Підвищення якості електричної енергії тягової підстанції постійного струму в замкнутих структурах : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Abstract

Дисертаційна робота присвячена покращенню якості електричної енергії тягової підстанції постійного струму шляхом застосування спеціальних замкнутих систем автоматичного регулювання для стабілізації та зменшення амплітуд гармонік вихідної напруги. У роботі запропоновано застосування в складі випрямної установки вольтододатного перетворювача побудованого на базі випрямляча, управління яким для розширення смуги пропускання виконується за допомогою ШІМ. Встановлено, що застосування ШІМ підвищує енергетичні характеристики вольтододатного перетворювача в порівнянні з фазовим керуванням. Отримано імпульсну 23 модель вольтододатного перетворювача з ШІМ і аналітичні залежності, що описують його статичні та динамічні характеристики. Показано, що під дією пульсаційної складової вихідної напруги випрямляча вольтододатний перетворювач з ШІМ набуває властивості динамічної ланки зі змінними параметрами. В той же час, компенсаційна дія фактора пульсацій дозволяє описувати динамічні процеси, застосовуючи усереднені значення статичного коефіцієнта передачі і фактора пульсацій. Показана, що реалізація в замкнутій системі автоматичного регулювання вихідної напруги вольтододатного перетворювача з ШІМ умов процесу кінцевої тривалості дозволяє ефективно впливати на гармонійні складові, що лежать в її смузі пропускання. Запропонована адаптивна система активної фільтрації дозволяє отримати інваріантність величини пульсацій вихідної напруги випрямної установки до зовнішніх і внутрішніх збурень. Отримано вираз, що дозволяє визначати сталу часу LC- фільтра за необхідною величиною заважаючої напруги. Розроблені імітаційні моделі дозволяють виконати проектування реальних підсистем випрямної установки.

Диссертационная работа посвящена улучшению качества электрической энергии тяговой подстанции постоянного тока путем применения специальных замкнутых систем автоматического регулирования для стабилизации и уменьшения амплитуд гармоник выходного напряжения. В работе предложено применение в составе выпрямительной установки вольтодобавочного преобразователя, построенного на базе выпрямителя, управление которым для расширения полосы пропускания выполняется с помощью ШИМ. Установлено, что применение ШИМ повышает энергетические характеристики вольтодобавочного преобразователя по сравнению с фазовым управлением. Получены импульсная модель вольтодобавочного преобразователя с ШИМ и аналитические зависимости, описывающие его статические и динамические характеристики. Показано, что под действием пульсационной составляющей выходного напряжения выпрямителя вольтодобавочный преобразователь с ШИМ приобретает свойства динамического звена с переменными параметрами. В тоже время выравнивающее действие фактора пульсаций позволяет описывать динамические процессы, применяя усредненные значения статического коэффициента передачи и фактора пульсаций. Показано, что реализация в замкнутой системе автоматического регулирования выходного напряжения вольтодобавочного преобразователя с ШИМ условий процесса конечной длительности позволяет эффективно воздействовать на гармонические составляющие, лежащие в ее полосе пропускания. Предложенная адаптивная система активной фильтрации позволяет получить инвариантность величины пульсаций выходного напряжения выпрямительной установки к внешним и внутренним возмущениям. Получено выражение, позволяющее определять постоянную времени LC- фильтра по необходимой величине мешающего напряжения. Разработанные имитационные модели позволяют выполнить проектирование реальных подсистем выпрямительной установки.

The thesis is devoted to improvement of electric power quality of DC traction substation by using selected closed automatic control systems to stabilize and reduce amplitudes of the harmonics in output voltage. The paper proposed to use a rectifier unit composed of booster converter based on a control rectifier which performed using PWM for bandwidth extension. The established that the use of the PWM improves energy performance of booster converter compared with phase control. The pulse model of booster converter with PWM and analytical dependences describing its static and dynamic characteristics are found. It is shown that under the action of the pulsation component of the output voltage booster rectifier with PWM is a dynamic link with variable parameters. At the same time, equalizing factor fluctuations allows to describe dynamic processes applying the average values of the static gain and ripple factor. The implementation of finite duration process conditions in closed automatic control system of the booster converter with PWM can effectively influence on the harmonic components lying in its bandwidth. The proposed adaptive system of the active filtering allows to get the invariance of the output ripple voltage rectifier unit to internal and external perturbations. An expression is obtained, allowing to define the value of the time constant of the filter on the appropriate value LC- filter interfering voltage. Simulation models developed allow to execute designing the real subsystems of rectifier unit.