Генераторный комплекс на основе МДП для малых ГЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Ошмарин, Олег Николаевич

• Ошмарин, Олег Николаевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ошмарин, Олег Николаевич

Введение.

Глава I. Общие вопросы создания и развития МГЭС (на примере Нижегородской области)

1.1. Энергоресурсы малых рек Нижегородской области и их оценка.

1.2. Классификация малых ГЭС.

1.3. Гидрооборудование МГЭС.

1.3.1. Конструкция и классификация гидротурбин.

1.3.2. Виды характеристик турбины.

1.3.3. Построение и расчет механических характеристик турбины.

1.4. Варианты ГК МГЭС.

1.5. Классификация и сравнительная оценка ГК МГЭС на основе МДП.

1.5.1. Варианты схем соединения АМ и ПЧ.

1.5.2. Установленная мощность ПЧ.

1.5.3. Классификация ПЧ.

Выводы.

Глава II. Стационарные режимы работы ГК на основе МДП-генератора при синусоидальных токах

2.1. Работа ГК в автономном режиме.

2.1.1. Энергетический баланс.

2.1.2. Установленная мощность ИРМ.

2.1.3. Коэффициент полезного действия ГК.

2.1.4. Коэффициент мощности ГК.

2.2. Работа ГК в режиме параллельно с энергосистемой.

2.2.1. Энергетический баланс.

2.2.2. Коэффициент мощности ГК.

2.2.3. Коэффициент полезного действия ГК.

Выводы.

Глава III. Стационарные режимы работы ГК на основе МДП-генератора с токовым непосредственным преобразователем частоты

3.1. Методика расчета.

3.2. Токи МДП-генератора.

3.2.1. Ток ротора.

3.2.2. Ток статора.

3.2.3. ТокТНПЧ.

3.2.4. Суммарный ток МДП-генератора.

3.3. Работа ГК в автономном режиме.

3.3.1. Установленная мощность ИРМ.

3.3.2. Коэффициент нелинейных искажений напряжения ГК.

3.3.3. Коэффициент полезного действия ГК.

3.4. Работа ГК в режиме параллельно с энергосистемой.

3.4.1. Коэффициент мощности ГК.

3.4.2. Коэффициент полезного действия ГК.

Выводы.

Глава IV. Эксплуатационные показатели и экспериментальные исследования ГК на основе МДП-генератора

4.1. Эксплуатационные показатели ГК при синусоидальных токах.

4.1.1. Анализ установленной мощности ИРМ.

4.1.2. Коэффициент полезного действия ГК.

4.2. Эксплуатационные показатели ГКсТНПЧ.

4.2.1. Анализ установленной мощности ИРМ.

4.2.2. Коэффициент нелинейных искажений напряжения автономной сети.

4.2.3. Коэффициент полезного действия ГК.

4.3. Экономическое сопоставление вариантов ГК по схеме МДП.

4.4. Экспериментальные исследования ГК на основе МДП-генератора.

4.5. Электрооборудование Ичалковской МГЭС.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генераторный комплекс на основе МДП для малых ГЭС»

Развившийся экономический и экологический кризис затронул в настоящее время практически все страны, включая Россию. Особенно тяжелые последствия этого кризиса испытывают крупные регионы, в которых сосредоточены мощные энергетические производства, относящиеся к различным отраслям промышленности и сельского хозяйства. Это в полной мере относится и к Нижегородской области, имеющей 50% дефицит электроэнергии, составляющий около 12 миллиардов кВтч в год.

Одним из наиболее эффективных технических направлений, обеспечивающих разрешение этого кризиса, является энергосбережение. Нижегородская область на протяжении последних нескольких лет признана одним из немногих в России центров энергосбережения. Развитие современной рациональной энергетики связано с целым рядом серьезных исследований и разработок, в числе которых немаловажное место занимает создание экологически чистых возобновляемых источников энергии и, в частности, малых гидроэлектростанций (МГЭС).

В настоящее время отсутствует единое определение МГЭС. Существуют различные классификации МГЭС по различным признакам: по мощности, напору, режиму работы, степени автоматизации и др. Наиболее характерными показателями ГЭС, построенных на малых реках,, являются : установленная мощность и уровень напора.

Исторически можно выделить три периода развития малой гидроэнергетики в нашей стране:

• в 1930 - 1940 годы были разработаны принципы проектирования, строительства и эксплуатации малых ГЭС, созданы типовые проекты этих ГЭС. Некоторые проекты были реализованы. По имеющимся данным установленная мощность малых ГЭС, получивших название сельских, достигла 38 МВт.

• в первые послевоенные годы строительство малых ГЭС получило значительное развитие. По данным ЦСУ СССР, в 1952 году эксплуатировалось 6614 сельских ГЭС, в 1959 году суммарная мощность их превысила 480 МВт, а выработка электроэнергии составила 1 млрд. кВтч/год. В Горьковской области к 1956 году функционировало около 560 МГЭС.

• в 60-е годы произошло фактическое разрушение созданной и отработанной системы малой гидроэнергетики Это во многом объясняется вводом в действие централизованной системы электроснабжения промышленных 5 и сельскохозяйственных объектов и не оправдано низкой стоимостью одного кВтч.

