Активные фильтры электроэнергии для регулируемых электроприводов и электродуговых установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Евсеев Алексей Михайлович

• Евсеев Алексей Михайлович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Евсеев Алексей Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

1 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЯХ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ И ЭЛЕКТРОДУГОВЫМИ УСТАНОВКАМИ, СПОСОБЫ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ

1.1 Качество электроэнергии в сетях с регулируемыми электроприводами

1.2 Качество электроэнергии в сетях с электродуговыми установками на переменном и постоянном токе

1.3 Современные способы и устройства повышение качества электроэнергии

1.4 Выводы

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ И СРЕДСТВ СЕТИ ГИБКОЙ ПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

2.1 Расчет параметров электрических цепей и показатели качества электроэнергии электродуговых установок

2.2 Потери активной энергии в питающей сети электродуговых установок

2.3Общие принципы и закономерности компенсации реактивной мощности и гармонических искажений, вызываемых работой электротехнических комплексов

2.4 Определение функции эдс последовательного активного фильтра от параметров электрической цепи и задания на компенсацию

2.5 Расчет активного выпрямителя, работающего в функции фильтрации электроэнергии

2.6 Выводы

3 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ГИБКОЙ ПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

3.1 Моделирование последовательного трехфазного компенсатора

83

3.2 Моделирование активного выпрямителя, работающего в функции фильтрации потребляемой электроэнергии

3.3 Выводы

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ АКТИВНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

4.1 Разработка и описание экспериментальной установки

4.2 Разработка алгоритма управления активным выпрямителем

4.3 Сбор и анализ экспериментальных данных

4.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А Показатели качества электроэнергии агрегатов печь-ковш КЦ-1

и КЦ-2 ПАО «НЛМК»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Патент на изобретение

ПРИЛОЖЕНИЕ В Модель последовательного активного фильтра электроэнергии

в MATLAB Simulink»

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Имитационная модель активного выпрямителя в MATLAB

Simulink

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Акт об использовании результатов диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Справка о внедрении в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Активные фильтры электроэнергии для регулируемых электроприводов и электродуговых установок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Одной из наиболее актуальных проблем в металлургии сегодня является проблема высоких потерь электроэнергии и низкой электромагнитной совместимости энергоемких электроприводов на основе инвертора тока и электродуговых установок. Это повышает себестоимость производства и тем самым снижает темп инновационного развития ряда отраслей. При этом, установки и работающие непосредственно от сети переменного тока, и имеющие в своей структуре регулируемые и нерегулируемые электронные выпрямители требуют, для решения данной проблемы, как совершенствования аппаратных подходов, так и методик регулирования технологического процесса. Различными исследователями был проведен широкий анализ гармонических искажений тока и напряжения, изменения коэффициента мощности, а также иных показателей качества потребляемой электродуговыми установками электроэнергии в различных аппаратных конфигурациях и их режимах работы.

Существуют актуальные решения по разработке систем гибкой передачи переменного тока (FACTS) [74] для повышения энергоэффективности, таких, как статический компенсатор реактивной мощности (SVC), статический синхронный компенсатор (STATCOM) и гибридный активный фильтр (UPFC). Однако в случае с SVC и STATCOM не осуществляется коррекция гармонических составляющих и прочих показателей качества напряжения, которые оказывают влияние как на величину потерь электроэнергии, так и на ход технологического процесса. UPFC, осуществляющий инжекцию и тока, и напряжения, является универсальным средством для компенсации любых искажений электроэнергии, однако, имеет большие массогабаритные показатели в сравнении с STATCOM или последовательным синхронным статическим компенсатором (SSSC). Помимо этого, на программном уровне большинство FACTS используют алгоритмы вычисления компенсационных воздействий исходя из текущих и рассчитанных мгновенных значений фазных токов без учета параметров технологического

процесса, что может вызвать недокомпенсацию искажений или повлиять на его ход.

Ввиду того, что на данный момент имеются исследования, подтверждающие возможность определения параметров электрической схемы замещения регулируемых электроприводов и электродуговых установок, становится возможным детерминированное формирование компенсирующих воздействий при помощи FACTS.

Степень разработанности темы исследования. В трудах многих отечественных и зарубежных ученых, таких как А.А. Николаев, Г.Я. Вагин, В.М. Салтыков, H. Samet, T.J. Dionise, A.D. Kolagar и др., нашли отражение вопросы исследования и регулирования энергетических показателей энергоемких регулируемых электроприводов и электродуговых печей различного типа и мощностей в ходе технологического процесса [4, 19, 22, 40, 49]. Для решения задачи повышения энергосбережения в адаптации к конкретным технологическим установкам и процессам, предлагается применение методов пассивной компенсации и фильтрации. Однако большее распространение получили методы активной компенсации и фильтрации, основанные на модернизации электротехнического комплекса технологической установки путем внедрения средств коррекции коэффициента мощности (англ. Power Factor Correction, PFC) или на установке активных шунтирующих фильтров в узле электрического подключения технологического комплекса. В современных исследованиях данного направления практически не рассматривается применение последовательных методов и устройств фильтрации, а также устройств, построенных в топологии источника тока.

В вопросах интеллектуального управления средствами активной фильтрации гармоник и компенсации реактивной мощности наиболее применимым являются решения по интеграции классических регуляторов с нечеткими и нейронными алгоритмами [45, 68], применяются алгоритмы нейронечеткого управления [46, 48]. Последние представляют собой адаптивную сеть на основе системы нечеткого вывода. Такие алгоритмы управления также отличаются более высоким

быстродействием и отсутствием статической ошибки при формирования регулирующих воздействий.

Объектом исследования является электротехнический комплекс энергоемких регулируемых электроприводов и электродуговых технологических агрегатов.

Цель работы - разработка и исследование активных фильтров электроэнергии, восстанавливающих синусоидальную форму потребляемого тока на основании данных о схеме замещения энергоемких нагрузок - регулируемых электроприводов и электродуговых установок.

Идея работы заключается в создании активных фильтров электроэнергии, работающих в качестве источников переменного и постоянного тока с восстановлением синусоидальной формы потребляемого тока на основании данных о схеме замещения энергоемкой нагрузки.

