Методы динамической идентификации электромагнитных параметров эквивалентных моделей электромеханического и импульсного силового оборудования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лу Чжиюй

• Лу Чжиюй
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Лу Чжиюй

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Общие сведения о расчетной схеме электроснабжения и особенности

1.2.Математическое описание динамических свойств исследуемого силового электрооборудования

1.3. Методика и алгоритм исследований нестационарных режимов силового электрооборудования

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ОПИСАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИЛОВОГО ИМПУЛЬСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ

2.1. Современные подходы к описанию и исследованию динамических свойств силового импульсного оборудования

2.2. Методические особенности исследований нестационарных режимов силового импульсного оборудования

2.3. Математическое описание уравнений переходных процессов многоуровневого импульсного преобразователя частоты и мощности с ЮВТ модулями

2.4. Расчетные исследования динамических свойств уточненной цифровой модели импульсного преобразователя с ЮВТ-модулями

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ

3.2. Динамическая идентификация эквивалентных параметров математических моделей ЮБТ-модулей

3.3. Исследование нестационарных режимов эквивалентных цифровых моделей импульсных преобразователей ЮВТ

3.4. Анализ эффективности методов динамической идентификации в задачах диагностики и защиты импульсных преобразователей

3.5. Выводы

ГЛАВА 4. ПОИСК ОПТИМАЛЬНОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ СИЛОВОГО ИМПУЛЬСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1. Исследование нестационарных режимов эквивалентной цифровой модели каскадных мостовых схем возбуждения с IGBT-модулями при вариации частоты дискретизации вычислительного процесса

4.2. Синтез оптимальных цифровых упрощенных эквивалентных моделей каскадных мостовых схем с ЮВТ для исследований их нестационарных режимов

4.3. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Результаты исследований по оценке вычислительных затрат и погрешности воспроизведения внешней нагрузочной характеристики цифровыми эквивалентными моделями схем системы возбуждения аэсмпч при вариации их частоты дискретизации от

до 1000 кгц

Приложение Б. Акты внедрения результатов исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы динамической идентификации электромагнитных параметров эквивалентных моделей электромеханического и импульсного силового оборудования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень её разработанности

В настоящее время и современных условиях функционирования к электроэнергетическим системам предъявляются строгие требования к их надежности, безопасности и качеству производства и транспортировки электроэнергии. Для решения технико-экономической проблемы передачи электроэнергии на значительные расстояния, проектируются и сооружаются линии электропередачи постоянным током с номинальным напряжением ±800 кВ и ±1100 кВ, а также линии передачи переменного тока с номинальным напряжением до 1500 кВ.

Для их совместной работы широко применяются многоуровневые каскадные схемы выпрямления и инвертирования, которые также применяются в ограниченном функционале в схемах частотных преобразователей. Благодаря улучшению эффективности электронных компонентов, использованию новых материалов и технологических процессов, а также инновационным инженерным решениям в настоящее время уже достигнуты заметные успехи в разработке микропроцессорных контроллеров и алгоритмов управления [1-5] ими.

Также продолжаются работы по синтезу многоуровневых гибридных схем преобразования частоты [6], в которых применяются активные выпрямители тока и автономные инверторы напряжения на ЮБТ[7]. Кроме этого, с широким использованием ЮВТ производятся статические компенсаторы и активные фильтры [8; 11-13], внедряемые в различных отраслях и сферах электроэнергетики.

Также следует отметить сформировавшуюся тенденцию роста внедрений дорогостоящей силовой импульсной техники в судовых и транспортных системах электроснабжения. Например, в схемах тягового привода [14], в системах собственных нужд электропоездов [15], при частотном регулировании насосов и вентиляторов [16], в судовых, гребных электроустановках и ветроагрегатах [17], в схемах трансмиссии самосвалов, и, конечно, при передаче электроэнергии постоянным, выпрямленным током [18] в генерирующем электрооборудовании.

Вопросами исследований динамических свойств и совершенствования характеристик импульсных преобразователей занимались научно-исследовательские коллективы университетов и организаций ВНИИЭ, КГЭУ, ЛЭТИ, МЭИ, НГТУ, НИИЭФА, ТПУ, ФТИ, СПбПУ, СПбГУТ и ЧувГУ, а также ученых и исследователей из России и КНР. В работах

Белов Г.А.[19], Дмитрикова В.Ф. [20] описываются принципы работы, проектирование, анализ и применение полупроводниковых импульсных преобразователей постоянного напряжения в различных областях, таких как источники питания, системы управления двигателями, телекоммуникационное оборудование и т.д.

Коротков С.А.[39], Кривошеев С.И.[40], Лунин В.П.[41], Фролов В.Я.[42], и др. в своих научных работах исследуют различные типы полупроводниковых преобразователей, подробно раскрывают их преимущества и недостатки, а также дают развернутые рекомендации по выбору оптимального типа преобразователя для конкретной задачи, разработке устройств, преобразующих постоянный ток в переменный с возможностью регулирования выходного напряжения.

Кроме этого, в [19,20] поставлена и успешно решена задача моделирования полупроводниковых преобразователей с помощью современного программного обеспечения и инновационных методов. В работе рассмотрены сложности проектирования и анализа различных топологий преобразователей тока, а также воздействие свойств устройства на характеристики исходных компонентов.

В своих публикациях Коровкин Н.В., Коротков Б.А., предлагают различные методы изучения нелинейных явлений и способы создания точных моделей диодов, транзисторов и тиристоров, с указанием преимуществ и недостатков каждого из исследуемых методов. Особое внимание в [21-23] уделяется вопросам точности и воспроизводимости результатов измерений, а также способам минимизации ошибок.

В исследованиях Huang Xianjing, Zhang Shuqing(Beijing Jiaotong University) основное внимание уделяется применению IGBT в железнодорожной отрасли, а также разработкам технологий защиты полупроводниковых приводов, температурному контролю и исследованиям тепловых полей при проектировании преобразовательных систем [24-27] в электроэнергетике.

Значительный вклад в развитие теории и практики исследований устойчивости энергосистем, а также принципов управления возбуждением асинхронизированными машинами внесли Жданов П.С.[51-53], Горев А.А.[54], Ботвинник М.М.[55], Веников В.А.[56,

57], Герценберг Г.Р.[58], Данилевич Я.Б.[59], Зеккель А.С.[60], Новиков Н.Л.[61], Рагозин А.А.[62], Строев В. А.[63], Филичев О.Н.[64], Шакарян Ю.Г.[65], Воронцов А.Г.[66] и многие другие исследователи.

В условиях сокращения эксплуатационных затрат основополагающую роль в обеспечении их надежности и продления остаточного (эксплуатационного) ресурса импульсных преобразователей играет вопрос наличия системы предиктивной (высокочувствительной) диагностики и быстродействующей защиты.

Развитие теории защиты, автоматики и диагностики повреждений силового электрооборудования связано с научными исследованиями Атабеков Г.И. [28], Федосеев А.М. [31], Дьяков А.Ф. [43], Максимов Б.К. [45], Ванин В.К. [29], Меркурьев Г.В. [46], Павлов Г.М. [32], Антонов В.И. [29-30], Булычев А.В. [33], Дроздов А.Д. [34], Засыпкин А.С. [35], Лачугин В.Ф. [36], Мокеев А.В. [37], Нагай В.И. [44], Ульяницкий Е.М. [38], Титков В.В. [47], Liu Wei (Northeast Petroleum University) [48], Wu Zaijun (Southeast Unbversity) [49], Guo Xiaoqiang (Yanshan University) [50] и многие др.

