Способи поліпшення енергетичних показників систем живлення енергоємних установок з регульованим електроприводом

Abstract

Дисертація присвячена поліпшенню показників якості електроенергії в системах живлення енергоємних установок з регульованим електроприводом. В роботі розроблені теоретичні основи аналізу, розрахунку та прогнозування показників енергоспоживання в умовах нестабільності навантажень та створення на цій основі високоефективних систем живлення енергоємних установок з регульованим електроприводом. Отримані залежності зміни енергетичних показників з урахуванням характеру навантаження установок. На основі критичного аналізу відомих методів розрахунку і оцінки режимів взаємовпливу та складності їх практичного використання в системах живлення енергоємних установок з перетворювальними пристроями, обґрунтовано новий підхід математичного моделювання вказаних режимів і створено уніфікований алгоритм автоматизованих багатоваріантних розрахунків. Алгоритм передбачає визначення гармонік струму і напруги в загальній мережі живлення групи приймачів з регульованим електроприводом, а також провалу фазної (лінійної) напруги для всіх варіантів комутації. Проведені експериментальні дослідження та здійснена практична реалізація систем і пристроїв розрахунку енергетики розглянутих систем живлення

Диссертационная работа посвящена улучшению энергетических показателей в системах питания энергоемких установок с регулируемым электроприводом за счет активного контроля и влияния на их формирование с использованием компенсационных свойств непосредственно преобразователей. В работе разработаны теоретические основы анализа, расчета и прогнозирования показателей энергопотребления в условиях нестабильности нагрузок и создания высокоэффективных систем питания энергоемкими установками и комплексами с регулируемым электроприводом. Получены зависимости изменения энергетических показателей с учетом характера нагрузок установок (основное внимание уделено таким установкам, как турбомеханизмы – на примерах турбокомпрессоров, и механизмам циклического действия – на примерах прокатного стана, главного электропривода блюминга). В работе предложены энергетические модели, показывающие энергетическую связь между объектами электропотребления и объектами электроснабжения в системах питания энергоемкими установками с регулируемым электроприводом, которые адекватно отображают формирование энергобаланса в сложных системах в направлении «нагрузка-преобразователь-сеть». Анализ, расчеты и прогнозирование показателей энергоэффективности осуществляются структурно-аналитическим моделированием, включающее использование энергетических моделей и элементов дискретного гармонического синтеза. Повышение энергетической эффективности систем питания энергоемких установок с регулируемым электроприводом осуществляется комплексным подходом с приоритетом компенсации неактивных составляющих на технологических уровнях с использованием компенсирующих способностей непосредственно преобразовательными устройствами в цепях питания и управления, а компенсацию остаточного уровня внешними компенсаторами. Проведены исследования неустановившихся режимов преобразователей регулируемых электроприводов энергоемких установок. Показано, что определение энергетических характеристик установок с преобразовательными установками и нестабильными нагрузками связано со специфическими условиями формирования составляющих мощности и гармоник тока на интервалах изменений нагрузки. Доказано, что указанные составляющие мощности пропорционально зависят от скорости изменения нагрузки (тока) и угла управления. На основании критического анализа известных методов расчета и оценки режимов взаимовлияния и электромагнитной совместимости и сложности их практического использования в системах питания с преобразовательными установками, обосновано новый подход математического моделирования указанных режимов, основанный на решении дифференциальных уравнений за специальной схемой вычисления производных и созданный унифицированный алгоритм автоматизированных многовариантных расчетов. Алгоритм вычисляет гармоники тока и напряжения в общей сети питания группы приемников с преобразовательными устройствами, а также провала фазного (линейного) напряжения для всех вариантов коммутации (учитывая также совпадение коммутаций N-го количества преобразователей). Проведены экспериментальные исследования и выполнена практическая реализация систем и устройств расчета энергетики рассмотренных систем

The thesis is devoted to improving power indices in power-consuming industries by means of model problem solution and power processes calculation of different electric drive systems. Theoretical fundamentals of power indices analysis, calculation and prediction under instability conditions are developed. High-performance group electrical drive systems are founded by means these fundamentals. Main power dependences were taken into account plants loading. New mathematical modeling approaches are grounded on the base of known calculation methods analysis and estimation of inter-influence conditions and electromagnetic compatibility and differential equations calculation by mean special elaborated method of solving derivative. It is developed the uniform algorithm of automatic poly-variant solving. The algorithm makes provision for determining current and voltage harmonics of net which supply converters group. Phase and linear voltage drops for different events may be calculated by mean the algorithm. Experimental researches are lead. Practical achievement of this systems and registration devices of such systems are made