Задачи:

- провести анализ качества электроэнергии в сетях с регулируемыми электроприводами и электродуговыми установками и способов его повышения;

- разработка активного фильтра электроэнергии и его системы управления для снижения гармонических искажений и реактивной составляющей тока в цепях электродуговых установок на переменном токе;

- разработка системы энергоэффективного питания для снижения гармонических искажений и реактивной составляющей тока в цепях питания энергоемких регулируемых приводов базе инвертора тока и электродуговых установок на постоянном токе;

- разработка математических моделей предложенных решений, сбор и анализ данных имитационного моделирования о возможных режимах работы решений;

- разработка экспериментальной установки для верификации результатов имитационного моделирования, сбор и анализ данных о качестве электроэнергии.

Методы исследования.

При решении поставленных задач применялись теории электрических цепей, автоматического управления, методы спектрального анализа, векторных диаграмм. Исследования выполнялись с помощью компьютерного моделирования в

программной оболочке MATLAB/Simulink и постановкой экспериментальных опытов для оценки адекватности компьютерной модели.

Научная новизна работы:

1. Установлена зависимость в показательной форме между трехфазными векторами напряжений на выходе инвертора последовательного активного фильтра и заданными трехфазными векторами компенсированных токов, а также параметрами схемы замещения электрической цепи нагрузки, позволяющая вырабатывать сигналы для компенсации гармонических искажений и реактивной мощности в нагрузке.

2. Разработан алгоритм управления активным выпрямителем, учитывающий заданное и текущее значения выпрямленного тока, отличающийся тем, что внутренним контуром регулирования в нем является контур мгновенных трехфазных линейных токов на входе выпрямителя.

3. Определены зависимости уровней потребляемой реактивной мощности и гармонических искажений тока от величины потребляемого тока, полной мощности, типа и структуры электротехнического комплекса регулируемых электроприводов и электродуговых установок, позволяющие оценить компенсационную способность систем активной фильтрации.

Теоретическая значимость:

- определены зависимости между выходным напряжением инвертора последовательного активного фильтра электроэнергии и параметрами схемы замещения нагрузки и задания на восстанавливаемый мгновенный ток в компенсируемой цепи;

- получены энергетические характеристики последовательного активного фильтра электроэнергии, работающего в функции восстановления формы тока;

- определены условия реализации последовательным активным фильтром электроэнергии режима компенсации реактивной мощности;

- получены энергетические характеристики активного выпрямителя, работающего в функции фильтрации потребляемой электроэнергии.

Практическая значимость:

- снижение гармонических искажений потребляемого трехфазного тока ТИ01 в системах регулируемого электропривода и электродуговых установках до уровня 2 - 5 %;

- снижение потребления реактивной мощности Q в системах регулируемого электропривода и электродуговых установках до уровня 0 - 5 %;

- обеспечение стабилизированного питания постоянным током систем регулируемого электропривода на основе двухзвенного преобразователя частоты и инвертора тока с уровнем отклонения Ыбс не более 3 %.

Достоверность результатов и выводов.

Подтверждается путем проведения экспериментальных исследований, доказывающих возможность восстановления синусоидальной формы потребляемого тока при работе активного выпрямителя работающего в функции фильтрации электроэнергии, и подтверждающих адекватность компьютерных моделей. Отсутствие противоречий с положениями теории электротехники, силовой электроники, автоматического управления, электрических машин и электропривода.

Положения, выносимые на защиту:

- математическая модель последовательного активного фильтра электроэнергии;

- математическая модель активного выпрямителя, работающего в функции фильтрации потребляемой электроэнергии;

- система формирования задания на выходное напряжение преобразователя последовательного активного фильтра электроэнергии;

- система восстановления формы потребляемого тока активным выпрямителем;

- энергетические характеристики последовательного активного фильтра электроэнергии, работающего в функции восстановления формы тока;

- энергетические характеристики активного выпрямителя, работающего в функции фильтрации потребляемой электроэнергии.

Реализация результатов работы. Результаты исследований, полученные при выполнении работы, внедрены в учебный процесс направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» Липецкого государственного технического университета (ЛГТУ), на ООО «НПП Система 48» г. Липецк.

Соответствие диссертации Паспорту научной специальности.

Диссертация соответствует следующим пунктам Паспорта научной специальности 05.09.03:

1. Развитие общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем.

2. Разработка, структурный и параметрический синтез электротехнических комплексов и систем, их оптимизация, а также разработка алгоритмов эффективного управления.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее результаты представлялись и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решения» (Екатеринбург, 2017); XII Международной научно-практической конференции «Современные сложные системы управления» (Липецк, 2017); Международной научно-практической конференции «Вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решения» (Екатеринбург, 2017); Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии» ИСТ-2018 (Нижний Новгород, 2017); IEEE 58th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON) (Latvia, Riga, 2017); 17th International Ural Conference on AC Electric Drives (ACED) (Russia, Ekaterinburg, 2018); International Russian Automation Conference (RusAutoCon) (Russia, Sochi, 2018); 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA) (Russia, Lipetsk, 2019); 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA)

(Russia, Lipetsk, 2020); 20th International Ural Conference on AC Electric Drives (ACED) (Russia, Ekaterinburg, 2021).

Связь исследований с научными программами: исследования велись в рамках научно-исследовательских работ: РФФИ, проект №19-48-480001 «Разработка, исследование и оптимизация энергосберегающих электротехнических и электроприводных автоматизированных комплексов для плазменных, электрометаллошлаковых и индукционных технологий и агрегатов», 22.04.2019 г. - 12.11.2021 г; РФФИ, проект №19-38-90154 «Исследование систем активной фильтрации электроэнергии, адаптированных к электродуговым технологическим процессам», 01.10.2019 г. - 30.09.2021 г.; Совет по Грантам Президента Российской Федерации, проект СП-319.2019.1 «Исследование методов и разработка универсальных средств повышения энергоэффективности, энергосбережения и электромагнитной совместимости в электрометаллургических установках», 01.04.2019 - 15.01.2021 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 23 печатные работы, из которых 5 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в электронном издании IEEE, рецензируемом наукометрической базой Web Of Science, 4 статьи в электронном издании IEEE, рецензируемом наукометрической базой Scopus, 3 тезиса докладов на конференциях, 7 патентов на изобретение, 1 полезная модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 88 наименований, и 6 приложений. Общий объем работы - 153 страницы. Основная часть изложена на 140 страницах текста, содержит 62 рисунка, 42 формулы, 14 таблиц.

