Search

Основное значение исследуемой в выпускной работе темы состоит в повышении коэффициента мощности ÐºÐ»ÑŽÑ‡ÐµÐ²Ñ‹Ñ ÑÑ ÐµÐ¼, Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð½Ð° различные виды нагрузки. Это позволяет применить ÑÑ ÐµÐ¼Ð¾Ñ‚ÐµÑ Ð½Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ðµ решения, обеспечивающие минимальное влияние на питающую сеть. В моем случае рассматривается однофазная питающая сеть. Чтобы осуществить работу ключевого генератора напряжения от источника питания (от питающей сети) Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ð¾ преобразование переменного тока в постоянный. Выпрямитель был собран по ÑÑ ÐµÐ¼Ðµ Греца. Главной особенностью ключевого генератора является то, что активные элементы могут Ð½Ð°Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ñ‚ÑŒÑÑ в Ð´Ð²ÑƒÑ ÑÐ¾ÑÑ‚Ð¾ÑÐ½Ð¸ÑÑ : «разомкнутое» и «замкнутое». Наиболее целесообразным в диапазоне Ð½Ð¸Ð·ÐºÐ¸Ñ Ñ‡Ð°ÑÑ‚Ð¾Ñ‚ (НЧ) является использование в качестве АЭ транзисторов. Стоит отметить, что любой АЭ в замкнутом состоянии имеет сопротивление, отличное от нуля. Наличие данного сопротивления ведет к падению напряжения на АЭ. Принцип работы данной ÑÑ ÐµÐ¼Ñ‹ заключается в попеременном открытии и закрытии Ð´Ð²ÑƒÑ Ð¿Ð°Ñ€ транзисторов. Если не учитывать в данном режиме работы так называемый deadtime (задержку между ними), произойдёт короткое замыкание в ÑÑ ÐµÐ¼Ðµ и повреждение элементов ÑÑ ÐµÐ¼Ñ‹ соответственно.Использование данной ÑÑ ÐµÐ¼Ñ‹ позволяет получить мощность в два раза большую, чем, например, мощность, генерируемую полумостовым генератором. Как и любое нелинейное устройство КГ может отрицательно воздействовать на питающую сеть (ПС). В связи с этим одной из Ð°ÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð±Ð»ÐµÐ¼ является исследование влияния КГ на ПС. Стоит отметить, что степень искажений в ПС напрямую зависит от мощности устройств. Искажения могут привести к неправильной работе Ð¾ÑÑ‚Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑƒÑÑ‚Ñ€Ð¾Ð¹ÑÑ‚Ð² сети или к Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¾Ð¼Ñƒ Ð²Ñ‹Ñ Ð¾Ð´Ñƒ из строя.Было рассмотрено три вида ÑÑ ÐµÐ¼: КГ без корректора коэффициента мощности, с пассивным и активным при работе на резистивную нагрузку и на последовательный RLC-фильтр. Пассивный корректор коэффициента представляет собой LC-фильтр на Ð²Ñ‹Ñ Ð¾Ð´Ðµ выпрямителя. Основу активного корректора коэффициента мощности составляет импульсный преобразователь постоянного напряжения. Для регулирования количества энергии, подаваемой источником питания к подключенному к нему оборудованию, в стандартном импульсном источнике питания используется режим широтноимпульсной модуляции (ШИМ). Среди Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ñ‹Ñ ÑÑ‚Ñ€ÑƒÐºÑ‚ÑƒÑ€ аККМ, повышающий преобразователь постоянного напряжения работающий в режиме Ð½ÐµÐ¿Ñ€ÐµÑ€Ñ‹Ð²Ð½Ñ‹Ñ Ñ‚Ð¾ÐºÐ¾Ð² (т. е. когда величина индуктивности повышающего дросселя выбрана такой, что в течение периода переключений через дроссель протекает непрерывный ток), обеспечивает наименьшую величину высокочастотного тока, протекающего через Ð²Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¹ конденсатор (Ð¡Ð²Ñ ). Это единственная структура, которая позволяет уменьшить Ð¿Ð¾Ð¼ÐµÑ Ð¸ на Ð²Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¼ конденсаторе, что является основным фактором, определяющим габариты и стоимость фильтра. Кроме того, в повышающем дросселе накапливается только часть передаваемой энергии (поскольку энергия потребляется от сети и при размагничивании дросселя). Таким образом, потребная индуктивность дросселя оказывается меньше, по сравнению с другими структурами. В результате структура на основе повышающего преобразователя постоянного напряжения позволяет получить ККМ с наименьшей стоимостью, но при этом не обеспечивается защита от бросков пускового тока и короткого замыкания. Для проверки соблюдения ÑƒÑÑ‚Ð°Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ð³Ð¾ÑÑƒÐ´Ð°Ñ€ÑÑ‚Ð²ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ð½Ð¾Ñ€Ð¼ электромагнитной совместимости Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ð¾ оценить значение КМ и КНИ. Первым рассматриваемым случаем является модель ключевого генератора напряжения без корректора коэффициента мощности. Для исследования искажений используются временные зависимости тока на