В работах Ванина В.К., Антонова В.И. [29-30], Булычева А.В.[33], Мокеева А.В. и Попова М.Г. [9-10] детально описываются методы исследования электротехнических систем и имеются изобретения, повышающие эффективность и улучшающие основные свойства и характеристики различных средств релейной защиты и диагностики оборудования энергосистемы. Исследования направлены на изучение физических явлений и процессов в нелинейном силовом электрооборудовании, особенностей вычислительного процесса в Real-Time системах.

Во всем множестве проведенных исследований [67-81] установлено, что нелинейность характеристик возбудителя, подвозбудителя и силовых импульсных преобразователей устанавливает требования записи уравнений их переходных процессов касаемо мгновенных значений тока и напряжения. Однако задачи исследований электромагнитных процессов в гибридных сетях постоянного и переменного тока, решаются, как правило, разобщенно - при идеализации либо внешней схемы подключения электрических машин, либо при упрощенном представлении систем возбуждения с АРВ с использованием обобщенных передаточных функций. Это обусловлено прежде всего необходимостью высокой дискретизации математических моделей при учете нелинейных вольтамперных характеристик силовых импульсных преобразователей, используемых в схемах управления возбуждением или частотных преобразователей электрических машин.

В связи с этим синтез эквивалентных цифровых моделей импульсного силового оборудования, адекватно воспроизводящих их реальные динамические свойства с приемлемой погрешностью и существенным быстродействием является актуальным и

востребованным результатом научных исследований диссертации. Принимая во внимание то, что российская промышленность и энергетическая отрасль испытывают потребность в импорте производственного оборудования, синтезированные эквивалентные цифровые модели импульсных силовых устройств способствуют простому исследованию аварийных процессов (таких как замыкания и пробои), а также разработке соответствующих методик и оборудования для диагностики, защиты и автоматизации, что позволяет удовлетворить эти потребности.

Целью диссертационных исследований является развитие цифровых методов обработки сигналов, методов анализа, диагностики состояния и аварийной защиты силовых модулей IGBT, используемых в системах возбуждения и преобразователях частоты электрических машин. Для её достижения поставлены и успешно решены следующие задачи:

1. Критический анализ существующих подходов к моделированию и исследованию динамических свойств силового электрооборудования переменного и постоянного тока.

2. Разработка обобщенной методики моделирования и программного обеспечения для исследований переходных процессов гибридных электрических цепей переменного и постоянного тока с импульсными преобразователями.

3. Разработка методики синтеза и программного алгоритма исследований математических моделей импульсных преобразователей с эквивалентным представлением их основных электромагнитных динамических свойств.

4. Разработка методики поиска и программного обеспечения для исследований оптимальной дискретизации цифровой модели эквивалентной объединенной энергосистемы с импульсными преобразователями.

Объектом исследования являются полные и эквивалентные цифровые модели импульсных силовых преобразователей, применяемые в схемах систем возбуждения и преобразователей частоты электрических машин. Предметом исследования эквивалентные параметры и динамические свойства моделей, предлагаемые автором методы параметрической идентификации динамических систем, а также вычислительные затраты при исследовании переходных процессов электромеханического оборудования с синтезированными эквивалентными моделями импульсных преобразователей.

Основные положения результатов исследований, выносимые на защиту:

1. Существующие методы и средства защиты гибридных электрических цепей переменного и постоянного тока с силовыми ЮВТ-модулями не обладают требуемыми чувствительностью, селективностью и быстродействием, поскольку допускают развитие аварии при повреждении одного из транзисторов (плеч) мостовых схем выпрямления и инвертирования.

2. Повышение быстродействия и обеспечение селективности защиты ЮВТ-модулей и их электрических цепей возможно при внедрении адаптивных методов диагностики их эквивалентных RL-параметров, основанных на методах параметрической идентификации динамических систем.

3. Методы идентификации активного сопротивления импульсных преобразователей позволяют селективно выявлять поврежденные модули ЮВТ. Контроль величины индуктивности модели ЮВТ ввиду ее малости не позволяет селективно распознавать аварийные состояния силовых импульсных модулей в цепях постоянного тока.

4. Представленная целевая функция приведенных вычислительных затрат и погрешности приводит к возможности оптимизировать вычислительный процесс исследований переходных процессов электромеханического силового электрооборудования с импульсными преобразователями.

5. Синтезированные цифровые модели рекомендуются к использованию в составе цифро-аналоговых комплексах типа RTDS для исследований аппаратных способов предиктивной диагностики и защиты модулей ЮВТ в схемах систем возбуждения и преобразователей частоты электрических машин.

Научная новизна:

1. Предложен новый метод диагностики и защиты импульсного оборудования в цепях постоянного и выпрямленного тока, отличающийся высокой чувствительностью, селективностью и быстродействием.

2. Предложена обобщенная мера оценки достоверности эквивалентных цифровых моделей импульсного оборудования, выпрямительных и инверторных схем, основанная на контроле воспроизведения электромагнитной мощности.

3. Предложена целевая функция приведенных вычислительных затрат и погрешности, предназначенная для поиска оптимальной дискретизации синтезируемых эквивалентных моделей силового электрооборудования.

Теоретическая значимость

1. Развита теория синтеза эквивалентных моделей силового электромеханического и импульсного электрооборудования объединенных электроэнергетических систем, в части предложенных методов уточненного и эквивалентного моделирования схем выпрямления и инвертирования с IGBT-модулями.

2. Развита теория методов диагностики и адаптивных защит силового электрооборудования объединенных электроэнергетических систем, в части предложенных быстродействующих и селективных методов аварийной защиты IGBT-модулей, применяемых в схемах выпрямления и инвертирования преобразователей частоты и систем возбуждения асинхронизированных машин с фазным ротором.

Практическая значимость

1. Импортозамещение отечественными системами встроенной аварийной защиты модулей IGBT, повышение быстродействия системы защиты питающих/разделительных трансформаторов и другого смежного силового электрооборудования.

2. Увеличение времени эксплуатационного ресурса высоковольтных импульсных преобразователей их аппаратными быстродействующими схемами контроля, селективной защиты и высокочувствительной диагностики, основанными на предложенных в диссертации методиках и способах.

3. Разработанные цифровые модели и прикладное программное обеспечение с учетом выявленных особенностей рекомендуются для использования и внедрения в составе кибер-физических систем реального времени с целью дальнейших исследований по совершенствованию функциональных алгоритмов защит, режимного и противоаварийного управления силовым электрооборудованием энергосистем.

Внедрение результатов

Программное обеспечение, материалы презентации и методические пособия, разработанные на основе результатов диссертации, применяются в научной и образовательной деятельности высшей школе «Высоковольтная энергетика» федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого». Разработанные в диссертации цифровые модели, методики и программные алгоритмы используются в научно-исследовательской и образовательной деятельности NARI Group (National Grid Of

China) и Яньшань университета, что подтверждено актами внедрения результатов диссертации.

Методология и методы диссертационного исследования

Методология исследований заключается в сравнительном анализе динамических свойств полных и эквивалентных математических моделей силовой импульсной преобразовательной техники, включая средства её контроля и автоматики, а также в синтезе новых методов моделирования и способов повышения точности цифровых моделей.