1 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЯХ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ И ЭЛЕКТРОДУГОВЫМИ УСТАНОВКАМИ,

СПОСОБЫ ЕГО ПОВЫШЕНИЯ

1.1 Качество электроэнергии в сетях с регулируемыми электроприводами

В общем виде электрический двигатель представляет собой изменяющуюся в процессе разгона и при изменении момента на валу активно-индуктивную нагрузку с противоэдс, которая формирует потребление активной и реактивной мощности в изменяющемся соотношении и в нормальном режиме работы не вызывает гармонических искажений тока и/или напряжения. Дополнение же двигателя электронными преобразователями и компоновка единой системы регулируемого электропривода приводит, помимо повышения регулировочной способности привода, к возникновению гармонических искажений потребляемого из сети тока и, при высоком импедансе питающей линии, искажений напряжения в точке подключения электропривода. Такие искажения различаются по составу гармонического спектра и величинам искажающих гармоник в статике и динамике. При этом характерные различия определяются исходя из типа электронного преобразователя, его аппаратной архитектуры, а также типа и параметров комплектующих. Обобщенная классификация наиболее распространенных типов электронных преобразователей в регулируемом асинхронном электроприводе представлена на рисунке 1.1.

Кроме отличий по виду электронных преобразователей в электроприводах существуют и иные способы их классификации, которые также определяют способность устройства искажать форму питающего напряжения и потребляемого тока и влиять на показатели качества электроэнергии в целом. Следует выделить следующие типы классификации: от числа фаз преобразователя, от схемы соединения элементов преобразователя, от числа уровней преобразователя, в зависимости от типов полупроводниковых элементов, от рекуперативной способности.

Рисунок 1.1 - Классификация типов преобразователей для регулируемого

асинхронного электропривода

Далее рассмотрим более подробно приведенные типы преобразователей и варианты их построения. Устройства на основе тиристорного преобразователя напряжения (ТПН), а именно устройство плавного пуска (УПП), Soft Starter и экономайзер в свою основу включают, в классическом и наиболее распространенном варианте, включенные в каждую фазу (или в две из трех) встречно-параллельно соединенные тиристоры или симисторы. Такие коммутационные элементы могут быть включены непосредственно в фазу или через трансформатор, существуют решения с увеличением числа ключей последовательного или параллельных включений, а также числа фаз. Встречаются также решения по построению ТПН на базе IGBT или различных комбинаций симисторов и IGBT. Однако в большинстве своем рассмотрение подобных систем можно привести к базовому решению, а именно трехфазному ТПН, где в каждую фазу включены встречно-параллельные тиристоры. Для управления ключами служит система импульсно-фазного управления (СИФУ) с подчиненным управлением. Регулирование угла в большинстве случаев ведется исходя из пускового тока двигателя и времени разгона. В большинстве случаев устройство используется для обеспечения плавного пуска приводов агрегатов с вентиляторной

нагрузкой и разгона до номинальной скорости, после чего выводится из работы. Однако на данный момент рынок данных устройств активно расширяется линейкой ТПН, оснащенных функцией экономайзера, что подразумевает значительное увеличение продолжительности включения ТПН, вплоть до ПВ = 100% [13].

Работа УПП сопровождается значительным искажением формы потребляемого из сети тока и повышенной величиной потребляемой реактивной мощности. Гармонический состав потребляемого тока соответствует спектральной картине, наблюдаемой при работе 6-пульсного преобразователя: ярко выражены порядки гармоник п = 6 • к +1, где к - целые числа. В начальные моменты разгона, характеризующиеся сниженной величиной напряжения на выходе ТПН и значительным временем бестоковой паузы в фазе, суммарный коэффициент гармонических искажений фазного тока ТИ01 может достигать величины 40% [53]. Наиболее выраженные гармонические составляющие - 5 и 11. Гармонический спектр в целом характеризуется повышенным содержанием интергармоник, гармоник обратной последовательности (в особенности п = 2), а также промежуточных (не целых) составляющих. Осциллограмма фазного тока на участке начального момента разгона и спектральный график этого участка приведены на рисунках 1.2 а и 1.2 б соответственно. Со стабилизацией системой управления (СУ) УПП угла открытия тиристоров повышается напряжение на выходе преобразователя и, соответственно, ток. На этом участке ТИ01 снижается до уровня 15 ^ 25 %, при этом повышается 7 гармоническая составляющая, а 11 снижается. Гармонический спектр отличается сниженным на порядок уровнем интергармоник, гармоник обратной последовательности, а также промежуточных составляющих. Осциллограмма фазного тока на участке начального момента разгона и спектральный график этого участка приведены на рисунках 1.3 а и 1.3 б соответственно.

.................................................II111111 ■ 1......................................I........ ..................Ц........I.............. I ..I. | ..I. I_

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

б)

Рисунок 1.2 - Анализ формы потребляемого тока фазы А в начале разгона: а - осциллограмма тока; б - спектр гармоник

-....... и— I_I I_- I_I I I_!_|_I 1 | I_^

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

б)

Рисунок 1.3 - Анализ формы потребляемого тока фазы А в середине разгона: а - осциллограмма тока; б - спектр гармоник

В связи с большей продолжительностью разгона привода в соответствие со второй характеристикой, суммарная характеристика разгона привода на всех участках в большей мере определяется ей. Реактивная составляющая при работе ТПН также находится на более высоком уровне ввиду того, что она определяется в ходе работы не только нагрузочной диаграммой потребителя, но и углом открытия тиристоров. Соответственно, в начале разгона величина коэффициента мощности имеет величину менее 15 %, а в процессе разгона она равномерно нелинейно увеличивается, не превышая величины 30% [54]. График коэффициента мощности при разгоне асинхронного ЭП при помощи УПП представлен на рисунке 1.4.

25

20

15

10

1 cosф

\ а - -

ллллЛЛМА^ V чу

ламллмм^

ч с -►

0,5

1,5

2,5

Рисунок 1.4 - График коэффициента мощности при разгоне ЭП

при помощи УПП

5

1

2

0

Сводные данные о рассмотренных показателях энергопотребления на различных участках разгона асинхронного ЭП при помощи УПП представлены в таблице 1.1. Работа УПП в функции экономайзера характеризуется параметрами потребления, соответствующими завершению процесса разгона ЭП.