В последние годы МГЭС стали опять объектом всеобщего внимания, включая даже развитые страны мира. Повышение мировых цен на органическое топливо и трудности в обеспечении надежного топливоснабжения удаленных районов, с одной стороны, и значительные достижения в области энергетического оборудования и строительной техники, с другой, привели к повышению рентабельности этих установок. Кроме того, МГЭС относятся к разряду экологически чистых источников энергии. Особенно это относится к малонапорным МГЭС, когда они являются русловыми станциями, не вызывающими подтопления и не влияющих на фауну реки. В совокупности все эти факторы обусловили настоящий интерес к МГЭС и перспективы их широкого применения. Приближенные расчеты английских специалистов [77] оценивают потребность в МГЭС для мирового рынка в 2 миллиона единиц. Для стран бывшего СССР ежегодная потребность в МГЭС, по данным [77] составляла 8 тысяч единиц.

Несомненно, что наиболее широкое применение МГЭС могут найти для обеспечения электроэнергией изолированных от энергосистемы потребителей (сельские потребители, объекты отгонного животноводства, горнодобывающие и геологоразведывательные объекты, туристические комплексы). Однако и при наличии энергосистемы, в сегодняшних сложных экономических условиях, эксплуатация МГЭС в целом ряде случаев может оказаться целесообразной и экономически выгодной.

В ряде стран МГЭС рассматриваются в качестве наиболее дешевого и удобного источника электроснабжения отдаленных и труднодоступных районов. В Китае основные средства на строительство отпускаются местными органами управления. Успехи Китая в создании МГЭС огромны (60 тысяч единиц). Оборудования для них стандартизировано, начиная с мощности 12 кВт.

В Норвегии около 70% вырабатываемой электроэнергии обеспечивается МГЭС. Значительное внимание созданию и эксплуатации МГЭС уделяется в Германии, Франции, Италии и других развитых странах.

На территории бывшего Союза есть тысячи заброшенных плотин, гидротехнических створов, где можно без существенных затрат на проектирование, изыскательские работы и строительство установить гидросиловое оборудование. Именно на такое решение была направлена первая очередь программы Нижегородской администрации по восстановлению малой гидроэнергетики 6

Нижегородской области, наметившей 11 перспективных створов на реках Пьяне и Усте.

Статистическая обработка стоимостных показателей МГЭС мощностью порядка 100 кВт, построенных в последние годы в странах третьего мира [76,77,79], показала, что распределение стоимости по отдельным составляющим (в %) таково: строительная часть - 28%; электрическая часть - 30%; механическая часть - 33%; прочие - 9%.

Основная часть расходов приходится на технологическое оборудование, тогда как крупные ГЭС характеризуются 80% затратами на строительно-монтажные работы и только 20% на оборудование. Учитывая это обстоятельство, главным направлением удешевления МГЭС следует считать снижение стоимости гидроагрегатов и, в частности, генераторного комплекса (ГК).

В настоящее время в МГЭС гидротурбина (с целью удешевления агрегата) выполняется нерегулируемой, т. е. с жестко установленным направляющим аппаратом (или без него) и неподвижными относительно ступицы лопастями. При использовании такого гидрооборудования техническая проблема разработки и создания ГК МГЭС сводится к обеспечению стабильного по амплитуде и частоте напряжения автономного генератора при переменной, в общем случае, частоте вращения его вала (со^аг). В этом случае стабилизация параметров вырабатываемой электроэнергии и оптимизация режимов работы гидроагрегата при переменной нагрузке осуществляется электрическим балластом или электрически управляемым генератором.

Известны варианты ГК реализующие первый способ управления на основе синхронных и асинхронных генераторов с регулируемым балластом в статоре. Например Томским Государственным техническим университетом, совместно с Академией наук Киргизстана разработан и внедрен в 1988 г. комплекс микроГЭС (порядка 10 кВт) на базе синхронного генератора и балластного устройства стабилизации параметров электроэнергии. В настоящее время выпуск подобных систем с синхронными и асинхронными генераторами организован ПО ЛМЗ (г. С-Петербург) и на Сызраньском заводе тяжелого машиностроения (г. Сызрань). При всей простоте подобного варианта он неэкономичен. Так например, в режиме холостого хода по нагрузке, мощность потерь в балласте равна номинальной. Вариант ГК на базе асинхронной машины с балластной нагрузкой рассмотрен в [77]. 7

Представляет интерес второй вариант построения ГК с управляемым генератором. Если в качестве генератора используется синхронная машина, то это вариант ГК по схеме СГ-ПЧ (СГ - синхронный генератор, ПЧ - преобразователь частоты). При использовании в качестве генератора асинхронной машины (AM) ГК может быть построен по схеме АМ-ПЧ или по схеме машины двойного питания -МДП.

Использование асинхронной машины давно интересовало исследователей, работающих в области систем генерирования электроэнергии. Общее признание в этом направлении получили работы A.A. Иванова, Ю.Д. Зубкова, С.К. Бохяна, В.И. Радина, С.И. Кициса, М.Л. Костырева, A.B. Новикова, В.А. Лесника и др. [31,32, 45,46,80].

Основная проблема сдерживающая применение AM в подобных устройствах состоит в разработке компактного и регулируемого источника реактивной мощности (ИРМ). В литературе подробно освещены вопросы использования для этих целей конденсаторных батарей, синхронных машин и ТИРМ [8,10,13,45].