Математическое описание переходных процессов силового электрооборудования базируется на теории линейных и нелинейных электрических цепей, теории электромагнитных, электромеханических переходных процессов и устойчивости электроэнергетических систем, а также на основных положениях теории фильтрации электрических сигналов.

Лабораторные эксперименты были выполнены с использованием программных комплексов Matlab, Simulink, National Instruments, при их сопряжении с высокоточным и быстродействующим (с частотой дискретизации до 1 МГц) измерительно-информационным оборудованием.

Степень достоверности полученных результатов

Подтверждение достоверности результатов диссертационного исследования основывается на совпадении совпадением результатов расчётных экспериментов, полученных с использованием аккредитованных в State Key Laboratory of NARI Group (State Grid Corporation of China) программных комплексов, с результатами натурных испытаний и физических экспериментов. Теоретические результаты получены при в результате корректного использования методов математического анализа и математического описания электрофизических явлений и процессов.

Соответствие паспорту специальности. Диссертационные исследования соответствуют следующим пунктам паспорта научной специальности 2.4.3. Электроэнергетика (технические науки):

п.п. 10 «Разработка цифровых и физических методов анализа и мониторинга режимных параметров основного оборудования электростанций, электрических сетей и систем электроснабжения», поскольку разработан и в результате численных экспериментов обоснован метод динамической идентификации RL-параметров IGBT-модулей, используемых в системах возбуждения и преобразователях частоты электрических машин;

п.п. 13 «Разработка методов обработки сигналов для мониторинга и диагностики состояния электрооборудования», поскольку в работе предложены новый метод предиктивной диагностики состояния силовых модулей IGBT, основанный на контроле их электромагнитных параметров;

п.п. 15 «Разработка методов статической и динамической оптимизации для решения задач в электроэнергетике», поскольку разработана методика определения оптимальной дискретизации цифровых моделей электромеханического электрооборудования с импульсными преобразователями.

Публикации и апробация результатов

По теме диссертации было опубликовано 12 научных работ, включая 3 статьи в журнале «Релейная защита и автоматизация», который входит в список рецензируемых изданий Высшей аттестационной комиссии (ВАК) РФ, а также 8 статей, индексируемых в международных базах цитирования SCOPUS, WoS и других. Результаты диссертационной работы регулярно (с 2019 года) докладывались и обсуждались на научных международных конференциях: международные конференции IEEE, (International Conference on Modeling, Simulation, Optimization and Algorithm, International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University, RTUCON, International Conference on Computing, Power and Communication Technologies , GUCON, Journal of Physics: Conference Series ) и на других научно-практических семинарах.

Диссертационные исследования выполнены при финансовой поддержке в форме международного договора № SGNR0000KJJS2007616 с State Key Laboratory of NARI Group (State Grid Corporation of China) на проведение научных исследований по теме «Упрощение и анализ погрешности имитационной модели электромагнитно-электромеханических переходных процессов для силового электронного оборудования на базе MMC преобразователя» по заказу ведущей лаборатории «Средства защиты и оперативного управления интеллектуальных сетей».

Личный вклад автора состоял в определении основных задач, разработке и создании математических моделей, улучшении методов, проведении исследований и анализе полученных результатов. Основные результаты, представленные на защиту, были получены автором самостоятельно.

Автор выражает признательность сотрудникам Высшей школы «Высоковольтная энергетика» ФГАОУ ВО «СПбПУ», сотрудникам State Key Laboratory of NARI Group (State

Grid Corporation of China) и особенно научному руководителю, профессору М. Г. Попову, за ценные и полезные комментарии в процессе работы над диссертацией.

Структура диссертационной работы

Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений с вынесенными результатами вариативных расчетов и с актами внедрения результатов, а также списка литературы из 121 наименований. Основной текст диссертации общим объёмом 141 страниц изложен на 99 страницах, содержит 108 рисунка и 4 таблицы.

В первой главе выполнено математическое описание объекта исследований, а также разработан численный метод исследований переходных процессов электроэнергетической системы с асинхронизированным электромеханическим преобразователем (АСЭМПЧ). АСЭМПЧ представляет собой электромеханический накопитель электроэнергии, состоящий из двух асинхронизированных машин с жестким соединением их фазных роторов. Такое включение электрических машин двойного питания используется для повышения пределов по передаваемой мощности в системообразующих сетях, расширения области устойчивости линий электропередачи, а также для объединения разомкнутых участков электросети и ограничения при этом уровня токов короткого замыкания.

Основной особенностью изучения объекта исследований является необходимость совместного решения уравнений переходных процессов электрических генераторов/двигателей и потребителей энергосистемы, кабельных линии и силовых трансформаторов с частотой промышленной частоты (~ 49,5..50 Гц) и уравнений переходных процессов трехфазных цепей ротора пониженной частоты (~ 0,01..0,05 Гц) скольжения, а также цепей постоянного (выпрямленного) тока в цепях пусковых и рабочих преобразователей частоты системы возбуждения. С учетом этого, первоначально был разработан программный алгоритм исследований переходных процессов трехфазного силового электрооборудования при традиционном описании в qd-осях переходных процессов асинхронизированных машин с системами продольно-поперечного возбуждения.

В дальнейших исследованиях данный численный метод был модифицирован с учетом уточненного описания каскадных схем выпрямления и инвертирования, используемых в системах возбуждения и преобразователей частоты электрических машин.

Во второй главе разработана и апробирована методика расчетных исследований динамических свойств уточненных математических моделей силовых импульсных

преобразователей ЮВТ, применяемых в роторных цепях асинхронизированных электрических машин с фазным ротором.

Для управления током ротора этих асинхронизированных генераторов используются каскадные мостовые схемы преобразования частоты (ПЧ) с ЮВТ, которые коммутируются с частотой 1-5 кГц. Их исследования производятся с помощью разработанного программного алгоритма совместного решения нелинейных дифференциально-алгебраических уравнений (ДАУ), описывающих электромеханические и электромагнитные (в том числе в цепях с импульсными преобразователями) переходные процессы силового электрооборудования.

Универсальность предложенного подхода к созданию цифровых нелинейных моделей силового оборудования заключается в использовании обобщенных коэффициентов чувствительности д^д1х к изменению производной тока, определяемых вольт-амперными характеристиками (ВАХ) Iх = /их) импульсных преобразователей, что позволяет относительно просто масштабировать и изменять динамические свойства модели (в частности, при замещении полной модели эквивалентной с ^¿-параметрами).

Исследования разработанных уточненных математических моделей силового электрооборудования производились в расчетных условиях нестационарных режимов работы электрических машин. Установлено, что ликвидация аварий в электрических цепях с ЮВТ производится токовыми ступенчатыми защитами питающего трансформатора со значительной выдержкой времени 0,3-0,5 с. За это время повреждение модуля ЮВТ в плече мостовых схем, как правило, развивается до двухфазного или трехфазного КЗ. Чтобы их устранить необходимо предусматривать быстродействующие защиты при аварийном увеличении токов в гибридных электрических цепях. Эти способы диагностики и защиты, базирующиеся на методе параметрической идентификации ЮВТ предложены третьей главе.

Третья глава посвящена синтезу эквивалентных цифровых моделей силовых транзисторных преобразователей (ЮВТ-модулей), применяемых в мостовых схемах систем возбуждения и частотных преобразователей электрических машин. В диссертации разработана и предложена методика синтеза эквивалентных моделей ЮВТ-модулей, базирующаяся методе динамической идентификации параметров.