Ð²Ñ Ð¾Ð´Ðµ выпрямителя и диаграмма ÑÐ¿ÐµÐºÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐ¾ÑÑ‚Ð°Ð²Ð»ÑÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ñ‚Ð¾ÐºÐ° при резистивной нагрузке. Пользуясь численными данными спектрального анализа, был произведен расчет коэффициента Ð½ÐµÐ»Ð¸Ð½ÐµÐ¹Ð½Ñ‹Ñ Ð¸ÑÐºÐ°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ð¹ (КНИ) и коэффициента мощности (КМ). Получившиеся значения соответствую нормам ГОСТДля исследования искажений при работе на последовательный RLC-фильтр, были рассчитаны его элементы и затем взята расстройка в 50 процентов. Ð˜ÑÑ Ð¾Ð´Ñ из Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ñ€ÐµÐ·ÑƒÐ»ÑŒÑ‚Ð°Ñ‚Ð¾Ð² можно сделать вывод о том, расстройка RLC - контура оказывает значительное влияние на параметры питающей сети. При расстройке контура в 50 процентов, ключевой генератор напряжения без корректора коэффициента мощности не соответствует стандартам электромагнитной совместимости ГОСТ.Также был рассмотрен вариант ÑÑ ÐµÐ¼Ñ‹ с пассивным корректором коэффициента мощности, представленный в виде LC-фильтра, подключенного к Ð²Ñ‹Ñ Ð¾Ð´Ñƒ выпрямителя. Предварительно оценив значения КМ и КНИ, можно прийти к выводу, что при индуктивной или емкостной расстройке в 50%, данный вариант корректора коэффициента мощности для ключевого генератора напряжения незначительно снижает пагубное влияние на питающую сеть. Последним этапом исследования стал активный корректор коэффициента мощности. При работе КГ напряжения на чисто резистивную нагрузку значения КНИ и КМ получились Ñ ÑƒÐ¶Ðµ, чем в ÑÑ ÐµÐ¼Ðµ без ККМ. Это вызвано тем, что активный ККМ представляет собой еще один импульсный каскад в системе. Это приводит к увеличению уровня Ð²Ñ‹ÑÐ¾ÐºÐ¾Ñ‡Ð°ÑÑ‚Ð¾Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð¿Ð¾Ð¼ÐµÑ , Ð¿Ð¾ÑÑ‚ÑƒÐ¿Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð² питающую сеть. Ð˜ÑÑ Ð¾Ð´Ñ из Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ , можно сделать вывод, что активный ККМ действительно улучшил показатели КНИ и КМ при расстройке в 50%. Заключение представлено на данном слайде., The main significance of the topic studied in the final work is to increase the power factor of key circuits operating on various types of load. This allows you to apply circuit solutions that ensure minimal impact on the supply network. In my case, a single-phase power supply is considered. To carry out the operation of a key voltage generator from a power source (from the mains), it is necessary to convert alternating current to direct current. The rectifier was assembled according to the Graetz scheme. The main feature of the key generator is that the active elements can be in two states: "open" and "closed". The most appropriate in the low frequency (LF) range is the use of transistors as AE. It should be noted that any AE in the closed state has a resistance other than zero. The presence of this resistance leads to a voltage drop across the AE. The principle of operation of this circuit is to alternately open and close two pairs of transistors. If the so-called deadtime (the delay between them) is not taken into account in this mode of operation, a short circuit will occur in the circuit and damage to the circuit elements, respectively.Using this circuit allows you to get twice the power than, for example, the power generated by a half-bridge generator.Like any non-linear device, the KG can adversely affect the supply network (PS). In this regard, one of the urgent problems is the study of the effect of CG on PS. It should be noted that the degree of distortion in the PS directly depends on the power of the devices. Distortion can lead to incorrect operation of other devices on the network or to their complete failure. Three types of circuits were considered: KG without power factor correction, with passive and active when operating on a resistive load and on a serial RLC filter. The passive gain corrector is an LC filter at the rectifier output. The basis of the active power factor corrector is a pulsed DC voltage converter. The standard switching power supply uses pulse-width modulation (PWM) mode to regulate the amount of power supplied by the power supply to the equipment connected to it. Among the possible AKKM structures, a step-up DC/DC converter operating in continuous current mode (i. e., when the value of the step-up inductor is chosen such that during the switching period a continuous current flows through the inductor), provides the smallest amount of high-frequency current flowing through the input capacitor (Svh). This is the only structure that reduces noise on the input capacitor, which is a major factor in determining the size and cost of the filter. In addition, only a part of the transmitted energy is stored in the step-up choke (because the energy is consumed from the network and when the choke is demagnetized). Thus, the required inductance of the inductor is less than with other structures. As a result, the DC-DC boost converter structure provides the lowest cost PFC, but does not provide protection against inrush currents and short circuits. To verify compliance with established state standards for electromagnetic compatibility, it is necessary to evaluate the value of KM and SOI. The first case under consideration is the model of a key voltage generator without a power factor corrector. To study the distortion, the time dependences of the current at the rectifier input and the diagram of the spectral components of the current with a resistive load are used.Using the numerical data of the spectral analysis, the calculation of the coefficient of non-linear distortion (THD) and power factor (PF) was made. The resulting values ​​comply with GOST standards. To study the distortions when working on a serial RLC filter, its elements were calculated and then a detuning of 50 percent was taken. Based on the results obtained, it can be concluded that the detuning of the RLC circuit has a significant impact on the parameters of the supply network. With a circuit detuning of 50 percent, a key voltage generator without a power factor corrector does not comply with GOST electromagnetic compatibility standards. A variant of the circuit with a passive power factor corrector, presented in the form of an LC filter connected to the rectifier output, was also considered. Preliminarily evaluating the values ​​of KM and SOI, we can conclude that with an inductive or capacitive detuning of 50%, this version of the power factor corrector for a key voltage generator slightly reduces the detrimental effect on the supply network. The last stage of the study was an active power factor corrector. When operating the KG voltage on a purely resistive load, the values ​​of SOI and KM turned out to be worse than in the circuit without PFC. This is because the active PFC is another pulse stage in the system. This leads to an increase in the level of high-frequency interference entering the supply network. Based on the data obtained, it can be concluded that the active CMC really improved the indicators of CNI and CM with a breakdown of 50%. The conclusion is presented on this slide.

Предложен вариант модернизации цепей питания вспомогательных электроприводов электропоездов ЭД9М путём замены электромашинного фазорасщепителя на статический преобразователь. Разработан преобразователь позволяющий без значительных изменений в схеме питания вспомогательных электроприводов электропоезда ЭД9М повысить их мощность до 43 кВт без увеличения токовой нагрузки обмотки питания собственных нужд тягового трансформатора. Выявлены особенности управления трехфазным инвертором при наличии пульсации 100 Гц в звене постоянного тока. A variant of upgrading the power supply circuits of auxiliary electric drives of ED9M electric trains by replacing a rotary phase converter with a static converter has been proposed. A single-phase active rectifier circuit is proposed, which makes it possible to ensure fast chargingof the output capacitor. A converter has been developed that allows, without significant changes in the power supply circuit of auxiliary electric drives of the ED9M electric train, to increase their power to 43 kW. The features of three-phase inverter control in the presence of a 100 Hz pulsation at its input are revealed. As a result of tests, it was shown that by increasing the power factor and the efficiency of a static converter, it is possible to solve the problem of increasing active power while maintaining the total power consumption of theauxiliary winding of the transformer. Test results of the proposed upgrading scheme are reported.