Новый этап в исследование асинхронных ГК связан с использованием для этой цели МДП. Благодаря широким регулировочным возможностям, МДП-генератор занимает равноправное место в ряду альтернативных ГК, а по некоторым показателям имеет существенные преимущества [66,67,22,25,80]. Глубокие научные и практические исследования в области МДП проведены во ВНИИ Электроэнергетики под руководством М.М. Ботвинника и Ю.Г. Шакаряна, отражены в работах Г.Б. Онищенко, А.Е. Загорского и др. ученых [7,66,67,80,92]. Новые возможности по использованию МДП-генератор получил, благодаря последним достижениям в области силовой электроники, созданию современных преобразователей частоты, которые обеспечивают практически синусоидальное питание цепей AM. Работы по исследованию и внедрению МДП-генератора в малую гидроэнергетику активно ведутся за рубежом. Например, в Японии фирмой Hitachi, в Норвегии - ABB KraftAs и ABB Corporate Research, в Австралии - Rainbow Power Company, в Германии - AKW [77].

Таким образом, накопленный мировой и отечественный опыт в исследование и разработке МДП-генераторов, в частности, для целей малой гидроэнергетики, позволяет сделать вывод о несомненной актуальности подобных исследований, необходимости продолжения работ в данном направлении, связанных как с анализом электромагнитных процессов в МДП-генераторе, так и с синтезом элементов силового оборудования с конкретными типами преобразователя, 8 источника реактивной мощности и др. Эти вопросы, на наш взгляд, исследованы недостаточно.

Учитывая вышеизложенное целью настоящей диссертационной работы является исследование, разработка и создание ГК на основе МДП с различными типами преобразователей частоты для малых гидроэлектростанций, обеспечивающих как автономную работу, так и режим параллельной работы с энергосистемой.

Цель работы определяет следующие задачи исследования:

• комплексный анализ целесообразности создания низконапорных МГЭС (на примере Нижегородской области);

• сравнительный анализ гидро- и электротехнического оборудования

МГЭС;

• выбор рациональных структур генераторного комплекса МГЭС;

• исследование стационарных режимов работы ГК на основе МДП при синусоидальных токах;

• исследование стационарных режимов работы ГК по схеме МДП на основе токового НПЧ;

• расчет и анализ эксплуатационных показателей ГК с целью определения рациональных параметров элементов силового оборудования МДП;

• экономическое сравнение вариантов ГК на основе МДП. 9

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Ошмарин, Олег Николаевич

Выводы

1. Анализ мощности ИРМ ГК на базе МДП в автономном режиме работы показал, что:

- при синусоидальном питании МДП-генератора установленная мощность ИРМ определяется по максимальному значению из ряда требуемых Оирм, рассчитанных для наименьшего соэфнаг на всем диапазоне изменения скорости вращения турбины (т. Г на рис. 4.1.). Снижение 0Ирм можно добиться за счет завышения мощности АМ (РАм) в составе МДП-ГК. Установлено, что снижение <3Ирм в среднем на 30% соответствует увеличению РАм на 20%.

- для ГК на основе МДП-генеартора с ТНПЧ работа с Qиpм=:const во всем диапазоне частот вращения АМ невозможна (при определенных мощностях РАм)- Обеспечение автономного режима работы ГК в данном случае требует секционирования ИРМ (на две или более секций), либо увеличения установленной мощности АМ (при ОИрм=сопз0.

2. Проведенный анализ коэффициента нелинейных искажений напряжения (Кни) в автономной сети показал, что:

- Кни зависит от величины Хйг и установленной мощности секций 0Ирм-Например, увеличение Хаг от Хр до 5ХР для ГК с Рам=75 кВт при созфнаг=0-9 приводит к снижению Кни в среднем с 2% до 1%;

- увеличение мощности ИРМ, реализованного на конденсаторных батареях и выполняющих одновременно роль фильтра высших гармонических напряжения, приводит к снижению Кни- Поэтому работа ГК при использовании ТНПЧ с нерегулируемым ИРМ приводит к уменьшению Кни в среднем на 0,5%.

3. Коэффициент полезного действия ГК зависит от величины и характера нагрузки, частоты вращения и мощности АМ и типа применяемого ПЧ. Установлено, что в автономном режиме работы ГК:

- с ростом Рдм для обоих вариантов ПЧ снижается КПД ГК, так как увеличивается ток намагничивания АМ (для рассматриваемых АМ снижение г|Гк менее 1 %);

150

- для варианта МДП-генератора с синусоидальным питанием лгк с увеличением соэфнАг при работе ГК с 0Ирм=сопз1 возрастает, так как снижается генерируемая через АМ реактивная мощность;

- для варианта МДП-генератора с ТНПЧ с увеличением соэфнаг при работе ГК с Оирм=соп81 КПД ГК снижается, так как ОИРМ=соп81 становится "излишней" и в соответствии с условием баланса реактивных мощностей возрастает потребление О МДП-генератором по статору АМ;

- с увеличением модуля скольжения МДП-генератора с синусоидальным питанием при неизменном собфнаг и Оирм=соп51 КПД ГК возрастает, так как генерирование активной мощности через статор, снижается, а по каналу ПЧ увеличивается. Отметим, что потери в АМ выше чем в ПЧ;

- с ростом |з| МДП-генератора с ТНПЧ при неизменном собфнаг и Оирм=сопз1 КПД ГК снижается, так как уменьшается потребление ТНПЧ реактивной мощности и в соответствии с балансом реактивных мощностей увеличивается потребление О АМ.

- для обоих вариантов ПЧ использование регулируемого ИРМ позволяет обеспечить работу ГК с максимальным КПД, когда он возрастает в среднем на (3*4)%;

- увеличение ХЬг ТНПЧ приводит к возрастанию КПД ГК. Например, при изменение Х^ от Хр до 5ХР КПД в среднем возрастает на 1.5%.