Синтез эквивалентных моделей ЮВТ в цепях возбуждения электрических машин производится для их проводящего или закрытого состояния. В закрытом состоянии

электромагнитные свойства отдельно взятого ЮВТ описываются линейным алгебраическим уравнением, связывающим падение напряжения с током и сопротивлением утечки, которое в этом случае находится непосредственно из этого уравнения. Описание электромагнитных свойств, исследуемых ЮВТ модулей в их проводящем состоянии осуществляется с помощью линейных дифференциальных уравнений.

Исследования динамических свойств синтезируемых эквивалентных моделей силовых ЮВТ-модулей проводились для нормальных и аварийных режимов работы электрических машин, указанных ранее. Следует отметить, что наиболее тяжелым с точки зрения оценки достоверности идентификации параметров эквивалентной модели ЮВТ-модулей является режим начального возбуждения электрической машины. Это обусловлено тем, что в начальной стадии данного режима незначительный уровень электрических сигналов напряжения и тока и, как следствие, ожидаемая существенная величина погрешности идентификации параметров эквивалентной модели ЮВТ.

Анализ изменения величин идентифицируемых активных сопротивлений ЮВТ, показал, что их среднее значение асимптотически стремится к величине около 100 мОм. При этом имеются отклонения на величину ± 10%, характерные для переходного процесса, обусловленного собственной коммутацией. Коммутация «смежного» ЮВТ-модуля вызывает существенно больший заброс идентифицируемого активного сопротивления.

С учетом выполненного анализа результатов в главе дана рекомендация, заключающаяся в следующем: для повышения быстродействия в системах предиктивной диагностики и аварийной защиты модулей ЮВТ осуществлять контроль их активного сопротивления с привлечением методов идентификации. Идентификация и контроль индуктивности ввиду её малости не позволит селективно распознавать аварийные состояния силовых импульсных модулей и определить место повреждения в цепях постоянного тока.

В четвертой главе предложена методика поиска оптимальной дискретизации синтезированных эквивалентных цифровых моделей силового импульсного оборудования. Методология выполненных в данной главе исследований основана сравнительном анализе воспроизводимых эквивалентной схемой системы возбуждения характеристик мощности при вариации шага интегрирования системы дифференциальных уравнений модели энергосистемы.

Под эквивалентной схемой системы возбуждения электрической машины в работе понимается расчетная электрическая схема выпрямления и инвертирования с ЮВТ-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лу Чжиюй, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ивакин, В. Н. Мощная преобразовательная техника в электроэнергетических системах // VII симпозиум "Электротехника 2010". -М.: ТРАВЭК, 2003.-С. 53-57.

2. Сыромятников, И. А. Режимы работы асинхронных двигателей. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1950. -240 с.

3. Fujita, H. Analysis and Design of a DC Voltage-Controlled Static Var Compensator Using Quad-Series Voltage-Souce Inverters / Fujita H. et al. // IEEE transactions on industry applications, -1996 -vol. 32, - N. 4.

4. Merabtene, M. An unified Model to Control the DSSM PWM Inverter set Under Balanced and Unbalanced Functioning / Merabtene M., Benk-horis M. F., Le Doeuff R. // EPE 2003, Toulouse, Fr. -2003.

5. Van der Weem, J. Measurement and analysis of line interference currents generated by an IGBT four quadrant converter / J. van der Weem ,H. Bolln //2005 European Conference on Power Electronics and Applications, -2005, -N 219383 , - pp. 9.

6. А.с. 930545 СССР, МКИ Н 02 Р 2/22. Электропривод / Пронин М. В., Семенов М. А. -Опубл. 23.05.82, Бюл. № 19.

7. Mirzaian, A. Low losses synchronous motor vector control for large speed ranges / Mirzaian A. et al. // EPE 2003, Toulouse, Fr.

8. Kanmachi, Т. High Performance Space Voltage Vector Controlled Inverter Considering Voltage Saturation for Speed Servo System of Induction Motor / Kanmachi Т., Endo R., Ohishi Т. // IEEJ Transactions on Industry Applications, -2004, -Volume 124, Issue 6, -pp. 632-633.

9. Попов, М.Г. Идентификация параметров силового электрооборудования в адаптивных средствах защиты и противоаварийной автоматики / М.Г. Попов, В.К. Ванин, В. Н. Забоин, Э.И. Гуревич // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2018. - Т. 61, № 6. - С. 68-76.

10.Попов, М.Г. Идентификация параметров силового электрооборудования в адаптивных средствах защиты и противоаварийной автоматики / М. Г. Попов, В. К. Ванин, В. Н. Забоин, Э. И. Гуревич // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2018. - Т. 61, № 6. - С. 68-76.

11. Park, R. H. Two-Reaction Theory of Synchronous Machines/ R.H. Park,// Park: synchronous machines, -1929, -N 29-33, -pp. 716-727.

12. Saudemont, C. Grid Connected or Stand-Alone Real-Time Variable Speed Wind Generator Emulator Associated to a Flywheel Energy Storage System / Saudemont C., Cimuca G., Robyns 13 В., Radulescu M. M. // EPE 2005, Dresden, Germ.

13. Takahashi, I. High-Performance Direct Torque Control of an Induction Motor / Takahashi I., Ohmori Y. // IEEE Transactions on Industry Applications, -March/April 1989, - Vol. 25, No. 2, , P. 257-264.

14. Huang, X. IGBT Gate Boost Drive Technology for Promoting the Overload Capacity of Traction Converter/ Y. Jin, G. Gao, L. Zhu, H. Sun, F. Lin, //2023 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific), Chiang Mai, Thailand, -2023, -pp. 1-3.

15. Вахмистров, С. Н. Электромашинно-вентильный преобразователь 3000B/3x230B системы электроснабжения собственных нужд электропоезда постоянного тока / Вахмистров С. Н., Карзунов Р. А., Крутяков Б. А. и др. // Сб. "Электросила", -2002, -№41. -С. 39-45.

16. Сабинин, Ю. А. Частотно-регулируемые электроприводы / Сабинин Ю. А., Грузов В. JI. -JI.: Энергоатомиздат, 1985. -128 с.

17. Sweet, M. Recent advancements in power semiconductors / Sweet M. et al. // Power Electronics Europe, 2002, issue 6, p. 28.

18. Фильц, Р. В. Параметры многофазной насыщенной неявнополюсной машины в фазных координатах / Фильц Р. В. Чабан В. Н., Билый Л. А. // Изв. ВУЗ. Электромеханика, 1974, № 7. -С. 737-746.

19. Белов, Г. А. Полупроводниковые импульсные преобразователи постоянного напряжения: Учеб. пособие / Г. А. Белов; Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1994. - 95 с.

20. Дмитриков, В. Ф. Инверторы тока с широтным регулированием выходного напряжения / В. Ф. Дмитриков, М. Я. Островский, Н. Н. Юрченко. - Киев: ИЭД, 1987. - 49 с..

21 Грицутенко, С. С. Метод измерения характеристик нелинейных элементов электрических цепей / С. С. Грицутенко, Н. В. Коровкин // Электричество. - 2019. - № 1. - С. 37-44.

22. Коротков, Б. А. Алгоритмы имитационного моделирования переходных процессов в электрических системах: учебное пособие / Б. А. Коротков, Е. Н. Попков: под ред. И. А. Груздева; МВ и ССО РСФСР Л.: Издательство Ленинградского университета, 1987.