Таблица 1.1 - Показатели энергопотребления при разгоне асинхронного ЭП при

помощи УПП

Параметр В начале разгона В середине и конце разгона На протяжении всего разгона

THDI , % 36,78 20,3 26,5

HDI (5), % 29,82 18,53 18,27

HDI (7), % 1,95 7,53 7,04

HDii (ii), % 6,75 1,3 1,15

HDi (13), % 2,81 2,24 1,79

HDi (17), % 2,68 1,16 0,98

HDi (19), % 1,92 0,26 0,47

HDi (2k), % ~ 5 % < 0,1 % < 0,7 %

Интергармоники, % ~ 7 % < 0,7 % ~ 1,5 %

Промежуточные гармоники, % ~ 5 % < 0,4 % ~ 1,2 %

cos (ф), % < 10 - 15 % 10 - 30 % < 30 %

Практика использования непосредственных преобразователей частоты (НПЧ) неотрывно связана с решением задач по улучшению гармонического состава тока и напряжения как на входе, так и на выходе преобразователя. Вопрос фильтрации гармоник в системах НПЧ-АД возникает ввиду специфики построения преобразователя, в котором отсутствует демпирующее искажения звено постоянного тока, как в двухзвенных ПЧ. Таким образом, направление улучшения ПКЭ и показателей потребления НПЧ исследовано остаточно обширно, существуют методы как аппаратной фильтрации - при использовании фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ), изменении схем соединения и типов полупроводниковых ключей преобразователей, так и алгоритмов управления НПЧ - исследованы различные способы генерации управляющих воздействий, в том числе, с применением алгоритмов оптимизации. Существующие на данный момент решения позволяют снижать уровни гармонических искажений как тока, так и напряжения до приемлемых или необходимых значений [60]. Среди применяемых в электроприводах переменного тока НПЧ наибольшее распространение получили преобразователи на основе ЮВТ и тиристоров, соединенных по трехфазно-трехфазной мостовой схеме, пульсность такой схемы равна 6. Как следствие, в

спектре тока и напряжения больше других выделяются соответствующие данной пульсности 5, 7, 11, 13 и проч. гармоники. Также работа НПЧ зачастую характеризуется наличием высокого уровня интергармоник и гармоник, соответствующих частотам коммутации ключей. Последние вносят практически незначительные искажения напряжения порядка п = 200, которые демпфируются в кабельных линиях и обмотках силовых трансформаторов без использования дополнительных средств фильтрации. Основные применяемые в НПЧ решения, направленные на борьбу с высоким уровнем гармонических искажений приведены в таблице 1.2 [50].

Таблица 1.2 - Эффективность способов фильтрации гармоник тока, возникающих при работе НПЧ

Способ фильтрации гармоник тока в НПЧ ГИБь %

Без фильтрации 56

Силовой ЬС-фильтр 6,73

ПИД регулятор с дробным порядком 21,13

ВАТ алгоритм для ПИД регулятора с дробным порядком 8,4

ФКУ (ЬС-фильтры 5, 7, 11, 13 порядков основной частоты) 3 - 5

Параллельный активный фильтр электроэнергии < 1

Наиболее распространенные типы ПЧ для электроприводов переменного тока малой и средней мощности выполнены на основе автономного инвертора напряжения с использованием неуправляемого выпрямителя. Классический выпрямитель представляет из себя 6 или более силовых диодов, соединенных по мостовой трехфазной схеме. Фазность схемы также может быть увеличена для снижения нагрузки на ключи и уменьшения сетевых искажений путем применения фазосдвигающего трансформатора с двумя, тремя или четырьмя вторичными обмотками. Пульсность выпрямителя р для таких систем будет равна, соответственно, 12, 18 и 24. Для трехфазной схемы выпрямления пульсность р = 6 и согласно соотношению п = р- к±1 = 6- к±1, где к - целые числа, гармонический спектр потребляемого электроприводом тока будет иметь ярко

выраженные составляющие 5, 7, 11, 13 и проч. порядков, характер распределения которых в стандартном случае имеет вид, представленный на рисунке 1.5.

25 20 15 10

к ТИБ!

т 1

и

1

1 1 ШГ

-

1

1 9н

№

я

ш

да

ш Щ

ни'

г, с

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Рисунок 1.5 - Стандартный характер распределения гармоник тока для электропривода переменного тока на базе АИН с неуправляемым выпрямителем

5

Стандартный уровень суммарных гармонических искажений для такой системы достигает величины ТИБ1 = 101,5 %, что приводит к снижению уровня электромагнитной совместимости при ее использовании и обуславливает применение средств снижения искажений. Современное состояние вопроса снижения искажений в таких системах имеет множество решений с различной технической и экономической эффективностью, при этом зарекомендовавшими себя в науке и технике решениями являются: установка реактора (с величиной полного сопротивления не более 5 % от полного сопротивления нагрузки), установка синус-фильтра (стандартный тип - силовой трехфазный ЬС фильтр 1-го порядка), повышение фазности схемы выпрямления, использование ФКУ с настройкой на конкретный гармонические порядки, переход к активным выпрямителям и , использование средств активной фильтрации гармоник. Каждое из решений находит применение исходя из требований к техническому оснащению

и технико-экономическим характеристикам системы. Эффективность технического применения того или иного решения может быть оценена в соответствии с уровнями гармонических искажений тока, что представлено в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Уровни гармонических искажений для различных способов их уменьшения в системах электропривода на базе АИН

Схема Порядок п гармонической составляющей тока ТИ01

5 7 11 13 17 19 23 25

Уровень гармонических искажений ИВт, % 6-пульсная 80 58 18 10 7 6 5 2,5 101,5

6-пульсная + реактор 3% 40 15 5 4 4 3 2 2 43,6

6-пульсная + реактор 5% 32 9 4 3 3 2 1,5 1 33,9

12-пульсная 3,7 1,2 6,9 3,2 0,3 0,2 1,4 1,3 8,8

6-пульсная + синус-фильтр 2,5 2,5 2 2 1,5 1 0,5 0,5 4,9

18-пульсная 0,6 0,8 0,5 0,4 3 2,2 0,5 0,3 3,9

ФКУ (настройка на все гармоники) 1,5 1 0,7 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 2,1

Активный выпрямитель 1 0,5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 1,3

Активный фильтр 0,5 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1 0,8

Применение последовательных реакторов ограничено в связи с возникновением некомпенсируемого падения напряжению, соответствующего относительной величине полного сопротивления реактора, которое в ходе работы привода также будет изменяться в связи с изменением эквивалентного полного сопротивления нагрузки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Евсеев Алексей Михайлович, 2022 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Абдулвелеев И.Р. Улучшение электромагнитной совместимости дуговых печей постоянного тока за счет применения многоуровневых активных фильтров: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.09.03 / Абдулвелеев Ильдар Равильевич; [Место защиты: ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»], 2019.

2. Алехнович В.Н. Влияние случайных факторов на работу системы регулирования тока дуговой плавильной установки / В.Н. Алехнович, А.В. Алифанов, А.М. Милюкова, О.А. Толкачева // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: технические науки. - 2019. №7, С. 19-23.