4. Из проведенного экономического сопоставления рассматриваемых вариантов ГК следует:

- при использовании в составе ГК МДП-генератора на основе ПЧ с ШИМ, обеспечивающего синусоидальное питание, завышение установленной мощности АМ в целях снижения 0Ирм нецелесообразно, так как себестоимость (капитальные затраты) ГК возрастают примерно на 17%;

- использование в составе ГК на основе МДП-генератора с ТНПЧ нерегулируемого по мощности ИРМ (ОирмгСОпэО приводит к увеличению себестоимости (капитальных затрат) ГК не более чем на 10%;

- по сравнению с ТНПЧ использование в составе МДП-генератора ПЧ с ШИМ практически не меняет себестоимость (капитальные затраты) ГК при

151

Рам=75 кВт, поскольку снижается установленная мощность конденсаторной батареи примерно в 3.2 раза;

- для варианта ГК работающего параллельно с общей энергосистемой использование ПЧ с ШИМ по отношению к ТНПЧ позволяет повысить КПД ГК в среднем на 3%. При этом себестоимость (капитальные затраты) ГК увеличатся примерно на 13%.

152

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный комплекс исследований стационарных процессов в ГК МГЭС на основе МДП расширил представления о свойствах МДП-генератора как в автономном режиме работы, так и при работе параллельно с энергосистемой. Настоящая работа является логическим продолжением работ, связанных с развитием систем МДП, как объекта генерирования электроэнергии. В результате исследований получен ряд новых результатов касающихся выбора параметров электрооборудования ГК на основе МДП-генератора в автономном режиме работы и при работе параллельно с энергосистемой при использовании нерегулируемого гидроагрегата. Проведен анализ полученных результатов с целью определения наилучших эксплуатационных показателей ГК МГЭС на основе МДП-генератора.

В итоге проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Доказана целесообразность реализации ГК малой ГЭС на основе МДП-генератора, обеспечивающая стабилизацию частоты и напряжения автономной сети и оптимизацию работы ГК на энергосистему при изменяющихся параметрах реки и электрической нагрузки.

2. Показано, что для обеспечения генерирования электроэнергии со стабильной частотой (Г)) и амплитудой напряжения (1)-|) в автономном ГК МГЭС при его работе в широком диапазоне мощностей нагрузок целесообразно поддерживать максимальный напор воды (Нтах)- При этом в соответствии с требованиями по обеспечению баланса активных и реактивных мощностей в системе "ГК - нагрузка" (и^сог^ и Г^сопб!) снижение мощности нагрузки сопровождается уменьшением расхода воды через нерегулируемый гидроагрегат за счет увеличения подтормаживающего (генераторного) момента МДП-генератора и сброса "лишней" воды через плотину (т. к. Нтах)- При работе параллельно с энергосистемой подержание Нтах обеспечивает максимальную генерируемую мощность ГК.

3. Анализ механических характеристик п=^М) турбины и МДП-генератора показал, что диапазон изменения скорости вращения турбины, при регулировании ее мощности за счет формирования требуемого подтормажи

153 вающего момента МДП-генератором, составляет 1:2, что определяет выбор основного регулирующего элемента ГК - преобразователя частоты. Из существующих вариантов ПЧ заслуживают внимание ТНПЧ, который в отличие от классического НПЧ обеспечивает широкий диапазон выходной частоты и ПЧ со звеном постоянного тока, управляемый по закону ШИМ и формирующий практически синусоидальную форму тока МДП-генератора.

4. Проведенный анализ установленной мощности ИРМ (Оирм) автономного МДП-генератора показал, что:

- при синусоидальном питании МДП-генератора значение установленной мощности ИРМ определяется минимальной величиной созфнаг, механической характеристикой юТур=^(Ммдп) и Рам- Минимизация 0Ирм ГК может быть достигнута за счет увеличения мощности АМ (снижение 0ирм в среднем на 30% соответствует увеличению РАм в среднем на 20%);

- для МДП с ТНПЧ значение установленной мощности ИРМ определяется минимальной величиной соэфнаг, механической характеристикой Ютур=^ММдп). Опч и не зависит от РАМ (если возбуждение АМ обеспечивается отдельной конденсаторной батареей).

- в отличие от варианта ГК на основе МДП-генератора с синусоидальным питанием использование МДП-генератора с ТНПЧ требует применения секционированного ИРМ. При этом достаточно использовать две секции конденсаторных батарей. Применение нерегулируемого по мощности ИРМ (Оирм^ог^) в этом случае потребует завышения РАМ.

5. Анализ коэффициента нелинейных искажений напряжения (Кни) в автономной сети показал, что:

- Кни зависит от величины Х^ и установленной мощности секций Оирм-Например, увеличение от Хр до 5ХР для ГК с РАМ=75 кВт при со5фНАг=0.9 приводит к снижению Кни в среднем с 2% до 1%;

- увеличение мощности ИРМ, реализованного на конденсаторных батареях и выполняющих одновременно роль фильтра высших гармонических напряжения, приводит к снижению Кни. Поэтому работа ГК при использовании ТНПЧ с нерегулируемым ИРМ приводит к уменьшению Кни в среднем на 0.5%.

154

В целом, необходимо отметить, что величина Ки удовлетворяет требованиям ГОСТ 13109-87 по качеству электроэнергии.