23. Пронин, М. В. Создание систем с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями на основе комплекса быстродействующих уточненных моделей: специальность 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Пронин Михаил Васильевич. - Санкт-Петербург, 2006. - 292 с.

24. X. Huang et al., "IGBT Condition Monitoring Drive Circuit Based on Self-Excited Short-Circuit Current," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 38, no. 9, pp. 11488-11499, Sept. 2023.

25. Y. Liu, X. Huang, F. Wang and G. Gao, "Research on the influence of current sharing characteristics under symmetrical power circuits layout for multi-module IGBTs parallel connection," 2021 23rd European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'21 ECCE Europe), Ghent, Belgium, 2021, pp. 1- 8.

26. Y. Wu, G. Gao, Y. Liu, F. Mu and X. Huang, "A Voltage Differential and Pulse Synchronous Driving Control of Paralleled IGBTs for Current Balance Improving," 2021 IEEE 16th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), Chengdu, China, 2021, pp. 837-842.

27. Y. Zhang, W. Yue, G. Zhang, G. Gao, F. Wang and X. Huang, "Study of the power-load characteristics in a widely adapted driver circuit for several types power semiconductor device," 2021 IEEE 16th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), Chengdu, China, 2021, pp. 843-848.

28. Атабеков, Г. И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи: учебное пособие / Г. И. Атабеков ; Г. И. Атабеков. - 7-е изд., стер.. - Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2009.

29. Патент № 2586115 C1 Российская Федерация, МПК H01F 27/42, H01F 38/28. Способ фильтрации тока намагничивания и воспроизведения вторичного тока силовых и измерительных трансформаторов напряжения: № 2015117137/07: заявл. 05.05.2015: опубл. 10.06.2016 / В. К. Ванин; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ").

30. Федулин, А. М. Компьютерный нелинейный анализ динамических систем в режиме реального времени / А. М. Федулин, В. И. Антонов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2007. - № 3(51). - С. 95101.

31. Федосеев, А. М. Исследование интегрирующих аналого-цифровых преобразователей постоянного напряжения: автореф: дис. ... канд. техн. наук: ин-т точной механики и оптики./ Федосеев Алексей Михайлович, - Ленинград: [б. и.], 1972. - 15 с.

32. Булычев A.B., Ванин В.К., Павлов Г.М., Шмурьев В.Я. Комплексная система защиты турбогенераторов // Труды ЛПИ №399. 1984. С. 76-82.

33. Булычев A.B. Разработка и исследование отдельных узлов комплексной защиты генераторов. Дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук. Л.: ЛПИ. 1984. 213 с.

34.Дроздов А. Д. Электрические цепи с ферромагнитными сердечниками в релейной защите. М.: Энергия. 1965.

35.3асыпкин, А. С. Релейная защита трансформаторов / А. С. Засыпкин. - Москва: Энергоатомиздат, 1989. - 240 с.

36. Патент № 2480882 C1 Российская Федерация, МПК H02H 3/26. устройство импульсной защиты от однофазных замыканий на землю воздушных и кабельных линий распределительных сетей 6-35 кВ: № 2011146258/07: заявл. 16.11.2011: опубл. 27.04.2013 / В. Ф. Лачугин, С. А. Серединский, С. В. Иванов [и др.] ; заявитель Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского", Открытое акционерное общество энергетики и электрификации "Тюменьэнерго", Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер".

37. Мокеев, А. В. Повышение эффективности систем релейной защиты, автоматики и управления на основе исследования синхровекторов электромеханических и электромагнитных переходных процессов / А. В. Мокеев, С. А. Пискунов // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Материалы 95-го заседания Международного научного семинара, пос. Хужир (оз. Байкал), 09-15 июля 2023 года / Отв. редактор В.А. Стенников. Том Выпуск 74. -Иркутск: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук, -2023. - С. 603-612.

38. Ульяницкий, Е. М. Концепция операционной системы реального времени для микропроцессорного комплекса релейной защиты / Е. М. Ульяницкий, А. В. Чернов //

Материалы юбилейной научно-технической конференции, посвященной 50-летию Победы, 130-летию МПС и 65-летию РГУПС, Ростов-на-Дону, 01 - 31 января 1996 года / Ростовский государственный университет путей сообщения. -Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет путей сообщения, -1996. - С. 22-23.

39. Расчет элементов резонансного контура DC - DC преобразователя с последовательным АИР / В. В. Ваняев, К. Н. Иванычев, Я. А. Карпов, С. А. Коротков // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2015. - № 3(110). - С. 226-230.

40. Математическое моделирование заземляющих устройств при действии импульсных токов / В. Н. Боронин, Н. В. Коровкин, С. И. Кривошеев [и др.] // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2013. - № 6. - С. 80-89.

41. Авторское свидетельство № 1228180 А1 СССР, МПК Н02Н 7/10. Устройство для контроля состояния тиристоров коммутирующих аппаратов: № 3643782: заявл. 20.09.1983: опубл. 30.04.1986 / В. П. Ананьев, В. П. Лунин, В. Я. Фролов; заявитель Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И. Калинина.

42. Кукеков, Г. А. Переходные процессы в контактно-тиристорных аппаратах / Г. А. Кукеков, В. Я. Фролов. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1988. - 168 с.

43.Разработка быстродействующей технологии формирования ортогональных составляющих входных сигналов и формирования по ним сигналов информации микропроцессорной автоматики противоаварийного управления электроэнергетическими системами: отчет о НИР. /Дьяков А. Ф. Моск. энерг. ин-т (МЭИ ТУ), Кафедра релейной защиты и автоматизации энергосистем (РЗиАЭ). 2007. - 61 с.

44. Нагай, В. И. Способы обработки данных активного эксперимента при определении статических характеристик мощности нагрузок узлов сети по напряжению / В. И. Нагай, В. Ф. Кравченко, И. Ф. Бураков, Б. П. Золоев // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2014. - № 6. - С. 67-71.

45. Максимов, Б. К. Мониторинг частоты в переходных режимах работы электрической сети1 / Б. К. Максимов, Я. Л. Арцишевский, Т. Г. Климова, Д. М. Журавлев // Электричество. - 2010. - № 4. - С. 13-16.

46. Меркурьев, Г. В. Формирование математической модели энергосистемы для расчетов электромеханических переходных процессов / Г. В. Меркурьев, Ю. М. Шаргин // Электричество. - 2008. - № 12. - С. 2-7.

47. Титков, В.В. Влияние характеристик заземляющего устройства на эффективность работы нелинейных ограничителей перенапряжений / Ю. Э. Адамьян, Ю. Н. Бочаров, Н. В. Коровкин [и др.] // Электротехника. - 2018. - № 11. - С. 73-78.

48. Liu Wei. Low Frequency MMC Voltage Ripple Suppression Strategy/Liu Wei, Zhao Shitan, // Journal of electrical engineering, -2023. -№.1, -pp.1-10.

49. Wu Zaijun. bipolar short circuit protection strategy for mmc based medium voltage dc distribution network / Lyu Jiale, Wu Zaijun, Dou Xiaobo, Chen Qing, Yang Jinggang, Xiao Xiaolong// Electric power engineering technology, -2019, -№ 38(4), - pp. 2-9.

50. X. Guo, Control of multiple power inverters for more electronics power systems: A review/ X. Guo and W. Chen//CES Transactions on Electrical Machines and Systems, -September 2018, -vol. 2, no. 3, -pp. 255-263.

51. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем, М.: Энергия, 1979. - 445

с.

