Процеси у довгих лініях зв"язку ШІМ-інверторів з віддаленими споживачами електроенергії і способи їх оптимізації - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукВ якості джерела живлення таких приводів, а також багатьох електротехнологічних пристроїв (електротермія, світлотехніка, електротранспорт та ін.) найбільше розповсюдження знайшли двоступеневі перетворювачі частоти з ланкою постійного струму, так звані AC-DC-AC системи (Alternate Current - Direct Current - Alternate Current). Однією із важливих задач теоретичної електротехніки в цьому сенсі є розвиток теорії, методів аналізу, синтезу та оптимізації вхідних та вихідних силових фільтрів таких систем в множині L, M, C параметрів, особливо при наявності в системі "довгої лінії", якою за певних умов може бути кабельна лінія між інвертором і навантаженням, що в ряді сучасних комплексів сягає кількох кілометрів (нафтовидобування, підводні роботи та ін.). розробити багатоцільовий комплексний метод параметричної оптимізації вихідних низькочастотних sin-фільтрів в широкому діапазоні зміни параметрів системи для множини LMC-топологій sin-фільтрів. Предметом досліджень є електромагнітні процеси, які відбуваються в вихідній частині перетворювача частоти з довгою лінією та sin-фільтром; параметрична оптимізація таких фільтрів з використанням LMC-топології. отримали подальший розвиток теорія синтезу пасивних електричних кіл вхідних (лінеаторів) та вихідних (sin-фільтрів) фільтрів в системі двоступеневих перетворювачів частоти з ланкою постійного струму на основі нового модифікованого методу синтезу по Бруне та теорія оптимізації пасивних електричних кіл на основі узагальнюючого методу параметричної оптимізації sin-фільтрів у множині LMC-параметрів.Показано, що ефективність сучасних транзисторних перетворювачів обмежується із-за генерації вищих гармонік як в джерело живлення, так і в навантаження, а використання кабельного зєднання внаслідок високої швидкості наростання напруги ШІМ-імпульсів і, як наслідок, ефекту «довгої» лінії, спричиняє значні перенапруги на навантаженні, що призводить до дочасного виходу обладнання з ладу. З точки зору оптимізації електромагнітних процесів існують наступні основні задачі: зниження впливу гармонік струму на мережу живлення, зниження впливу перенапруг, гармонік напруги і гармонік струму на навантаження, зниження впливу складової струму нульової послідовності на AC-DC-AC-перетворювач. Аналіз існуючих підходів до проектування та оптимізації sin-фільтрів показав, що вони є аналітично розрізненими і в своїй більшості базуються на емпіричних даних, тому в даному розділі запропоновано модель побудови узагальнюючої теорії вихідних фільтрів, топологічні множини яких можна обєднати з аналогічними множинами вхідних фільтрів (лінеаторів), що показано на рис. Застосування моделі теорії пасивних sin-фільтрів також дозволить використати отримані результати (моделі, методи) для подальших теоретичних та практичних розробок в її рамках. Тому існує більш ніж одна "критична" довжина лінії, де під "критичною" довжиною мається на увазі така довжина лінії, при якій відношення пікового значення напруги на навантажені Uld до величини амплітудного значення ШІМ-імпульсу US стає рівним певному значенню, більшому за одиницю.В дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу розробки математичних моделей, методів аналізу, синтезу та оптимізації силових низькочастотних LMC sin-фільтрів для систем "ШІМ-інвертор - довга лінія - частотно-керований двигун" з "довгою" лінією, що у сукупності дозволяють отримати покращені характеристики вихідних sin-фільтрів, які застосовуються в перетворювачах частоти з лінією з розподіленими параметрами. Шляхом аналізу і порівняння різних зовнішніх засобів покращення робочих характеристик для існуючих AC-DC-AC-систем з довгою лінією обґрунтовано доцільність використання вихідних sin-фільтрів пасивної структури, зокрема при обєднанні їх з ланкою постійного струму, що вимагає розвиток методів аналізу, синтезу та оптимізації таких фільтрів. Розвинуто теорію кіл з розподіленими параметрами в системі "ШІМ-інвертор - довга лінія - частотно-керований двигун" стосовно функцій перенапруг в залежності від тривалості фронтів імпульсів, довжин ліній, коефіцієнтів відбиття від джерела та навантаження, і встановити двохзонний характер цієї функції, що дає змогу визначити діапазон довжин лінії, при якому доцільно використовувати зовнішні засоби згідно критерію перенапруг на навантаженні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