6. Анализ коэффициента мощности ГК (КМгк) при работе параллельно с энергосистемой показал, что использование ПЧ с ШИМ позволяет обеспечить генерирование реактивной мощности ГК на всем диапазоне технологических частот вращения турбины или обеспечить режим работы 0Гк=0 (в частности закон 0-|=0). Использование ТНПЧ приводит к снижению КМгк до значений 0.6^-0.95 вследствие потребления реактивной мощности ТНПЧ из сети. Работа ГК по закону О^О возможна при использовании ТНПЧ только на ограниченном диапазоне скольжений |з|<0.25. С ростом скорости вращения ротора МДП-генератора с ТНПЧ величина КМгк возрастает.

7. Коэффициент полезного действия ГК зависит от величины и характера нагрузки, частоты вращения и мощности АМ и типа применяемого ПЧ. Установлено, что в автономном режиме работы ГК:

- с ростом РАМ для обоих вариантов ПЧ снижается КПД ГК, так как увеличивается ток намагничивания АМ (для рассматриваемых АМ снижение г|ГК менее 1%);

- для варианта МДП-генератора с синусоидальным питанием г|ГК с увеличением соэсрнАг при работе ГК с Оирм=сопз1 возрастает, так как снижается генерируемая по статору АМ реактивная мощность;

- для варианта МДП-генератора с ТНПЧ с увеличением соэфнаг при работе ГК с 0Ирм=соп81 КПД ГК снижается, так как 0Ирм=соп81 становится "излишней" и в соответствии с условием баланса реактивных мощностей возрастает потребление О МДП-генератором по статору АМ;

- с увеличением модуля скольжения МДП-генератора с синусоидальным питанием при неизменном соэфндг и ОИРм=соп81 КПД ГК возрастает, так как генерирование активной мощности по каналу статора снижается, а по каналу ПЧ увеличивается. Отметим что потери в АМ выше чем в ПЧ;

- с ростом |э| МДП-генератора с ТНПЧ при неизменном соэфндг и Оирм^ог^ КПД ГК снижается, так как уменьшается потребление ТНПЧ реактивной мощности и в соответствии с балансом реактивных мощностей увеличивается потребление О АМ;

155

- для обоих вариантов ПЧ использование регулируемого ИРМ позволяет обеспечить работу ГК с максимальным КПД, когда он возрастает в среднем на (Зч-4)%;

- увеличение Xdr ТНПЧ приводит к возрастанию КПД ГК. Например, при изменение Xdr от Хр до 5ХР КПД в среднем возрастает на 1.5%.

При работе параллельно с энергосистемой г|Гк существенно зависит от закона управления ГК. С увеличением скорости вращения турбины КПД ГК практически постоянен при режимах работы МДП-генератора по закону Q-i и APmin. Отметим, что использование ТНПЧ в составе МДП-генератора позволяет реализовать законы С^ и APmin только в области |s|<0.25. Снижение КПД с ростом пТуР при работе МДП-генератора с синусоидальным питанием в режиме 0Гк<0 обусловлено возрастанием реактивных токов в АМ. Для варианта ГК с РАм=75 кВт максимальный г|гк при синусоидальном питании МДП-генератора составляет примерно 94%, а при использовании МДП-генератора с ТНПЧ г|Гк в среднем 92%.

8. Из проведенного экономического сопоставления рассматриваемых вариантов ГК следует:

- при использовании в составе ГК МДП-генератора на основе ПЧ с ШИМ, обеспечивающего синусоидальное питание, завышение установленной мощности АМ в целях снижения QMpm нецелесообразно, так как себестоимость (капитальные затраты) ГК возрастает примерно на 17%;

- использование в составе ГК на основе МДП-генератора с ТНПЧ нерегулируемого по мощности ИРМ (QnPM=const) приводит к увеличению себестоимости (капитальных затрат) ГК не более чем на 10%;

- по сравнению с ТНПЧ использование в составе МДП-генератора ПЧ с ШИМ практически не меняет себестоимость (капитальные затраты) ГК при РАм=75 кВт, поскольку установленная мощность конденсаторной батареи снижается примерно в 3.2 раза;

- для варианта ГК работающего параллельно с общей энергосистемой, использование ПЧ с ШИМ по отношению к ТНПЧ позволяет повысить КПД ГК в среднем на 3%. При этом себестоимость (капитальные затраты) ГК увеличивается примерно на 13%.

156

Результаты исследований, проведенных в диссертационной работе применительно к двум вариантам ПЧ (ПЧ с ШИМ и ТНПЧ), предложены департаменту ТЭК для дальнейших работ по использованию энергоресурсов малых рек Нижегородской области.

157

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ошмарин, Олег Николаевич, 1999 год

1. Алексеенко В.Н., Ашмарин A.B., Иванов И.И. Опыт разработки и эксплуатации микроГЭС. - Гидротехническое строительство, 1989, №1, с. 35-37.

2. Айзенштадт Е.Б., Шакарян Ю.Г. О законе регулирования напряжения статора и ротора АСД, работающего в автономной системе. -Электротехника, 1973 г., №11, с. 14-16.

3. Барков В.А. Определение функции регулирования и анализ установившегося режима работы электропривода с двигателем двойного питания при переменной скорости вращения. -Изв. вузов, энергетика, 1976 г., №5, с. 33 37.

4. Барков В.А., Булыгин Г.В. Исследование характеристик регулируемого электропривода с двигателями двойного питания в области больших скольжений. -Чебоксары: Чуваш, ун-т, 1977 г., вып. 5, с. 37-40.

5. Берштейн А.Я., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев A.B., Сарбатов P.C. Тиристор-ные преобразователи частоты в электроприводе. М.: Энергия, 1980 г. -328 с.

6. Бизиков В.А., Лабунцов В.А. и др. Коррекция гармонического состава выходного напряжения непосредственного преобразователя частоты. -Электричество, 1978 г., №10, с. 55-59.

