enslin, Sensorless Current Control for Active Rectifiers, IEE Trans. Ind. Appl., vol. 33, no. 3, May/June 1997.

363. N. R. Zargari and G. Joos, Performance investigation of a current-controlled voltage-regulated PWM Rectifier in rotating and stationary frames, in Proc. IEEE Annu. Conf. Industrial Electronics Society, 1993, pp. 1193-1197.

364. ГОСТ 13109 87. Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения. - М. Издательство стандартов, 1989.

365. ГОСТ 19705 89. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии. - М. Издательство стандартов, 1989.

366. Усачев А.П., Гардейчик А.В., Рохлин A.M. JGBT инвертор для ветроэлектрической станции. Труды 4-ой МНТК АПЭП-98. Том 7, Новосибирск: НГТУ, 1998. С. 69-71.

367. Шевченко А.Ф. Многополюсный магнитоэлектрический генератор с дробными однозубцовыми обмотками для ветроэлектрических установок. // Электротехника,9,-0.13*16.

368. Силовые полупроводниковые приборы. Пер. с англ. под ред. В.В. Токарева. Первое издание. Воронеж. 1995.606 с.

369. Ковалев Ф.И., Флоренцев С.Н. Силовая электроника на рубеже веков. Труды 4-ой МНТК АПЭП-98. Том 7, Новосибирск: НГТУ, 1998. С. 3-9.

370. Подписано в печать 05.10.98 г. Формат 80x60x1/16 Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Печ. л. 2,75. Заказ № 579

371. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. Маркса, 20У