3. Аньшаков А.С., Урбах Э.К., Урбах А.Э., Фалеев В.А.. Переработка техногенных отходов в электродуговой плазме / Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 9 (65) 2008. с 131-135.

4. Вагин Г.Я. Электромагнитная совместимость дуговых печей и систем электроснабжения / Г.Я. Вагин, А.А. Севостьянов, С.Н. Юртаев // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2010. №2 (81), С. 203-210.

5. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. (БК 50160:2010, МЕР) (2014) // Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. М.: Стандартинформ.

6. ГОСТ 1БС/ТЯ 61000-3-14-2019. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 3-14. Оценка норм эмиссии для гармоник, интергармоник, колебаний напряжения и несимметрии при подключении установок, создающих помехи, к низковольтным системам электроснабжения. (2020) // Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. М.: Стандартинформ.

7. Евсеев А.М., Мещеряков В.Н., Бойков А.И. Исследование показателей электроэнергии электротехнического комплекса установки дуговой плазменной обработки на постоянном токе, Электротехника, № 12, 2021, с. 54-59.

8. Евсеев А.М., Пикалов В.В. Активный рекуперирующий фильтр электроэнергии, адаптированный к электроприводу переменного тока // Современные сложные системы управления: материалы XII Международной научно-практической конференции (Липецк, 25-27 октября 2017 г.). - Липецк, 2017 г. - с. 118-122.

9. Жуков М.Ф., Засыпкин И. М., Тимошевский А. Н., и др. // Электродуговые генераторы термической плазмы. - Новосибирск: Наука, 1999.

10. Колломбет К. Гармонические искажения в электрических сетях и их снижение / К. Колломбет, Ж.М. Люпен, Ж. Шонек // Техническая коллекция Schneider Electric. - 2008, №22, 32 с.

11. Лукашов В.П., Ващенко С.П. и др. Плазмотермическая переработка твердых отходов // Экология и промышленность России, ноябрь 2005. С. 4-9.

12. Мещеряков В.Н. Устройство анализа качества электроэнергии с функцией идентификации потребителей / В.Н. Мещеряков, А.М. Евсеев, В.В. Пикалов, А.И. Бойков // Вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решения: Материалы Международной научно-практической конференции. Екатеринбург: ИЦРОН. - 2017. - С. 68-70.

13. Мещеряков В.Н., Евсеев А.М. Устройство компенсации гармонических искажений тока в системах с тиристорным преобразователем напряжения, Электротехнические системы и комплексы, № 3(36), 2017, pp. 4-10.

14. Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Белокопытов Р.Н. Параллельный активный фильтр электроэнергии на базе релейного регулятора тока с функцией контроля заряда // Сборник материалов конференции XXIII Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии» ИСТ-2018 (Нижний Новгород, 21 апреля 2017 г.) - Нижний Новгород, 2017 г. - с. 234-239.

15. Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Данилова О.В., Ласточкин Д.В. Вентильно-емкостная система стабилизации тока для электродуговой установки, Электротехнические системы и комплексы, № 3(44), 2019, с. 63-67.

16. Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Пикалов В.В., Данилова О.В. Энергоэффективная электроплазменная установка с управляемой электрической дугой, Вести высших учебных заведений Черноземья, №4 (58), 2019, с. 24-32.

17. Мещеряков В.Н., Коваль А.А. Исследование активного фильтро-компенсирующего устройства с общим звеном постоянного тока, Вестник Ивановского государственного энергетического университета, №1, 2016, с. 44 - 51.

18. Мещеряков В.Н., Левин П.Н., Евсеев А.М. Активный фильтр гармоник в системах регулируемого асинхронного электропривода, Вести высших учебных заведений Черноземья, №2 (48), 2017, с. 12-22.

19. Николаев А.А. Экспериментальное исследование гармонического состава токов дуг для дуговых сталеплавильных печей различной мощности / А.А. Николаев, Ж.-Ж. Руссо, В. Сцымански, П.Г. Тулупов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2016. Т.14, №3, С. 106-120.

20. Новоселов Н.А. Совершенствование методик расчета показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения с дуговыми сталеплавильными печами малой мощности: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.09.03 / Новоселов Никита Андреевич; [Место защиты: ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»], 2012.

21. Рутберг Ф.Г., Братцев А.Н., Попов В.Е. Плазмохимические методы переработки. Газификация и пиролиз отходов / В кн. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Тематический том Х1-5 Прикладная химия плазмы. М.: Янус-К, 2006. С. 7-33.

22. Салтыков В.М. Условия обеспечения электромагнитной совместимости дуговых сталеплавильных печей с системой электроснабжения / В.М. Салтыков, А.В. Салтыков // Технологии электромагнитной совместимости. - 2016. №2 (57), С. 44-51.

23. Тюленев Е.Н., Долгих Ю.Н., Плешкова Д.С. Повышение производительности конвертерного цеха № 2 ОАО "НЛМК" за счет модернизации

оборудования и оптимизации логистики производства, сборник научных трудов Международной научно-практической конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 17-21 ноября 2014 г.) - Липецк, 2014 г. - с. 96-99.

24. Устройство компенсации высших гармоник и рекуперации энергии в сеть, адаптированное к электроприводу переменного тока: пат. 2657007 Рос. Федерация №2 2017127798 / Мещеряков В.Н., Евсеев А.М.; заявл. 03.08.2017; опубл. 08.06.2018, Бюл. 16. 13 с.

25. Чередниченко В.С., Аньшаков А.С., Кузьмин М.Г. Плазменные электротехнологические установки. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005.

26. Чередниченко В.С., Казанов А.М., Аньшаков А.С. и др. Современные методы переработки твердых бытовых отходов. Новосибирск: Изд-во ИТ СО РАН, 1995.

27. Шурыгин Ю.А. Управление режимами агрегатов печь-ковш при обеспечении непрерывной разливки стали, Электротехнические комплексы и системы, № 2, 2015, с. 50-54.

28. Электродуговой нагреватель газа постоянного тока а.с. 599732 СССР / Жуков М.Ф., Лыткин А.Я., Худяков Г.Н., Аньшаков А.С.; опубл. 07.09.1982, Бюл. 33.

29. Электродуговой плазмотрон: пат. 2465748 Рос. Федерация. / Мчедалов С.Г.; опубл 27.10.2012, Бюл. 30.

30. Электродуговой плазмотрон: пат. 2715054 Рос. Федерация. №2 2019111355 / Мещеряков В.Н., Конев В.А., Евсеев А.М., Пикалов В.В., Конев М.В.; заявл. 15.04.2019; опубл. 25.02.2020, Бюл. 6. 11 с.