В работе предложен способ управления параметрами качества электроэнергии распределительной сети путем модификации алгоритмов управления электроприемниками с активными выпрямителями, питающихся от этой сети. Так, за счет управления реактивной компонентой потребляемого тока таких выпрямителей возможно уменьшение колебаний напряжения в точке общего присоединения (ТОП), причем эффективность такого способа тем выше, чем выше отношение X/R сети. Также возможно снижение коэффициента гармоник напряжения в ТОП за счет интеграции функций параллельных активных фильтров в активные выпрямители. Предложенный способ позволяет ограниченно осуществлять управление потоками неактивной мощности в распределительной сети, что дает возможность повысить качество электроэнергии и снизить требуемую мощность фильтрокомпенсирующих устройств, В роботі запропонований спосіб управління параметрами якості електроенергії в розподільчий мережі шляхом модифікації алгоритмів управління електроприймачами з активними випрямлячами, що живляться від цієї мережі. Так, за рахунок керування реактивною компонентою споживаного струму таких випрямлячів можливе зменшення коливань напруги в точці загального приєднання (ТЗП), причому ефективність такого способу тим вище, чим вище відношення X/R мережі. Також можливе зниження коефіцієнта гармонік напруги в ТЗП за рахунок інтеграції функцій паралельних активних фільтрів в активні випрямлячі. Запропонований спосіб дозволяє обмежено здійснювати управління потоками неактивної потужності в розподільчий мережі, що дає можливість підвищити якість електроенергії і знизити необхідну потужність фільтрокомпенсуючих пристроїв, The paper proposes a method for controlling the electric power quality parameters in a distribution network by modifying the control algorithms for electric loads equipped with active rectifiers fed from this network. Thus, by controlling the reactive component of the input current of such rectifiers, it is possible to reduce the voltage fluctuations at the point of common connection (PCC), the efficiency of such a method being higher the higher the X/R ratio of the network is. It is also possible to reduce the voltage harmonics in the PCC by integrating the functions of parallel active filters into active rectifiers. The proposed method allows for limited control over the flow of inactive power in the distribution network, which makes it possible to improve the electric power quality and reduce the required power of the filter compensating devices. The proposed algorithm for controlling the active rectifier is tested on the mathematical model of group loads. A group of high power resistance welding machines (RWMs) operating randomly with a normal probability distribution connected to 0,4 kV grid as a non-stationary load is used. The application of the proposed reactive current control method in the RWM power supplies made it possible to reduce the voltage fluctuations in 0,4 kV grid from 12% to 5%.

The article describes the active three-phase boost rectifier with power factor correction, as known as active front-end rectifiers, with hysteretic control system in conditions of the ideal voltage and distorted voltage. In many industrial applications active front-end rectifiers (AFEs) have emerged as an attractive topology. When compared to traditional diode-based rectifiers, AFEs allow one to obtain sinusoidal input currents with low harmonic distortion, whilst at the same time providing an accurate rectifier voltage. Moreover, the amount of reactive power drawn from the source can be manipulated in order to reach a unity power factor in the input, or also to compensate a lack of reactive power in the source grid. Another area where AFEs play an important role is when a reduction of harmonic distortion is sought. In fact, this converter is widely used as an active filter in which case the AFE is connected in parallel to the nonlinear load thereby generating the harmonic currents necessary to reduce the pollution in the source. The research of the active rectifier was made in the Matlab R2011. Presented an improved hysteresis control system that allows improve the harmonic content generated by the phase currents and thus improve power factor in implementing the conditions of distortion of mains voltages., В статье приведен анализ энергоэффективности активного трёхфазного выпрямителя с коррекцией коэффициента мощности c гистерезисной системой управления в условиях искажений напряжения сети. Выполнено исследование работы активного выпрямителя в пакете Matlab R2011. Предложена улучшенная система управлення., У статті наведено аналіз енергоефективності активного трифазного випрямляча з корекцією коефіцієнта потужності з гістерезисною системою керування в умовах спотворень напруги мережі. Виконано дослідження роботи активного випрямляча в пакеті Matlab R2011. Запропонована покращена система керування.