52. Жданов П.С. О критериях статической устойчивости электрических систем. М.: Госэнергоиздат, 1948. - 22 с.

53. Жданов П.С., Лебедев С.А. Устойчивость параллельной работы электрических систем. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. М-Л., ОНТИ, 1934.- 387 с.

54. Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины.-М., Л.: Госэнергоиздат, 1950.-551 с.

55. Ботвинник М.М. Асинхронизированная синхронная машина. М.: Госэнергоиздат, I960, 69 с..

56. Веников В.А. Анализ переходных процессов в электрических системах с помощью уравнений Горева Парка: Лекции. Выпуск 1. - М., 1955. -71с.

57.Веников В.А. и др. Самовозбуждение и самораскачивание в электрических системах. М.: Высшая школа, 1964. - 198 с.

58. Веников В.А., Герценберг Г.Р., Совалов С.А., Соколов Н.И. Сильное регулирование возбуждения, - М., JL: Госэнергоиздат, 1963.- 152 с.

59.Казовский Е.Я., Данилевич Я.Б., Кашарский Э.Г., Губисов Г.В. Анормальные режимы работы крупных синхронных машин. Л., Наука, 1969, 430 с.

60. Зеккель А.С. Исследование переходных процессов в энергосистеме при асинхронных режимах крупных гидрогенераторов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.00.00./ Зеккель Анатолий Соломонович - Ленинград, 1964. - 226 с.

61. Новиков, Н. Л. Повышение режимной надежности и управляемости объединённых энергосистем с помощью новых средств и систем управления: специальность 05.14.02 "Электрические станции и электроэнергетические системы": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Новиков Николай Леонтьевич. - Новосибирск, 2001. - 503 с.

62. Рагозин, A.A. Сравнительный анализ статической и динамической устойчивости асинхронизированных синхронных машин/ A.A. Рагозин, Ю.Г. Шакарян, // Электричество, -1975, -№ 9, - C. 13-18.

63. Управление процессами электрических систем.: Тематический сборник/ Редакция Строева В.А. М., МЭИ, 1978. - 100 с.

64. Филичев О.Н. Исследование режимов работы асинхронизированного синхронного гидрогенератора в электроэнергетической системе : Автореф. дис. ... канд. тезн. наук : 05.09.01 / Филичев Олег Николаевич. - Ленинград., -1978. - 27 с..

65. Шакарян, Ю.Г. Установившиеся режимы работы асинхронизированного турбогенератора / И.А Лабунец, А.П. Лохматов, Л.Ф. Кривушкин, C.A. Чевычелов // Электричество, -1981, - № 3, - с.23-28.

66. Пронин, М. В. Моделирование систем с асинхронными машинами и транзисторными преобразователями с учетом потерь энергии / М. В. Пронин, А. Г. Воронцов, В. В. Терещенков // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2008. - № 3. - С. 3338.

67. Петрушин, Д. Е. Совершенствование алгоритмов автоматического регулирования частоты и мощности в энергосистемах / Д. Е. Петрушин, С. О. Носов, А. В. Кузнецов, М. Г. Попов // Электроэнергетика глазами молодежи : Материалы XII Международной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 16-19 мая 2022 года. Том Часть I. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2022. - С. 106-109.

68. Попов, М.Г. Повышение точности и3мерения первичного напряжения трансформаторов и расширение функциональных во3можностей их 3ащиты / В. К. Ванин, М. Г. Попов, И. В. Ванин, Л. С. Кузнецов // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике : материалы XII Всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 05 июня 2020 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, - 2020. - С. 244-247.

69. Попов, М.Г. Алгоритм выявления повреждений в цепях тиристорной системы возбуждения / М. Г. Попов, М. Д. Тарасевич, А. В. Богданов [и др.] // Вестник Чувашского университета. - 2020. - № 1. - С. 167-179.

70. Патент № 2684169 C2 Российская Федерация, МПК G01R 19/00, H01F 27/42, H01F 30/04. Способ фильтрации тока намагничивания и воспроизведения вторичных токов многообмоточных силовых трансформаторов : № 2017123292 : заявл. 30.06.2017 : опубл. 04.04.2019 / В. К. Ванин, М. Г. Попов . заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого".

71. Патент № 2708228 C1 Российская Федерация, МПК H01F 38/28, H01F 27/42. Способ фильтрации тока намагничивания и воспроизведения первичного тока измерительных трансформаторов тока : № 2019116511 : заявл. 28.05.2019 : опубл. 05.12.2019 / В.К. Ванин, М.Г. Попов, Н.В. Сиренко, А.А. Хабаров . заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ").

72. Ванин, В.К. Повышение точности измерения первичных напряжений в энергосистемах / В. К. Ванин, И. В. Ванин, М. Г. Попов // Вестник Чувашского университета.

- 2019. - № 3. - С. 46-52.

73. Ванин, В.К. Анализ процессов в силовых и измерительных трансформаторах и коррекция их описания для различных приложений / В. К. Ванин, М. Г. Попов // Релейная защита и автоматизация. -2018. - № 1(30). -С. 39-45.

74. Попов, М.Г. Воспроизведение токов и напряжений измерительных трансформаторов тока / В. К. Ванин, В. Н. Забоин, М. Г. Попов [и др.] // Релейная защита и автоматизация. -2018. - № 4(33). -С. 42-45.

75. Андранович, Б. Математическое моделирование гидротехнического оборудования и исследование электромеханических переходных процессов с учетом изменения частоты в электроэнергетических системах с преобладанием гидроэлектростанций / Б. Андранович, Е. Н. Попков, М. Г. Попов, И. В. Синянский // Известия НТЦ Единой энергетической системы.

- 2016. - № 2(75). - С. 32-44.

76. Важнов, А.И. Основы теории переходных процессов синхронной машины. М.. Л.. Госэнергоиздат, 1960, -312 с.

77. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах: учеб. пособие / А.Н. Беляев [и др.]. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. - 149 с.

78. Супрунов, И. С. Влияние электромеханической вставки переменного тока на основе асинхронизированных синхронных машин на переходные процессы в электроэнергетической системе / И. С. Супрунов, Д. Н. Ярош, Н. И. Зеленохат // Электроэнергетика глазами молодежи - 2016 : Материалы VII Международной молодёжной научно-технической конференции. В 3 т., Казань, 19-23 сентября 2016 года. Том 2. - Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2016. - С. 393-396.

79. Постников, И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин. Киев: Техника, 1966.

80. Важнов, А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока / А.И. Важнов. - Л.: Энергия, 1980. 256 с.

81. Грачев, А.Н. Структурная и параметрическая идентификация линейных динамических объектов корреляционными методами / А. Н. Грачев, В. М. Понятский, К. Т. Во // XII всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014, Москва, 16-19 июля 2014 года / Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. - Москва: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2014. - С. 2926-2935.

82. Fan Y., Power system complicated faulttransient stability analysis using objectoriented technioue/Fan Yongbo//master's thesis -2005.

83. Zhang, J.A. Calculation Method of Power System Default Simulation Program/Zhang Jiancheng,Chen Zhiye,Ren Yuanheng//Journal of No rth China Elect ric Power University, -Apr .1997, -Vol. 24, No. 2, -pp 31-35.

84.Wang J., An Unbalanced Simultaneous Fault Analysis Schema of Multi-conductor Electrical Systems/ WANG Jue, YANG Wen-gang// Control Engineering of China , -Mar. 2018, -Vol. 25, No. 3, -pp 417-422.