31. Электродуговой плазмотрон: пат. 2762196 Рос. Федерация. №2 2019124162 / Мещеряков В.Н., Конев В.А., Евсеев А.М., Пикалов В.В., Конев М.В.; заявл. 25.07.2019; опубл. 16.12.2021, Бюл. 35. 9 с.

32. Электродуговой плазмотрон: полезная модель 188618 Рос. Федерация. №2018135708 / Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Пикалов В.В., Чупров В.Б., Конев В.А.; заявл. 09.10.2018; опубл. 18.04.2019, Бюл. 4. 8 с.

33. Электродуговой плазмотрон для обработки плоских поверхностей деталей: пат. 2713746 Рос. Федерация. № 2019122232 / Мещеряков В.Н., Евсеев

A.М., Пикалов В.В., Данилова О.В., Ласточкин Д.В.; заявл. 11.07.2019; опубл. 07.02.2020, Бюл. 4. 9 с.

34. Электродуговой плазмотрон для обработки поверхностей деталей: пат. 2763161 Рос. Федерация. № 2021110719 / Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Пикалов

B.В.; заявл. 15.04.2021; опубл. 27.12.2021, Бюл. 36. 10 с.

35. Электродуговой плазмотрон для сжигания твердых отходов: пат. 2713736 Рос. Федерация. № 2019118826 / Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Пикалов В.В., Данилова О.В., Ласточкин Д.В.; заявл. 17.06.2019; опубл. 07.02.2020, Бюл. 4. 10 с.

36. Энергоэффективная система питания установки индукционного нагрева: пат. 2745365 Рос. Федерация. № 2020125272 / Титов С.С., Евсеев А.М., Безденежных Д.В.; заявл. 21.07.2020; опубл. 24.03.2021, Бюл. 9. 12 с.

37. Anshakov A.S., Cherednichenko V.S., Urbakh E.K. et al. The treatment of mixed wastes using the thermal plasma / Progress in Plasma Processing of Materials/ Ed.P.Fauchais, J.Amouroux. N. - Y.: Begell House, Inc., 1999. P. 737-743.

38. Bharath B. S. and Vinayaka K. U., "Investigation of power quality disturbances in an electric arc furnace," 2017 International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing (ICECDS), Chennai, 2017, pp. 2268-2273.

39. Cano-Plata E. A., Ustariz-Farfan A. J. and Soto-Marin O. J., "Electric Arc Furnace Model in Distribution Systems," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 51, no. 5, pp. 4313-4320, Sept.-Oct. 2015.

40. Dionise, T.J. Assessing the Performance of a Static Var Compensator for an Electric Arc Furnace // IEEE Transactions on industry Applications. - 2014. Vol. 50, No. 3, pp. 1619-1629.

41. Exposto, B.; Carneiro, H.; Pinto, G.; Couto, C.; Afonso, J.L.,"Simulations of a current-source Shunt Active Power Filter with Carrier-Based PWM and Periodic Sampling Modulation Techniques", Proceedings of the 2011-14th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE 2011), pp.1-8, 30 Aug. - 1 Sept., 2011.

42. Evseev A.M. Rectifilter For Electric Arc Plasma Plant / A. M. Evseev, V. N. Meshcheryakov and S. S. Titov // Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems (JARDCS). 2020, Vol. 12, Iss. 6, pp: 3005-3012.

43. Evseev A. M., Titov S. S., "A New Way to Control a Static Synchronous Series Compensator Using the Parameters of an Electric Arc Furnace Equivalent Circuit," 2020 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), Lipetsk, Russia, 2020, pp. 891-896.

44. Geethalakshmi, B., Sanjeevikumar, P., & Dananjayan, P. (2006). A PWM Current Source Rectifier with Leading Power Factor. 2006 International Conference on Power Electronic, Drives and Energy Systems.

45. Gokozan H., Taskin S., Seker S., Ekiz H. A neural network based approach to estimate of power system harmonics for an induction furnace under the different load conditions, Electrical Engineering, Vol. 97, no. 2, 2015.

46. Hou Sh., Fei J. Adaptive fuzzy-neural control of active power filter using nonsingular terminal sliding mode controller, 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2017), Beijing, China, 2017.

47. Islam A., Abeed M. A., Rabby M. K. M., Rahaman M. H., Hossain A., Al Nur, R., ... Mahbub, U. (2012). Series active power filter implementation using P-Q theory. 2012 International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV).

48. Jun-jie K., Yan-jun C., Zhi-qiang W., Qiao-yun F., Jia D. Medium frequency induction furnace temperature control based on BP neural network PID, 2016 IEEE International Conference on Information and Automation (ICIA), Ningbo, 2016, pp. 1110-1115.

49. Kolagar A.D., Shoulaie A. Power quality improvement in DC electric arc furnace plants utilizing multi-phase transformers 2012 3rd Power Electronics and Drive Systems Technology (PEDSTC), 2012, pp. 302-307.

50. Konesev S.G., Khazieva R.T., Kirillov R.V., Gainutdinov I.Z., Kondratyev E.Y. Electromagnetic compatibility of devices on hybrid electromagnetic components, Journal of Physics: Conference Series, Vol. 944, 2017.

51. Kubota S., Fukushima M. Soft switching inverter for induction heating with power factor control function using quasi variable capacitor, 2014 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition, Antalya, 2014, pp. 635-641.

52. Mazzoni, L.; Janajreh, I. Plasma gasification of municipal solid waste with variable content of plastic solid waste for enhanced energy recovery // 2016 International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC) - Marrakech, Morocco, 14-17 Nov. 2016.

53. Meshcheryakov V.N., Evseev A.M., Boikov A. I., "Active energy filter for compensation of harmonic distortion in motor soft starter," 2018 17th International Ural Conference on AC Electric Drives (ACED), Ekaterinburg, Russia, 2018, pp. 1-5,

54. Meshcheryakov V.N., Evseev A.M., Boikov A. I., "The active energy filter for compensation of harmonic distortion in motor soft starter," 2017 IEEE 58th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, 2017, pp. 1-6.

55. Meshcheryakov V.N., Evseev A.M., Didenko E.E. Joint control of looper electric drive of finishing mill group and active energy filter, International Russian Automation Conference (RusAutoCon), Sochi, Russia, 09-16 Sept. 2018, pp. 1-6.