7. Ботвинник М.М., Шакарян Ю.Г. Управляемая машина переменного тока. -М.:Наука, 1969 г. -140 с.

8. Бояр-Созонович С.П. Альтернативность асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением. -Электричество, 1993 г, №12.

9. Бояр-Созонович С.П. Асинхронные генераторы: свойства и перспективы. -Электротехника, 1990 г, №10.

10. Бояр-Созонович С.П., Вишневский Л .В. Автономный асинхронный генератор с цифровым регулированием напряжения. -Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1988 г., №5.

11. Бояр-Созонович С.П., Кузнецов A.A., Волошин В.В. К вопросу исследования системы регулирования напряжения и частоты автономного асинхронного генератора. //Электромашиностроение и электрооборудование. Киев: Техника, 1973 г., Вып. 16. с. 82-87.

12. Браславский В.Я. и др. Преобразователь частоты для МДП с расширенным диапазоном регулирования скорости. В кн. :Проблемы преобразовательной техники, ч. 5. - Киев: ИЭД АН УССР, 1983 г., с. 75-77.

13. Бронштейн Л.Я., Герман А.Н., Гольдин В.Е. Справочник конструктора гидротурбин. -Л.: Машиностроение, 1971 г. 304 с.

14. Брускин Д.Э. Генераторы возбуждаемые переменным током. М.: Высшая школа, 1974 г. -128 с.

15. Бурда Е.М., Титов В.Г., Хватов О.С., Третьяков А.О., Ошмарин О.Н., Автономный режим МДП-генератора средней и малой мощности.: тез. док. XI НТК "Электроприводы переменного тока",- УПИ, Екатеринбург. 1998.158

16. Бурмакин O.A., Третьяков А.О., Хватов О.С., Ошмарин О.Н. Крутильные колебания в валогенераторных установках.: тез. док. XVI НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики". Н.Новгород. НГТУ. 1996. 1 с.

17. Вольдек А.И. Электрические машины. М.-Л: Энергия, 1974 г. - 839 с.

18. Довганюк И.Я., Шакарян Ю.Г., Казарян С.Л. Коэффициент мощности управляемой машины переменного тока с преобразователем частоты. -Электромеханника, 1974 г., №1, с. 12-14.

19. Домбровский В.В., Зайчик В.М. Асинхронные машины: Теория, расчет, элементы проектирования. -Л.: Энергоатомиздат, 1990 г. 368 с.

20. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. -М.: Энергия, 1977 г., -280 с.

21. Загорский А,Е., Аракелян A.C. Алгоритмы расчета характеристик асинхронной машины, работающей с роторным статическим преобразователем Электри-чество, 1985, № 10, с. 56-58.

22. Загорский А.Е., Шакарян Ю.Г. Управление переходными процессами в электрических машинах переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1986. -177 с.

23. Захаров П.А., Ошмарин О.Н., Третьяков А.О., Хватов О.С. Асинхронные генераторные комплексы.: тез. док. международной НТК Восьмые Бенар-довские чтения. 1 с.

24. ЗО.Зиннер Л.Я., Скороспешкин А.И. Вентильные двигатели постоянного и переменного тока. М.: Энергоиздат, 1981 .-136 с.

25. Зубков Ю.Д. Асинхронные генераторы с конденсаторным возбуждением. Алма-Ата: АН. КазССР, 1949.

26. Иванов A.A. Асинхронные генераторы для гидроэлектростанций небольшой мощности. -Москва: ГОСЭнергоиздат, 1948.

27. Ильинский Н.Ф., Горнов А.О. Критерии эффективности процесса электромеханического преобразования энергии. Электричество, 1987, № 10, с. 24-29.

28. Ильинский П.Ф., Рожанковский Ю.В., Горнов А.О. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства. -В кн.: Практическое пособие. Кн. 2. М.: Высшая школа, 1989.-127 с.

29. Иньков Ю.М., Вадковский А.М., Ардатский Н.И. Непосредственный преобразователь частоты с циклическим управлением тиристорами. Электромеханика, 1975, № 5, с. 6-8.

30. Исследование асинхронного реверсивного привода с частотным управле159нием со стороны ротора / В.И. Плесков и др. Труды ГПИ, 1969, т. 25, № 15, с. 18-20.

31. Казарян С.Л. Установленная мощность преобразователя частоты управляемой машины переменного тока. Промышленность Армении, 1975, № 11, с. 48-50.

32. Карташов Р.П., Кулиш А.К., Чехет Э.М. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. Киев: Техника, 1979. - 152 с.

33. ЗЭ.Карташов Р.П., Чехет Э.М. О построении вентильных преобразователей частоты с непосредственной связью. В кн.: Проблемы технической электродинамики. - Киев, 1970, вып. 24, с. 20-24.

34. Касьянов В.Т. Электрическая машина двойного питания, как общий случай машины переменного тока. Электричество, 1931, №21, с. 1189-1288.

35. Квазиустановившиеся режимы работы испытательных стендов двигателей внутреннего сгорания. / А.Л. Сочков и др. ГПИ, Горький, 1988, 32 с. Деп. в Информэлектро, 17.02.89, №59-эт89.

36. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. -М.-Л: Госэнергоиздат, 1963. 744 с.

37. Копылов И.П., Фрумкин В.Л. Электромеханическое преобразование энергии в вентильных двигателях. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 168 с.

38. Коррекция гармонического состава выходного напряжения непосредственного преобразования частоты. / В.А. Бизиков, В.А. Лабунцов и др. Электричество, 1978, № 10, с. 55-59.