Основная цель данной работы посвящена разработке нового энергосберегающего способа управления активным двунаправленным преобразователем частоты (АДПЧ) в составе мощных реверсивных электроприводов переменного тока (РЭПТ). Для достижения этой цели был проведен теоретический анализ возможного управления активной, реактивной и полной мощности в системе АДПЧ – питающая сеть. По результатам теоретических исследований были построены зависимости потоков мощности в системе АДПЧ – питающая сеть, на основе которых разработана новая система автоматического регулирования (САР) АДПЧ. Определено, что с помощью новой САР АДПЧ при питании РЭПТ можно компенсировать реактивную мощность и корректировать коэффициент мощности питающей сети. Это позволит снизить расход электроэнергии, стабилизовать напряжение и повысить пропускную способность сети. The main aim of the study is to develop a new energy-saving control method of a back to back converter (BtBC) in AC electric drive systems (EDSs). The research focus was concerned with the theoretical analysis of active, reactive and apparent power controlling in a system BtBC – grid. From the results obtained, the dependences of the power flows in the system BtBC – grid have been plotted. These dependences allow us to create a new closed loop system (CLS) of the BtBC. The principal conclusion from this work is that reactive power compensation and power factor correction by the new CLS of the BtBC supplying ac EDSs is determined. It can reduce a share of the consumption reactive power from a substation and improve the power quality.

В статье представлен анализ трёхуровневой активного выпрямителя с коррекцией коэффициента мощности. Трехуровневый активный выпрямитель компенсирует высшие гармонические составляющие, генерируемые нелинейными нагрузками, и реализуют коэффициент мощности близкий к единице. Three phase diode bridge rectifiers have a low power factor. They are a powerful source of higher current harmonics in industrial network. Pressing issue is improvement of electromagnetic compatibility of three-phase rectifier units. One of the ways of power factor correction is the application of two-level active rectifiers. Two-level active rectifiers’ implements sinusoidal input phase currents and unity power factor. Another advantage of this rectifier is the implementation of the energy recovery from DC line to the three-phase network. Significant disadvantage of two-level active rectifier is high load requirements keys schemes. This leads to restrictions on the use of this scheme with the networks of medium and high voltage. One way to reduce the load requirements of the keys is to implement a three-level active rectifiers. The aim of this thesis is presentation of analysis of the automatic control system of three-level active three-phase rectifier, analysis of implemented power factor, analysis of quality of the input and output currents and voltages. Serial connection of IGBT-keys and output capacitors in a three-level active rectifier allows implementing minimal applied voltage to the circuit elements. This allows the use of a three-level active rectifier in medium voltage networks 1-35 kV. Besides multilevel structure allows to implement lower harmonic distortion of phase current in comparison with two-level rectifier.

В статье приводится краткий обзор работ, посвящённых коррекции коэффициента мощности. Рассмотрена тематика исследований авторитетных зарубежных учёных, публикации которых представлены в электронной библиотеке IEEE Xplore. Проанализированы направления исследований по теме коррекции коэффициента мощности, по которым в последнее время были защищены диссертации отечественными учёными. На основе проведённого обзора сформулированы перспективы дальнейших исследований по теме коррекции коэффициента мощности, У статті наводиться короткий огляд робіт, присвячених корекції коефіцієнта потужності. Розглянуто тематику досліджень авторитетних зарубіжних вчених, публікації яких представлені в електронній бібліотеці IEEE Xplore. Проаналізовано напрямки досліджень за темою корекції коефіцієнта потужності, за якими останнім часом були захищені дисертації вітчизняними вченими. На основі проведеного огляду сформульовані перспективи подальших досліджень по темі корекції коефіцієнта потужності, The brief overview of the works, devoted to a power factor correction, is provided in this article. The topics of the investigations of competent foreign scientists, which publications are presented in the digital library IEEE Xplore, have been considered. The trends of the researches on a power factor correction, by which have been recently defended the theses of domestic scientists, have been analyzed. The prospects of the further studies on a power factor correction have been formulated based on the provided overview.

В статье приводится краткий обзор работ, посвящённых коррекции коэффициента мощности. Рассмотрена тематика исследований авторитетных зарубежных учёных, публикации которых представлены в электронной библиотеке IEEE Xplore. Проанализированы направления исследований по теме коррекции коэффициента мощности, по которым в последнее время были защищены диссертации отечественными учёными. На основе проведённого обзора сформулированы перспективы дальнейших исследований по теме коррекции коэффициента мощности. The brief overview of the works, devoted to a powerfactor correction, is provided in this article. The topics of the investigations of competent foreign scientists, which publications are presented in the digital library IEEE Xplore, have been considered. The trends of the researches on a power factor correction, by which have been recently defended the theses of domestic scientists, have been analyzed. The prospects of the further studies on a power factor correction have been formulated based on the provided overview.