56. Meshcheryakov V.N., Khabibullin M.M., Pikalov V.V., Valtchev S. Active Power Filter with Common DC Link for Compensation of Harmonic Distortion in Power Grids, 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition (PEMC 2014). Antalya, 2014, pp. 1586-1590.

57. Meshcheryakov V. N., Pikalov V. V., Evseev A. M., Danilova and S. K. Ambrosimov O. V., "Electric Arc Plasma Installation with Control Information-Measuring System," 2019 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), Lipetsk, Russia, 2019, pp. 669-672.

58. Michalik, J., Molnar, J., Peroutka, Z., & Glasberger, T. (2011). Single-phase current-source active rectifier: New approach in active suppression of low-frequency

disturbances on converter AC side. IECON 2011 - 37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society.

59. Mohamed Eltamaly, A., Sayed Mohamed, Y., Mustafa El-Sayed, A.-H., & Abd Elghaffar, A. N. (2018). Enhancement of Power System Quality Using PI Control Technique with DVR for Mitigation Voltage Sag. 2018 Twentieth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON).

60. Nayak B., Mishra R., Das P. Design of LC filter with closed loop technique to shape input current of single phase matrix converter, 2017 Second International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (ICECCT), Coimbatore, 2017, pp. 1-8.

61. Nikolaev A. A. Improved Electrical Control of Ladle-Furnace Units by Means of Arc-Current Harmonics / A. A. Nikolaev, S. I. Luk'yanov, and P. G. Tulupov // Steel in Translation, 2019, Vol. 49, No. 4, pp. 265-270.

62. Nikolaev A. A., Tulupov P. G. and Antropova L. I. Heating stage diagnostics of the electric arc furnace based on the data about harmonic composition of the arc voltage, 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 2018, pp. 742-747,

63. Parez-Tarragona M., Sarnago H., Lucia O., Burdio J. M. Design and Experimental Analysis of PFC Rectifiers for Domestic Induction Heating Applications, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 33, no. 8, pp. 6582-6594, 2018.

64. Parvez, M., Mekhilef, S., Tan, N. M. L., & Akagi, H. (2015). An improved active-front-end rectifier using model predictive control. 2015 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC).

65. Patil G.A., Bhosale Y.N., Bolaj V.S. Passive filter design to mitigate harmonics in three phase induction furnace, 2017 International Conference on Circuit , Power and Computing Technologies (ICCPCT), Kollam, 2017, pp. 1-6.

66. Priyashree S., Pooja A.B., Mahesh E., Vidya H.A. Harmonic suppression in a non-linear load using three phase shunt active power filter, 2016 Biennial International Conference on Power and Energy Systems: Towards Sustainable Energy (PESTSE), Bangalore, 2016, pp. 1-6.

67. Raheni T.D., Thirumoorthi P. Intelligent control of shunt active power filter for minimization of current harmonics, IEEE Region 10 Conference (TENCON 2017), Penang, 2017, pp. 2846-2851.

68. Ravikumar A., Mohan N., & Soman K. (2018). Performance Enhancement of a Series Active Power Filter using Kalman Filter based Neural Network Control Strategy. 2018 International Conference on Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI).

69. Rojas-Perez, F, Castillo-Benavides, J.A., Richmond-Navarro, G., Zamora, E. CFD Modeling of Plasma Gasification Reactor for Municipal Solid Waste / IEEE Transactions on Plasma Science - 2018, Vol.: 46 , Issue: 7, pp. 2435-2444.

70. Roseline, J. A. & Senthil Kumaran, M. Generalized Modulation Technique for Current Source Converters. TENCON 2018 - 2018 IEEE Region 10 Conference, Jeju, Korea (South), 2018, pp. 0383-0388.

71. Samet H. Improvement of reactive power calculation in electric arc furnaces utilising Kalman filter / H. Samet, S. Gashtasbi, N. Tashakor, T. Ghanbari // IET Science, Measurement & Technology. - 2017. Vol. 11 Iss. 3, pp. 241-248

72. Sangshin Kwak, & Toliyat, H. A. (2006). Current-source-rectifier topologies for sinusoidal supply current: theoretical studies and analyses. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 53(3), 984-987.

73. Savina N. V., Myasoedov Y. V., & Myasoedova, L. A. (2018). Influence of Quality of the Electric Energy on Reliability of Electrical Supply Systems. 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon).

74. Schwab A. J. Elektroenergiesysteme. Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie / Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2., aktualisierte Auflage, 2009. - 1001 p.

75. Shurygin Y., "Evalution and Analysis of Load Graph Parameters in Operation of Electric Arc Furnaces in Group," 2019 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), Lipetsk, Russia, 2019, pp. 416-419.

76. Sturm, G. S. J., Muñoz, A.N., Aravind, P.V., Stefanidis, G.D. Microwave-Driven Plasma Gasification for Biomass Waste Treatment at Miniature Scale / IEEE Transactions on Plasma Science - 2016, Vol.: 44 , Issue: 4, pp. 670-678

77. Titov S.S., Evseev A. M., Bezdenezhnykh D.V., "Energy efficient power supply system of induction heating plant," 2021 18th International Ural Conference on AC Electric Drives (ACED), Ekaterinburg, Russia, 2021.

78. Thirumoorthi P., Raheni T.D. Adaptive Method for Power Quality Improvement through Minimization of Harmonics Using Artificial Intelligence, International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS), Vol. 8, no. 1, 2017, pp. 470-482.

79. Uz-Logoglu E., Salor O. and Ermis M., "Online Characterization of Interharmonics and Harmonics of AC Electric Arc Furnaces by Multiple Synchronous Reference Frame Analysis," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 52, no. 3, pp. 2673-2683, May-June 2016.

80. Драйвер IGBT и MOSFET транзисторов МД1120П-А, МД1120П-А1. Аналог VLA500-01: паспорт / АО «Электрум АВ». - 2016. - 10 с.

81. Прибор для измерений показателей качества и учета электрической энергии PM175 : руководство по установке и эксплуатации / Satec Ltd. - 2009. - 241 c.

82. Реакторы PXX-XXX-X: Руководство по эксплуатации, рег № 2551 / ООО «Производственное объединение ОВЕН». - 2018 - 4 с.

83. CS Series. Solid State Sensors. Linear Current Sensors: интерактивный каталог / Honeywell Inc. - c. 58 - 59.

84. CSLW Series. Miniature Wired Open-Loop Current Sensors: лист данных / Honeywell Inc. - 2005. - 4 с.

85. IKY75N120CH3. Low switching losses IGBT in Highspeed3 technology copacked with soft, fast recovery full current rated anti-parallel Emitter Controlled diode: лист данных / International Rectifier. - 2019. - 16 c.