39. Костырев М.Л., Скороспешкин А.И. Автономные асинхронные генераторы с вентильным возбуждением. : М. Энергоатомиздат, 1993. 160 с.

40. Кривченко Г.И. Гидравлические машины: турбины и насосы. -М.: Энергия, 1978 г.-320 с.

41. Лукутин Б. В. Режимы работы синхронных и асинхронных генераторов микрогидроэлектростанций. Автореферат дис. док. тех. наук. Екатурин-бург, 1993. - 38 стр.

42. Лукутин Б.В. Способы стабилизации параметров электроэнергии автономных микрогидроэлектростанций. Мех. и электрификация сельского х/ва, 1987, №8. с.42-44

43. Лукутин Б.В. Способы стабилизации параметров электроэнергии автономных микрогидроэлектростанций. Механизация и электрификация сельского х/ва, 1997 г., №8, с. 42-44.

44. Лукутин Б.В. Стабилизация напряжения автономных микрогидроэлектростанций. Техника в сельском хозяйстве, 1989 г., №2, с. 22-24.

45. Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Озга А.И. Выбор параметров цифрового регулятора частоты автономной микрогидроэлектростанции. : Гидротехническое строительство, №9, 1992. с.40-43.

46. Лукутин Б.В., Сипайлов Г.А. Использование механической энергии возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. Фрунзе. :Илим, 1987 г. 135 с.

47. Лысцова А .Я., Лысцов Г.Я. Определение параметров асинхронного двига160теля с фазным ротором по каталожным данным. Изв. вузов СССР. Энергетика, 1977, № 11, с124-128.

48. Муравьев Г.Л. Статистические характеристики машины двойного питания с расширенным диапазоном регулирования скорости. -Диссер. канд. техн. наук. -Горький, 1985 г. 244 с.

49. Муравьев Г.Л. Статические характеристики МДП с расширенным диапазоном регулирования скорости. Автореф. диссер. канд. техн. наук. - Горький, 1986, - 24 с.

50. Муравьев Г.Л., Титов В.Г. Расчет параметров установившегося режима работы МДП при различных способах питания. В кн. :Элементы и системы электрооборудования. -Горький: ГПИ, 1982 г., с. 18-32.

51. Муравьев Г.Л., Титов В.Г. Расчет параметров установившегося режима работы МДП при различных способах питания. В кн.: Элементы и системы электрооборудования. - Горький: ГПИ, 11982, с. 18-32.

52. Муравьев Г.Л., Титов В.Г., Хватов C.B. Построение импульсных модулей непосредственных преобразователей частоты. -В кн.: Электропривод и автоматизация в машиностроении. М.: ВЗМИ, 1981, с. 130-133.

53. Муравьев Г.Л., Туганбаев И.Т., Мустафин М.А. Практическая реализация машины двойного питания. В кн.: Электрофиз., электромех. и прикп, элек-тротех. - Алма-Ата, 1980, с. 96-102.

54. Муравьев Г.Л., Хватов О.С., Браславский В.Я. Расчет электромагнитных процессов в машине двойного питания с токовым непосредственным преобразователем частоты, В кн.: Электропривод и автоматизация промышленных установок. - Горький, 1987, с. 146-152.

55. Муравьев Г.Л., Хватов О.С., Браславский В.Я. Расчет электромагнитных процессов в машине двойного питания с токовым непосредственным преобразователем частоты. В кн. :Электропривод и автоматизация промышленных установок. -Горький, 1987 г., с. 146-152.

56. Непосредственные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. / Р.П. Карташов, Э.М. Чехет и др. Киев, 1979. -17 с. Препринт. / ИЭД АН УССР, № 205.

57. Нетушил A.B., Бояр-Созонович С.П., Китаев A.B. Самовозбуждение асинхронного генератора. Изв. Вузов. Элекромеханика, 1981, №6.

58. Парфенов Э.Е. Особенности электромагнитных процессов, расчета параметров и характеристик управляемых электрических машин для асинхронно-вентильных каскадов. В кн.: Исследование турбс- и гидрогенераторов.161-Л.: Наука, 1976, с. 146-154.

59. Парфенов Э.Е., Ровинский П,А. Асинхронно-вентильные каскады для двух зонного регулирования скорости асинхронных двигателей. Л,: Наука, 1969. - 116 с.

60. Перевезенцев А.Н., Титов В.Г., Третьяков А.О., Хватов О.С., Ошмарин О.Н. Ветроэнергетичекие установки. (Полезная модель). Решение о выдаче № 98118437/20 (020268)6 ног Р 9/42

61. Пинегин А.Л., Рагозин A.A. Режимы работы синхронного ветроэлектрического генератора в энергосистеме. -Электричество, 1994 г, №5.

62. Принципы построения систем регулирования электроприводов с двигателями переменного тока. / И.Л. Локтева, Г.Б. Онищенко, Т.В. Плотникова, Ю.Г. Шакарян. Электричество, № 5, 1978, с. 6-12.

63. Проблемы преобразовательной техники. Ч. 5. Киев: ИЭД АН УССР, 1983, с. 75-77.

64. Проспект ЕЛПРОМЭНЕРГО: Микрогидроэлектростанции, София, 1990.

65. Проспект МП "Кебрен": МикроГЭС автономный источник электроэнергии. - С.-Петербург, 1992.

66. Проспект ПО "Турбоатом": МикроГэс мощностью 5 кВт. г. Харьков, 1989.