85.LI Xiaoying. Stability Analysis and Islanding Operation Control of HybridAC/DC Microgrids Based on MMC/LI Xiaoying// Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering, -May 2021.

86.Li Zecheng, Research on the Key Technology of Modular MultilevelConverter and Its Extended Application based on HVDC//A Dissertation for the Degree of Doctor, -Jun 2020

87.Shang Anli, Research on Integrated System Model and Service Restoration Method for Warship Power System/Shang Anli, Xia Li, Wang Zheng//transactions of china electrotechnical society, -Jan 2016, -Vol. 31, No. 2, -pp 163-170.

88. Попов, MX. Лу Чжиюй, Синтез цифровой модели IGBT модулей. часть 1. Метод динамической идентификации/ М. Г. Попов, Чжиюй Лу,О.В. Савченко, А.В. Богданов,// Релейная защита и автоматизация. - 2024. - № 1(54). - С. 42-47..

89. Попов, М. Г. Современные средства противоаварийного управления объединенными энергосистемами: специальность 05.14.02 "Электрические станции и электроэнергетические системы": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Попов Максим Георгиевич, 2018. - 340 с.

90. Попов, М.Г. Применение дополнительных тормозных сигналов для повышения чувствительности и быстродействия дифференциальной защиты воздушных линий электропередачи / М. Г. Попов, С. С. Сарафанова, Ш. С. Абоу Накира // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. -2017. -Т. 60, № 6. - С. 91-96

91. Zhang L, Qin J, Zou Y, Analysis of capacitor charging characteristics and lowfrequency ripple mitigation by two new voltage-balancing strategies for MMCbased solid-state transformers/ Zhang L, Qin J, Zou Y, et al. // IEEE Transactions on Power Electronics, -2021, -36(1), -p.1004-1017.

92. Alyunov, A.N. Improving methods for identifying electric motor parameters in case of stator winding damage / A. N. Alyunov, O. S. Vyatkina, V. N. Ivanov [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : International Scientific Conference on Efficient Waste Treatment 2018, EWT 2018, St. Petersburg, 13-14 декабря 2018 года. Vol. 337. - St. Petersburg: Institute of Physics Publishing, 2019. - P. 012070.

93. Popov ,M. G. Dynamic methods of identification of electromagnetic parameters of power transformers in non-stationary mode / M. G. Popov, Y. N. Bocharov, E. I. Gurevich [et al.] // E3S Web of Conferences : 2018 Topical Problems of Architecture, Civil Engineering and Environmental Economics, TPACEE 2018, Moscow, -2018 .- Vol. 91. - p. 01002.

94. Popov, M. G. Method and Algorithm of Fault Detecting in Circuits of the Thyristor Excitation System of Synchronous Machines / M. G. Popov, M. D. Tarasevich, A. V. Bogdanov [et al.] // Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus 2020, St. Petersburg and Moscow, 27-30 января 2020 года. - St. Petersburg and Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020.

95. Vanin, V. K. The Reliability of the Measurement and Control of Electrical Voltage Signals in Modern Devices of Relay Protection and Emergency Automation / V. K. Vanin, I. V. Vanin, M. G. Popov [et al.] // 2019 2nd International Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation, RPA 2019, Moscow, 24-25 октября 2019 года. - Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. - P. 8958277.

96. Lu, Zhiyu, Mathematical Model with IGBT Power Equipment for Simulation Modeling/Lu, Zhiyu , Popov Maxim, G. Guo, Xiaoqiang. Li, Zhanyou. Nanagia, Uma. Wang, Ning // 2022 4th International Conference on Smart Power and Internet Energy Systems, SPIES 2022, -2022, pp . 1324-1327.

97. Lu, Zhiyu , A Research Method of IGBT Non Stationary Mode for Power and Electrical Equipment Control/Lu, Zhiyu , Popov, Maksim G.. Zakharova, Elena V.. Gushin, Mikhail V.. Paschoareli, Dionizio // Advances in Machinery, Materials Science and Engineering Application - Proceedings of the 8th International Conference on Advances in Machinery, Materials Science and Engineering Application, -September 22.2022, - v 24, -p 580-585.

98. Popov, M. Zhiyu, L., Methodology for Determining Stability of Power System/ Popov, M., Zakharova, E., Popov, S., Teryoshkin, A., Semenov, K., Zhiyu, L.// 2nd International Conference on Electrical, Communication and Computer Engineering,- June 2020, -No. 9179388.

99. Попов, М.Г. Исследование и выбор методов численного интегрирования жестких уравнений электромеханических переходных процессов электроэнергетических систем / М.Г. Попов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2006. - Т. 1,№ 5. - с. 89 - 93.

100. Попов, М.Г. Анализ процессов с силовых и измерительных трансформаторах и коррекция их описания для различных приложений / М.Г. Попов, В.К. Ванин //«Релейная защита и автоматизация» - научно практическое издание. 2018. № 01(30). С.39-45.

101. LI Li-rong , Research and Design of Inverter Power Supply Based on IGBT/ KONG Wei-gong/LI Li-rong, WANG Zhenxia// Control Engineering of China, -May 2018, -Vol.25,No.5 , -pp 766-769.

102. Feng Zhixiang, Design of High Performance IGBT Driving Circuit /Feng Zhixiang, Xie Jiahao// Mechanical and electrical information, -2014, Vol.18,-pp 147-148.

103. Zhuoxuan, S. Detailed modeling and application of IGBT for power system electromagnetic transient simulation/Shen Zhuoxuan, Jiang Qirong//Automation of Electric Power Systems. -Jan. 25,2020, -Vol. 44, No. 2, -pp 234-236.

104. Wu, Fengjiang, Research On Topologies And Control Strategies Of Four-Quadrant Cascade Multilevel Inverter/ Wu, Fengjiang// A Dissertation for the Degree of Doctor, M.,2007.

105. BAI H, An FPGA-based IGBT behavioral model with high transient resolution for realtime simulation of power electronic circuits /LIU C, RATHORE A K , et al./ IEEE Transactions on Industrial Electronics, -2019, -66(8), -pp. 6581- 6591.

106. YUE Chengyan, Study of parallel approaches to power system electromagnetic transient real-time simulation/ ZHOU Xiaoxin, LI Ruomei.// Proceedings of the CSEE, -2004, -24(12), -pp.5-11.

107. KAI S, Nested fast and simultaneous solution for time-domain simulation of integrative power-electric and electronic systems/ERIC C// IEEE Transactions on Power Delivery, -2007, -22(1), -pp. 277-287.

108. DUFOUR C, combined state-space nodal method for the simulation of power system transients/BELANGER J, MAHSEREDJIAN J.A// IEEE Transactions on Power Delivery, -2011, -26(2), -pp.928-935.

109. MU Qing, A parallel multirate electromagnetic transient simulation algorithm based on network division through transmission line/ LI Yalo, ZHOU Xiaoxin,et al.// Automation of Electric Power Systems, - 2014, -38(7), -pp.47-52.

110. MU Q, A node splitting interface algorithm for multi-rate parallel simulation of DC grids/ LIANG J,ZHOU X, et al, //CSEE Journal of Power and Energy Systems, -2018,-4(3), -pp.388-397.

111. LIN N, Variable time-stepping modular multilevel converter model for fast and parallel transient simulation of multi-terminal DC grid/ LIN N, DINAVAHI V// IEEE Transactions on Industrial Electronics, - 2019, -66(9), -pp. 6661-6670.