86. Marketplace : Altair One : / Altair Engineering Incorporated. [Электронный ресурс]: Сайт компании Altair Engineering. - Трой, США, 2021 - . - URL:

https://marketplace.altairone.com/Marketplace?queryText=embed&app=Embed (дата обращения: 14.12.2021) - Текст: электронный.

87. Piccolo Microcontrollers. SPRS698B: лист данных / Texas Instruments Inc. -2012. - 173 c.

88. VS-85EPF12. Fast Soft Recovery Rectifier Diode, 85 A: 91000, лист данных / Vishay Intertechnology, Inc. - 2012 - 8 с.

141

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

Показатели качества электроэнергии агрегатов печь-ковш КЦ-1 и КЦ-2

ПАО «НЛМК»

Таблица А.1 - Данные о медленных изменениях питающего напряжения на

секциях 1 и 2 КРУ-35 кВ ГПП-19

Анализируемый сигнал Обозначение ПКЭ Полученное значение, % Нормативное значение, %

Секция 1

Напряжение по прямой последовательности Щ-) 1,67 10

Щ+) 3,99

Напряжение фазы А Щ-) 1,73

Щ+) 3,69

Напряжение фазы Б Щ-) 1,65

Щ+) 3,69

Напряжение фазы С Щ-) 1,64

Щ+) 4,05

Секция 2

Напряжение по прямой последовательности Щ-) 2,62 10

Щ+) 4,61

Напряжение фазы А Щ-) 3,34

Щ+) 4,45

Напряжение фазы Б Щ-) 2,09

Щ+) 8,79

Напряжение фазы С Щ-) 7,57

Щ+) 4,26

Таблица А.2 - Измеренные в сети КРУ-35 кВ ГПП-19 максимальные значения коэффициентов искажений Ки и Кип по каждой из фаз

Нечетные порядки гармоник, не кратные трем

Порядок гармоники, п 5 7 11 13 17 >17

Коэффициент искажения, Кип [%] А 0,16 0,42 0,68 0,66 0,1 0,27

№ = Я В 0,28 0,41 0,70 0,62 0,1 0,29

ы и С 0,27 0,42 0,72 0,66 0,1 0,28

С* А 0,49 0,48 0,65 0,62 0,12 0,32

№ = Я В 0,51 0,5 0,68 0,57 0,11 0,33

ы и С 0,43 0,53 0,69 0,6 0,12 0,33

Нечетные порядки гармоник, кратные трем

Порядок гармоники, п 3 9 15 21 >21

Коэффициент искажения, Кщп) [%] А 0,46 0,12 0,05 0,02 0,02

я и я В 0,37 0,13 0,06 0,03 0,02

к е и С 0,19 0,08 0,06 0,03 0,02

с* А 0,41 0,11 0,06 0,05 0,04

я и я В 0,48 0,14 0,08 0,04 0,03

к е и С 0,33 0,12 0,07 0,04 0,02

Четные порядки гармоник

Порядок гармоники, п 2 4 6 8 10 12 >12

Коэффициент искажения, Ки(п) [%] А 0,23 0,1 0,16 0,11 0,08 0,07 0,04

№ = Я В 0,27 0,09 0,13 0,12 0,08 0,05 0,04

Ы & и С 0,29 0,11 0,09 0,08 0,05 0,04 0,02

с* А 0,27 0,17 0,26 0,12 0,09 0,09 0,05

№ = Я В 0,27 0,2 0,22 0,12 0,08 0,07 0,06

Ы & и С 0,29 0,21 0,18 0,13 0,09 0,09 0,07

Продолжение таблицы А.2

Суммарные гармонические искажения

Коэффициент искажения, Ки [%] Секция 1 Секция 2

А 1,17 1,15

В 1,14 1,18

С 1,17 1,22

144

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное) Патент на изобретение

147

ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Модель последовательного активного фильтра электроэнергии в МЛТЬЛБ 81шиНпк

Рисунок В.1 - Модель силовой части исследуемой системы

Рисунок В.2 - Блок гистерезисных регуляторов системы управления

разработанного компенсатора

Рисунок В.3 - Блок вычисления мгновенных значений напряжения первичной обмотки трансформатора активного фильтра для фазы А

Рисунок В.4 - Блок задания параметров трансформатора, нагрузки и рабочего

режима нагрузки

150

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Имитационная модель активного выпрямителя в МЛТЬЛБ 81шиНпк

Рисунок Г.1 - Модель активного выпрямителя в МЛТЬЛБ 81шиНпк

Рисунок Г.2 - Модель силовой части активного выпрямителя

Рисунок Г.3 - Модель системы управления активным выпрямителем в МЛТЬЛБ

81шиНпк

Рисунок Г.4 - Модель блока коммутационных комбинаций в МЛТЬЛБ 81шиНпк

Рисунок Г.5 - Модель блока приоритезатора в МЛТЬЛБ 81шиНпк

152

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (справочное)

Акт об использовании результатов диссертационной работы

398001, Липецк, улица Пушкина, дом 13, корпус А, помещение 2 тел.: [phone]; e-mail: [e-mail] ОГРН: 1164827055645 ИНН/КПП: 4826123123/482601001 № Р/с: 40702810902930001612, открыт в АО «АЛЬФА-БАНК» отделение в г. Москва ИНН: 7728168971, ОГРН: 1027700067328, БИК: 044525593, К/с: 30101810200000000593

результатов, полученных в диссертационной работе Евсеева Алексея Михайловича, выполненной на тему «Активные фильтры электроэнергии для регулируемых электроприводов и электродуговых установок»

Настоящий акт подтверждает внедрение результатов исследования и моделирования разработанного в диссертационной работе Евсеева A.M. алгоритма управления активным фильтром-преобразователем, обеспечивающего снижение гармонических искажений потребляемого тока до уровня 1% и учитывающим величину заданного рабочего тока в звене постоянного тока, отличающегося тем, что формирование управляющих воздействий для полупроводниковых ключей фильтра-преобразователя осуществляется исходя из расчета отклонений мгновенных значений фактических потребляемых токов от их заданных значений.

Данные разработки используются при проектировании систем активной фильтрации и повышения качества электроэнергии.

система"

«НПП Система48»

Общество с ограниченной ответственностью

Акт внедрения

30.11.2021 г.

ООО «НПП Система 48»

Генеральный директор

С.С. Титов

153

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (справочное) Справка о внедрении в учебный процесс