Асинхронні генератори з вентильним та вентильно-ємнісним збудженням для автономних енергоустановок - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ Мазуренко Леонід Іванович УДК 621.313.332 Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук АСИНХРОННІ ГЕНЕРАТОРИ З ВЕНТИЛЬНИМ ТА ВЕНТИЛЬНО-ЄМНІСНИМ ЗБУДЖЕННЯМ ДЛЯ АВТОНОМНИХ ЕНЕРГОУСТАНОВОК Спеціальність: 05.09.01 - Електричні машини і апарати Київ - 2001 Дисертацією є рукопис. Роботу виконано у відділі електромеханічних систем Інституту електродинаміки Національної академії наук України, м. Київ. 00 ” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.187.03 в Інституті електродинаміки НАН України за адресою: 03680, м. Київ-57, проспект Перемоги, 56. До них відносяться електростанції малої та середньої потужності з приводом від дизеля або карбюраторного двигуна, малі гідро- та вітроенергетичні установки, які працюють в автономному режимі, енергоустановки (ЕУ) транспортних обєктів. Сучасні досягнення у галузі створення конденсаторів та силової напівпровідникової техніки створили передумови для розробки ефективних АГ з системами збудження (СЗ) на основі вентильних перетворювачів (ВП): АГ з вентильним та вентильно-ємнісним збудженням (АГ з ВЗ і ВЄЗ). Вентильні перетворювачі СЗ мають властивості, які принципово відрізняють АГ з ВЗ та ВЄЗ від таких генераторів з ємнісним збудженням. Найбільше уваги приділялось питанням визначення умов самозбудження у квазістаціонарних режимах, генерування реактивної потужності, проектування асинхронної машини (АМ) для генераторного режиму, питанням дослідження робочих характеристик звичайних трифазних АГ, перехідних процесів при накиді-скиді навантаження та аварійних режимів. Крім цього недостатньо досліджені АГ з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) вихідної напруги та з симетричним ВЄЗ, режими роботи ВП систем збудження. Представлена дисертація є результатом науково-дослідних робіт, які виконані в Інституті електродинаміки НАН України у відповідності з постановами Президії НАН України (теми “Енергокомплекс”, № ДР 01910011447; “Вентасин”, № ДР 0195U014135), за координаційними планами ДКНТ (“Розряд”, №ДР 0195U030169; “Автомат”, №ДР 0195U030168) та Міннауки України (Договір №2/1034-97, № ДР 0197U019092). Створити ефективні математичні моделі, алгоритми та програми для розрахунку режимів вказаних генераторів з однією та двома статорними обмотками (звичайні та триобмоткові АГ); розробити методику розрахунку робочих характеристик АГ з ВЗ; визначити особливості електромеханічного перетворення енергії в АГ з ВП і доцільність використання в автономних ЕУ генераторів з ВЗ і ШІМ вихідної напруги, проаналізувати робочі характеристики триобмоткових АГ з ВЗ та режими роботи ВП при частотному регулюванні напруги; вирішити задачу вибору оптимального закону управління при початковому збудженні АГ з ВЗ при змінній частоті обертання з різними способами створення у них початкового запасу енергії. Схеми дозволили отримати аналітичні вирази для визначення меж області самозбудження АГ в залежності від його параметрів, величини навантаження і частоти обертання, звязку між напругою і ЕРС генератора, балансу активної потужності і сумарної активної провідності навантаження та перетворювача і вирішити задачу розробки ефективної методики розрахунку робочих характеристик . Вирішена задача оптимізації трифазних АГ з несиметричним ВЄЗ при роботі в однофазному режимі по коефіцієнтах використання габариту електричної машини та несинусоїдності напруги на робочій фазі обмотки, зєднаної у трикутник. Умови визначають значення оптимальних фіксованих ковзань, які не перевищують по модулю 0,25...0,35sN (sN - номінальне значення ковзання). Дослідження динамічних показників якості електроенергії АГ при накиді-скиді навантаження постійної та змінної напруги показали, що наявність в АГ з ВЗ зворотних звязків по частоті обертання, напрузі та струму навантаження дозволяє отримати вказані показники цих генераторів, які перевищують аналогічні показники автономних СГ: у випадку приблизно однакових перехідних відхилень напруги при накиді-скиді номінального навантаження (приблизно 20%) час відновлювання напруги АГ на порядок менше аналогічного часу СГ, який встановлюється відповідними стандартами (2...3 с).