67. Проспект ПО ЛМЗ: МикроГЭС. С.-Петербург, 1990. - 93 с.

68. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники. М.: Высшая школа, 1980. - 424 с.

69. Сазонов A.C. Конструктивный расчет дросселя вентильного двигателя. В кн.: Электрооборудование промышленных предприятий. - Чебоксары: ЧТУ, 1980, с. 39-48.

70. Сазонов A.C. Некоторые особенности процессов коммутации в вентильном двигателе цикпоконверторного типа: В кн.: Вентильные электроприводы. -Л., 1981, с. 133-146.

71. Саляк И.И., Мартын Е.В., Чупыло И.В. Зависимый инвертор с улучшенными характеристиками для асинхронного вентильного каскада. В кн.: Вестник Львовского политехи, ин-та, 1985, № 194, 83-85.

72. Сандлер A.C., Шапиро Л.Я. О статических характеристиках машин двойного питания при двухзонном регулировании скорости вращения. Электричество, 1964, № 12, с. 61-67.

73. Сандлер A.C., Щукин Г.А. Об энергетических показателях регулируемого электропривода с машиной двойного питания. Электричество, № 4, с. 4447.

74. Синтез системы подчиненного регулирования в асинхронных электроприводах с непосредственными преобразователями частоты. / Дацковский Л.Х., Тарасенко Л.М. и др. Электричество, 1975, .№ 9, с. 48-56.

75. Системы подчиненного регулирования электроприводами переменного тока с вентильными преобразователями. / О.В. Слежановский, Л.Х. Дацковский, И.С. Кузнецов и др. М.: Энергоатомиздат, 1983 - 256 с.162

76. Тиристорный электропривод переменного тока по системе асинхронного вентильного каскада. / Г.Б. Онищенко, В.М. Понамарев, B.C. Попов и др. В кн.: Автоматизированный электропривод в промышленности. - М.: Энергия, 1974, с. 123-127.

77. Титов В. Г., Хватов О. С., Ошмарин О. Н. Варианты автономного генератора по схеме машины двойного питания с различными типами преобразователей частоты.: Межвуз. сбор. ст. НГТУ, 1998.

78. Титов В.Г., Муравьев Г.Л., Лазарев C.B., Сочков С.Л., Шахов A.B., Хватов О.С. Разработка нагружающих устройств на основе АВК с динамическим торможением и МДП (Заключительный отчет). Отчет по НИР х/д 2971. №ГР01866120078. -Горький, 1986. 66 с.

79. Титов В.Г., Ошмарин О.Н. Малые ГЭС.: Тез. док. XIV науч.-техн. конф. НГГУ, 1995.

80. Титов В.Г., Ошмарин О.Н. Работа МДП в составе малой ГЭС.: Межвуз. сбор. ст. НГТУ, 1996.

81. Титов В.Г., Ошмарин О.Н. Современное состояние малых ГЭС и актуальность использования асинхронного генератора.: Межвуз. сбор. ст. НГТУ, 1995.

82. Титов В.Г., Третьяков А.О., Хватов О.С., Ошмарин О.Н. Анализ электромеханических процессов в генераторных комплексах на базе МДП. : тез. док. XVII НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики". Н.Новгород. НГТУ. 1997. 3 с.

83. Титов В.Г., Третьяков А.О., Хватов О.С., Ошмарин О.Н. Валогенераторные установки на базе МДП-генерторов.: тез. док. XVI НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики". Н. Новгород. НГТУ. 1996. 1 с.

84. Титов В.Г., Хватов C.B. Асинхронный вентильный каскад с повышенными энергетическими показателями: Учебн. пособие. -Горький: ГТУ, 1978. 83 с.

85. Тулин B.C., Шакарян Ю.Г., Бабичев Ю.Е. Сравнение частотных электроприводов на базе асинхронных машин и преобразователей частоты с непосредственной связью. Электричество, 1977, № 1, с. 48-53.

86. Установившийся режим УМПТ при несинусоидальной форме тока ротора. / М.М. Ботвинник, H.H. Блоцкий, А.Г. Мурзанов, P.C. Цгоев, Ю.Г. Шакарян. -Электричество, 1975, № 2, с. 57-61.

87. ЮЗ.Файнзальберг P.E., Установившиеся режимы работы двигателей двойного питания с учетом насыщения. ВНИИ электроэнергетики. - М., 1988. - 38 с. Деп. в Информэлектро 31.10.88. № 2948 - эп 88.

88. Фираго Б.И. Гармонический анализ кривой напряжения преобразователя частоты без звена постоянного тока. Изв. вузов. Энергетика, 1968, № 7, с. 31-36.

89. Фираго Б.И., Готовский B.C., Лисс З.А. Тиристорные циклоконверторы. -Минск: Наука и техника, 1973. 296 с.

90. Хватов О.С. Широкорегулируемый электропривод на базе машины двойного питания. Тез, докл. к научн.-техн. конф. молодых ученых и специали163стов Волго-Вятского региона. Горький, 1987, с. 235-236.

91. Хватов О.С. Электромагнитный момент в машине двойного питания. В кн.: Электропривод и автоматизация промышленных установок. - Горький: ГНИ, 1988, с. 146-152.

92. Юрлов Ф.Ф. Технико-экономическое обоснование создания Аненковской МГЭС. Н. Новгород, 1994 г.

93. ЮЭ.Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока.

94. М.: Энергоатомиздат, 1982 г. -192 с. 1 lO.Hutarew A. Converter a application for Mini Hydro Generation.: Int. Water