112. Yaming, C. The computing of simultaneous faultednetwork by modified admittancematrix method/Chen Yaming // journal of fuzhou university. -1982, -Vol. 1,-pp 35-42.

113. Omar faruque m d, Real-time simulation technologies for power systems design, testing, and analysis/ Omar faruque m d,Strasser t,Lauss g,et al.// IEEE Power and Energy Technology Systems Journal, - 2015, -2(2), -pp. 63-73.

114. Моделирование в среде MATLAB-Simulink: метод. указания к лабораторным работам / сост.: А. И. Герасимов, В. В. Регеда, О. Н. Регеда. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2017. -104 с.

115. Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab. SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2007. 288 с.

116. Chen Chaoyu, Accurate calculation of power system fault/CHEN Chaoyu// Fujian Architecture & Construction , -2019, -Vol. 254, Iss.8, No.8, -pp 85-89.

117. Han Xiaoqing, Power System Complicated Faulttransient Stability Analysis Using Objectoriented Technioue// Dissertation for the Master Degree, - Apr 2005.

118.Zhang Xinyi, A Hybrid AC/DC Grid Power Flow Algorithm With Node Voltages as State Variables/ Zhang Xinyi, Han Xueshan, Sun Donglei, Wang Mengxia, JIANG Zhe, WU Naihu// Power System Technology , -May 2017, -Vol. 41, No. 5, -pp 1484-1490.

119. Zhang Kai. Research on electromnetic transientsimulation of power system based onbranch current cutting method//Dissertation for the Master Degree in Engineering -June 2016.

120.Huang Kaisheng, Parameter Identification of an Asynchronous Motor Dynamic Model/Huang Kaisheng, Q.H. Wu// Small and medium motor, -2000, -Vol.27, Issue.4, -pp 1-4.

121.Zhang W, Parameter Calculation and Analysis of Brushless DC Motor /ZHANG Wei,XUE Ming// Motor and Control Applications, -2008, -Vol. 35, Iss.8, -pp 32-34.

Приложение А. Результаты исследований по оценке вычислительных затрат и погрешности воспроизведения внешней нагрузочной характеристики цифровыми эквивалентными моделями схем системы возбуждения АЭСМПЧ при вариации

их частоты дискретизации от 5 до 1000 кГц

Рисунок А.1 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия) погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 1 цб

Рисунок А.3 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия) погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 3 цб

Ер, Ер, % 6

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.5 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия) погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 5 цб

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 и *

Рисунок А.7 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия) погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 7 цб

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.9 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия) погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 9 цб

Ер, Ер, %

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 и %

Рисунок А.11 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 11 цб

£р, Ер, %

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.13 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 13 цб

Ер, Ер, %

-15 -

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 и %

Рисунок А.15 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 15 цб

Рисунок А.17 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 17 цб

Ер, Ер, %

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.19 - Изменение мгновенной (ер, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 19 цб

еР, ЕР, % 6

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

£р, Ер, %

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.21 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 21 цб

Ер, Ер, %

15 -

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.23 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 23 цб

Рисунок А.25 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 25 цб

Рисунок А.27 - Изменение мгновенной серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 27 цб

Ер, Ер, %

Рисунок А.29 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 29 цб

Ер, Ер, %

15 -

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.31 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 31 цб

еР, ЕР, %

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

15 -

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 ия

Рисунок А.33 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 33 цб

Рисунок А.35 - Изменение мгновенной серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 35 цб

Рисунок А.37 - Изменение мгновенной серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 37 цб

Рисунок А.39 - Изменение мгновенной серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 39 цб

Рисунок А.41 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 45 цб

еР, ЕР, %

15 -

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 ия

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.43 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 55 цб

-20 -

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.45 - Изменение мгновенной серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 65 цб

Рисунок А.47 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 75 цб

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.49 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 90 цб

еР, ЕР, %

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рисунок А.51 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 100 цб

£р, Ер, % 10

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 t, s

Рисунок А.53 - Изменение мгновенной (%, серая линия) и средней (Ер, красная линия)

погрешностей воспроизведения электромагнитной мощности при наличии ошибок идентификации эквивалентных параметров ЮВТ при шаге интегрирования Л = 200 цб

Приложение Б. Акты внедрения результатов исследований

о внедрении результатов диссертационных исследований ЛУ Чжиюй

Мы, нижеподписавшиеся, инженер ключевой лаборатории «State Key Laboratory of Smart Grid Protection and Control», Ли Фэн, «NARI Group, National Grid Of China», составил настоящий акт о том, что разработанные ЛУ Чжиюй в рамках его диссертационной работы «Методы динамической идентификации электромагнитных параметров эквивалентных моделей электромеханического и импульсного силового оборудовании» цифровые двойники/модели IGBT-модулей, используются при проведении научных исследований по совершенствованию алгоритмов микропроцессорных защит и созданию перспективных устройств противоаварийной автоматики схем выпрямления и инвертирования в преобразовательных устройствах (multi level/mode converter, ММС) в ключевой лаборатории «Государственная ключевая лаборатория защиты и управления интеллектуальными сетями» «NARI Group, National Grid Of China».

Эти исследования проводились при финансовой поддержке в форме коммерческого договора'контракта № SGNROOOOKJJS2100730 «Simplification and error analysis of the simulation model of electromagnetic-electromechanical transients for power electronic equipment based on the MMC converter».

В результате публичной защиты результатов научных исследований отмечены теоретическая и практическая значимость синтезированных, оптимальных по быстродействию и точности цифровых моделей импульсных преобразовательных устройств, а также разработанная ЛУ Чжиюй методика моделирования и

эв электросети с управляемой силовой

шшттшшшшж&тьш

State Key Laboratory of Smart Grid Protection and Control. NARI Group. National Grid Of China г. Нанкин (КНР), 10 апреля 2023 г.

АКТ

State Key Laboratory of Smart Grid Protection and Control.

NARI Group. National Grid Of China Nanjing .China

April 10. 2023

Letter

About the implementation of Lu Zhiyn's thesis research results

We, the following Li Feng, an engineer at the «State Key Laboratory of Smart Grid Protection and Control» of NARI Croup, drafted the bill. Digital twins/models of [GBT modules developed by LI! Zhivu as part of his dissertation work "Methods for dynamic identification <pt electromagnetic parameters of equivalent models of electromechanical and pulsed power equipment" are used in conducting scientific research to improve microprocessor protection algorithms and create promising emergency automatic devices for rectification and inversion circuits in converter devices (multi level/mode converter, MMC) in the key laboratory "State Key Laboratory for Protection and Management of Smart Grid" "NARI Group, National Grid Of China".

These studies were earned out with financial support in the form of a commercial agreement№ SO N R 00 QOKJTS 2 100730 «Simplification and error analysis ofthe simulation model of electromagnetic-electromechanical transients for power electronic equipment based on the MMC converter».

As a result of the public defense of the results of scientific research, the theoretical and practical significance of synthesized digital models of pulsed converting devices that arc optimal in speed and accuracy, as well as the methodology developed by LU Zhiyu for modeling and studying non-stationary modes of an electrical network with controlled power electronics and pulsed technology, were noted.

Инженер ключевой лаборатории «State K.ey Laboratory of Smart Grid Protection and Control^ ., /

«NARI Grohp, Rational Grid Of China» Li Feng: