Моделирование статического компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат технических наук Карнавский, Иван Александрович

• Карнавский, Иван Александрович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Карнавский, Иван Александрович

Содержание

Перечень условных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В КРУПНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

1.1 Промышленные электротехнические комплексы средней и большой мощности

1.1.1 Электротермическое оборудование

1.1.2 Установки для производства озона

1.1.3 Электропривод с полупроводниковыми преобразователями

1.1.4 Системы импульсного питания технологических лазеров

1.2 Анализ режимов и энергетических характеристик дуговой плавильной печи постоянного тока

1.3 Обзор устройств повышения коэффициента мощности

1.3.1 Статические тиристорные компенсаторы

1.3.2 Статический синхронный компенсатор

1.3.3 Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы

1.3.4 Фильтрокомпенсирующие устройства

1.3.5 Компенсаторы мощности искажений

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И МОЩНОСТИ ИСКАЖЕНИЙ НА БАЗЕ МНОГОУРОВНЕВОГО КАСКАДНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

2.1 Корректор коэффициента мощности на базе СТАТКОМ

2.2 Инверторы напряжения для СТАТКОМ

2.2.1 Сравнение двухуровневого и трехуровневого инвертора

2.2.2 Топологии многоуровневых инверторов

2.2.2.1 Многоуровневый инвертор с фиксированной нейтралью

2.2.2.2 Многоуровневый инвертор с навесными конденсаторами

2.2.2.3 Многоуровневый инвертор на

полумостовых модулях

2.2.2.4 Каскадный многоуровневый инвертор

2.2.2.5 Многопульсный инвертор

2.2.2.6 Каскадный инвертор со смешанными

уровнями

2.2.3 Сравнительный анализ многоуровневых инверторов

применительно к ККМ

2.3 Оптимизация пассивных компонентов в системе ККМ

2.3.1 Конденсаторная батарея

2.3.2 Фазный реактор

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ККМ НА БАЗЕ

КАСКАДНОГО МНОГОУРОВНЕВОГО ИНВЕРТОРА

3.1 Математический аппарат определения тока компенсации

3.2 Математическая модель ККМ на базе каскадного многоуровневого инвертора

3.2.1 Ключевая функция

3.2.2 Усредненная модель в АВС-координатах

3.2.3 Усредненная модель в синхронных сЩ координатах

3.2.4 Малосигнальная модель в синхронных сЩ координатах

3.2.5 Передаточные функции ККМ

3.2.6 Влияние быстродействия системы на передаточные функции

3.3 Расчет регулировочных звеньев системы управления ККМ по логарифмическим амплитудно-частотным и фазо-частотным характеристикам передаточных функций. Имитационное моделирование ККМ

3.3.1 ПИД^ и ПИДк, регуляторы системы управления

3.3.2 ПИе регулятор системы управления

3.3.3 Оптимизация регуляторов системы управления

3.3.4 Исследование усредненной математической

модели ККМ

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ККМ НА БАЗЕ

КАСКАДНОГО МНОГОУРОВНЕВОГО ИНВЕРТОРА

4.1 Алгоритм системы управления ККМ

4.1.1 Принципы построения системы управления

4.1.2 БлокШИМ

4.1.3 Блок определения границ и коэффициента

заполнения

4.1.4 Блок определения направления и полярности

потока мощности

4.1.5 Блок сортировки

4.1.6 Генератор индексов

4.1.7 Таблица состояния ключей

4.1.8 Широтно-импульсная модуляция

4.2 Имитационное моделирование в Simulink

4.3 Схемотехнические решения макета ККМ

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АИМ - амплитудно-импульсная модуляция;

АФ - активный фильтр;

ИН - инвертор по напряжению;

ИТ - инвертор по току;

КБ - конденсаторная батарея;

ККМ - корректор коэффициента мощности;

КМИ - каскадный многоуровневый инвертор;

МИНК - многоуровневый инвертор с навесными конденсаторами;

МИПМ - многоуровневый инвертор на полумостовых модулях;

МИФИ - многоуровневый инвертор с фиксированной нейтралью;

СМБ - стандартный мостовой блок;

СТК - статический тиристорный компенсатор;

СТАТКОМ - статический синхронный компенсатор;

ФКУ - фильтрокомпенсирующее устройство.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование статического компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора»

Введение

Актуальность

При развитии электроэнергетики требуются более сложные системы управления. Новые подходы построения электроэнергетических узлов получили название интеллектуальных сетей, которые позволяют эффективно управлять и повышать пропускную способность сети, а также улучшать качество электроэнергии. Концепция создания интеллектуальных сетей официально объявлена в России в 2006 году по приказу РАО «ЕЭС России» № 380 «О создании управляемых линий электропередач и оборудования для них».

Интеллектуальная сеть - это совокупность подключенных к генерирующим источникам и потребителям интеллектуальных устройств, одним из которых является активное электротехническое сетевое оборудование, способное гибко менять характеристики передачи или преобразования электроэнергии для оптимизации режимов сети по нескольким критериям: пропускная способность, уровень технологических потерь, устойчивость, перераспределение потоков мощности, качество электроэнергии и пр. Оборудование для гибких линий, позволяет повысить пропускную способность линий (по некоторым оценкам - до 20%), обеспечить устойчивую работу энергосистемы, обеспечить заданные параметры сети, что снижает потери электроэнергии до 40%. Силовые устройства гибких линий являются основными для построения интеллектуальных сетей. К таким устройствам относятся различного рода статические преобразователи в электропередачах переменного тока, устройства регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.

В настоящее время существуют компенсаторы реактивной мощности различных топологий и принципов действия. Компенсаторы типа СТАТКОМ имеют ряд преимуществ над другими типами устройств регулирования качества электроэнергии. Они применяются для динамической стабилизации напряжения, увеличения пропускной способности в линиях электропередач, повышения устойчивости при электромеханических переходных процессах, демпфирования колебаний в энергосистеме. В России создан первый образец, установленный на

подстанции «Выборгская», в тоже время за рубежом - компенсаторы СТАТКОМ имеют широкое распространение.

Одна из перспективных топологий построения СТАТКОМ - многоуровневый каскадный инвертор. Данная топология построения не широко используется при проектировании и построении компенсаторов, однако она имеет ряд преимуществ. Увеличенное выходное напряжение многоуровневого инвертора допускает его прямое подключение в сетях до ЮкВ в точке компенсации без использования трансформатора. Выходное напряжение многоуровневого инвертора имеет меньше высших гармоник, благодаря чему снижены массогабаритные и ценовые показатели фильтров.

Большой вклад в решение проблем качества электроэнергии, разработки алгоритмов управления, исследования устройств и электромагнитной совместимости элементов системы электроснабжения внесли отечественные ученые: Розанов Ю.К., Зиновьев Г.С., Жежеленко И.В., Вагин Г.Я., Голембиовский Ю.М., Белов Г.А., Шакарян Ю.Г. и д.р. Однако устойчивость работы в установившихся и переходных режимах компенсатора на базе каскадного многоуровневого инвертора изучена недостаточно.

Связь работы с научными программами . Работа выполнена в рамках:

1. ГОСУДАРСТВЕННОГО КОНТРАКТА № 16.526.12.6016 на выполнение опытно-конструкторских работ в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнэ-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».

2. Государственного единого заказ-наряда Минобрнауки РФ № 605 «Теория энергосбережения. Новые принципы автоматизации, микропроцессорного управления, построения энергосберегающих систем электропривода и устройств преобразовательной техники».

Объект исследования

Компенсатор реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора (КМИ).

Предмет исследования

Передаточные функции, алгоритмы управления, устойчивость работы корректора коэффициента мощности (ККМ) в статических и динамических режимах.

Цель работы

Разработка математических и компьютерных моделей для всестороннего исследования режимов компенсатора реактивной мощности и мощности искажения на основе каскадного многоуровневого инвертора.

Решаемые задачи

1. Анализ способов и устройств компенсации реактивной мощности и мощности искажений.

2. Создание комплекса математических и компьютерных моделей для исследования электромагнитных процессов КМИ.

3. Разработка новых алгоритмов управления КМИ и исследование на устойчивость установившихся и переходных режимов работы корректора коэффициента мощности (ККМ).

4. Разработка методик расчета параметров силовой части и системы управления ККМ.

Методы исследования

При выводе основных математических зависимостей ККМ были использованы основные положения теории нелинейных импульсных систем. При определении компенсирующих токов ККМ применены положения теории мгновенных значений токов в синхронной системе ск[ координат, ориентированной по вектору напряжения питающей сети. При исследовании на устойчивость ККМ по передаточным функциям использован критерий Боде из теории автоматического управления.

В качестве инструмента для анализа статических и динамических процессов в исследуемых системах использованы методы компьютерного моделирования. Имитационное моделирование выполнено с использованием среды МаЛаЬ и системы визуального проектирования 8тш1тк.

Научная новизна

1. Предложен универсальный алгоритм компенсации реактивной мощности и мощности искажений одним устройством на базе каскадного многоуровневого инвертора, отличающийся от существующих тем, что за счет введения в систему управления дополнительного регулировочного звена в канале тока, обеспечивается устойчивая компенсация как реактивной мощности, так и мощности искажений. Новизна подтверждена свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ.

2. Разработаны математические модели каскадного многоуровневого инвертора в синхронной с^ системе координат, ориентированной по вектору напряжения сети, что позволило упростить исследование на устойчивость и разработку регуляторов компенсатора реактивной мощности и мощности искажения.

3. Получены аналитические передаточные функции токов в (Ц-координатах для анализа устойчивости ККМ в стационарных и переходных режимах, позволяющие учесть время запаздывания в системе управления и повысить устойчивость с помощью регуляторов.

Практическая ценность

1. Разработанный алгоритм управления каскадным инвертором является универсальным, позволяет формировать многоуровневое выходное напряжение независимо от области применения и рекомендуется к использованию при проектировании ККМ данного типа, в том числе с увеличенным количеством уровней.

2. Разработано математическое описание и комплекс прикладных программ имитационного моделирования ККМ в пакете МаЙаЬ 8ти1тк для исследования на ЭВМ работы ККМ в статических и динамических режимах.

3. Предложена методика расчета параметров силовых реактивных элементов и параметров регуляторов системы управления для оптимизации проектируемого ККМ на базе КМИ, а также устройств на их основе.

4. Разработаны принципиальные схемы силовых узлов и системы управления

ККМ, использованные при создании узлов макета.

5. Результаты диссертационной работы использованы, а также в учебном процессе при чтении лекций по курсам: «Энергетическая электроника» и «Основы промышленной электроники» студентам кафедры «Промышленная электроника» НГТУ им. Р.Е.Алексеева.

Реализация результатов работы

Полученные результаты использованы в ГОСУДАРСТВЕННОМ КОНТРАКТЕ № 16.526.12.6016 на выполнение опытно-конструкторских работ в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы», в ЗАО «НПО «Промэнерго» при разработке моделей промышленных энергообъектов с резкопеременной нелинейной нагрузкой и устройств регулирования параметров качества электроэнергии, а также при создании узлов макетного образца корректора коэффициента мощности на базе КМИ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Комплекс математических и компьютерных моделей в пакете МаЙаЬ БишИпк компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе КМИ.

2. Алгоритм компенсации реактивной мощности и мощности искажений одним устройством на базе КМИ.

3. Результаты анализа устойчивости автоматической системы управления ККМ в установившихся и переходных режимах, по передаточным характеристикам ККМ в сЦ координатах.

4. Методика расчета силовых реактивных элементов и параметров микропроцессорной системы управления ККМ.

Апробация работы

Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы были доложены на VII Всероссийская научно-техническая конференция "Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем" (Чебоксары, 2007), XIII Нижегородская сессия молодых ученых (Нижний

Новгород, 2008), IX Международная молодежная научно-техническая конференция "Будущее технической науки" (Нижний Новгород, 2010).

Публикации

По результатам исследований опубликовано 12 работ. Получены свидетельство о государственной регистрации имитационной модели в прикладной программе для ЭВМ № 2009613526 от 30.06.2009г.

Заключение диссертации по теме «Силовая электроника», Карнавский, Иван Александрович

Выводы

1. Разработанный алгоритм управления силовыми ключами позволяет управлять М-уровневым инвертором с контролем потока мощности для регулирования заряда на накопительных конденсаторах.

2. Выполнено исследование основных режимов работы во временной области на модели, составленной из стандартных элементов Ма^аЬ/^тиПпк. Модель на стандартных элементах учитывает более детальную структуру элементов КМИ.

3. Наличие на хх активного тока 3,6% от номинального обусловлено потерей мощности в ККМ.

4. Стабилизация напряжения на емкостных накопителях проверена на модели в различных режимах компенсации. Пульсации напряжения не превышают заданных 10%.

5. Интегральные характеристики зависимости высших гармоник тока, косинуса угла сдвига и коэффициента мощности от угла управления выпрямителем, полученные на имитационной модели лежат между теоретически рассчитанными и полученными на идеализированной математической модели.

6. Для исследования устройства ККМ и настройки регуляторов рекомендуется использовать модель на передаточных функциях, т.к. она имеет большую скорость расчета, однако взаимное влияние сетъ-нагрузка-ККМ следует исследовать на модели со стандартными элементами 81тиНпк.

7. Разработаны принципиальные схемы ККМ на базе каскадного многоуровневого (четырехуровневого) инвертора напряжения параллельного типа, позволяющие управлять силовыми ключевыми элементами по заданному алгоритму с целью компенсации высших гармоник тока и реактивной составляющей тока при нелинейной трехфазной нагрузке. Учтена особенность построения системы состоящей из модулей находящихся под разными потенциалами.

8. Разработана управляющая программа, позволяющая быстро провести процесс настройки системы управления, изменять калибровочные коэффициенты, коэффициенты регуляторов, отслеживать изменения основных параметров без использования специальных отладочных средств программирования микропроцессора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведённых исследований получены следующие результаты:

1. Существующие схемы питания мощных сталеплавильных печей не удовлетворяет требованиям электромагнитной совместимости. На исследуемой нагрузке ДППТУ-12, при изменении угла регулирования а от 0 до 60 эл.град., коэффициент мощности % изменяется от 0,91 до 0,48, что свидетельствует о малоэффективном использовании сети при глубоком регулировании, причем потребление активной мощности составляет менее 50% от полной потребляемой мощности ДППТУ-12.

2. Реактивная мощность с увеличением угла регулирования увеличивается обратно пропорционально активной мощности, и при максимальном угле управления возрастает более чем на 50%. Во всем диапазоне регулирования изменение мощности искажения относительно полной мощности практически не меняется и составляет 30%.

3. Использование многоуровневой топологии инвертора в устройстве компенсации реактивной мощности и мощности искажения имеет следующие преимущества:

• имеет больший диапазон использования по напряжению, складывающийся из напряжений отдельных уровней;

• не требует повышающего трансформатора;

• имеет лучший гармонический состав выходного напряжения из-за приближения его синусоидальной форме.

4. Каскадный многоуровневый инвертор - наиболее перспективный вариант для ККМ системы среди топологий многоуровневых инверторов напряжения:

• При увеличении числа уровней выходного напряжения количество компонентов КМИ.

• Эквивалентная частота ШИМ выходного линейного напряжения увеличивается в два раза, из-за геометрического сложения фазных напряжений.

• При модульном строении КМИ позволяет гибко расширять выходную допустимую мощность преобразователя. Каждая ячейка КМИ имеет идентичную структуру и не зависимое подключение.

5. Сложность управления КМИ прямо пропорциональна числу модулей в фазе. При увеличении числа модулей возникает проблема разбалансировки напряжений на конденсаторных батареях. Ограничения на количество модулей в фазе накладывается быстродействием системы управления и ценой.

6. Предложена методика расчета и оптимизации емкости накопителя и индуктивности фазного реактора ККМ. Минимальная емкость определяется пульсациями выходного напряжения, а ограничения на максимальную емкость накладываются стоимостью. Минимальная индуктивность определяется гармоническими искажениями тока, а максимальная ограничена диапазоном выходного напряжения КМИ.

7. Разработан комплекс математических и имитационных моделей компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе КМИ, используя усредненную и малосигнальную математические модели, аналитические передаточные функции токов и напряжений в двух системах координат ABC и dq

8. На основе JIA4X и ЛФЧХ передаточных функций предложена методика расчета параметров регуляторов системы управления ККМ на базе КМИ, позволяющая качественно настроить систему управления.

9. Выполненный компьютерный эксперимент совместной работы компенсатора реактивной мощности и мощности искажений и дуговой печи постоянного тока ДППТУ-12 подтвердил эффективность применения ККМ: содержание высших гармоник в сети снижено в среднем в 10 раз, сдвиг основной гармоники в сетевом токе практически равен нулю. Уменьшение угла сдвига и высших гармоник приводит к увеличению коэффициента мощности до значений 0,96-0,98, в результате чего улучшается ЭМС.

10. Разработан новый алгоритм управления силовыми ключами КМИ, позволяющий управлять 1Ч-уровневым инвертором с контролем потока мощности для регулирования заряда на накопительных конденсаторах. Сложность управления КМИ прямо пропорциональна числу мостовых модулей в фазе, при увеличении которых возникает проблема разбалансировки напряжений на конденсаторных батареях. Ограничения на количество модулей в фазе накладывается быстродействием системы управления.

11. Получены интегральные характеристики зависимости высших гармоник тока, косинуса угла сдвига и коэффициента мощности от угла управления выпрямителем. Значения, полученные на имитационной модели совпадают с теоретически рассчитанными и полученными на идеализированной математической модели.

12. Разработаны принципиальные схемы ККМ на базе каскадного многоуровневого инвертора напряжения параллельного типа, позволяющие управлять силовыми ключевыми элементами по заданному алгоритму с целью компенсации высших гармоник тока и реактивной составляющей тока при нелинейной трехфазной нагрузке. Учтена особенность построения системы состоящей из модулей находящихся под разными потенциалами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Карнавский, Иван Александрович, 2012 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов, C.B. Система стабилизации напряжения электротехнического комплекса автономного объекта / C.B. Абрамов, A.A. Иванов, И.А. Карнавский // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. Актуальные поблемы электроэнергетики. Т.66. - Нижний Новгород, 2007. - С.70 - 74.

2. Андриевских, Б.Р. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MatLab / Б.Р. Андриевских, А.Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 1999.

3. Александров, Г. Н. Передача электрической энергии переменным током / Г. Н. Александров. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Александров, Т.Н. Электропередачи переменного тока на основе компактных линий повышенной пропускной способности и управляемых шунтирующих реакторов / Г. Н. Александров. - Электричество, 1994, №6.

5. Алтунин, Б.Ю. Корректор коэффициента мощности в высоковольтной распределительной электросети на базе многоуровневого каскадного преобразователя с ШИМ на высокой частоте / Б.Ю. Алтунин, М.Н. Слепченков, И.А. Карнавский // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». Вып. 9 - 2008. №11(111). - С. 39 - 45

6. Алтунин, Б.Ю. Высоковольтный корректор коэффициента мощности на базе каскадного многоуровневого преобразователя с ШИМ на ВЧ / Б.Ю. Алтунин, М.Н. Слепченков, И.А. Карнавский // XIII Нижегородская сессия молодых ученых, секция энергетика. Сб. тезисов докладов. - Н.Новгород, 2008.-С. 35-36.

7. Алтунин, Б.Ю. Корректор неактивной мощности электротехнологических установок на базе многоуровневого инвертора / Б.Ю. Алтунин, И.А. Карнавский, A.B. Тюрина // IX Международная молодежная научно-техническая конференция "Будущее технической науки". Сб. тезисов докладов. - Н.Новгород, 2010. - С. 84-85.

8. Алтунин, Б.Ю. Математическая модель компенсатора неактивной мощности на базе многоуровневого инвертора с зонной ШИМ на высокой частоте / Б.Ю. Алтунин, И.А. Карнавский // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. - Н.Новгород, 2010. №4(83). - С. 219-225.

9. Асабин, A.A. Алгоритмы управления инверторным выпрямителем в составе устройства сопряжения системы нетрадиционных источников электроэнергии с питающей сетью / A.A. Асабин, М.Н. Слепченков, И.А. Карнавский // Известия АИН им. A.M. Прохорова. - Москва, 2008. - С. 144- 150.

10. Бессонов, JT.A. Теоретические основы электротехники / JI.A. Бессонов. -М.: Высшая школа, 1984.

11. Бессонов, JI.А. Нелинейные электрические цепи / JI.A. Бессонов. -М.'.Высшая школа, 1977.

12. Болотов, А. В. Электротехнологические установки / А. В. Болотов, Г. А. Шепель. - Москва : Высш. шк., 1988. - 335 С.

13. Борисов, Б.П. Повышение эффективности использования электроэнергии в системах электротехнологии / Б.П. Борисов, Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов, А.К. Шидловский. - Киев: Наукова Думка, 1990.

14. Борисов, Б.П. Электроснабжение электротехнологических установок / Б.П. Борисов, Г.Я. Вагин. - Киев: Наукова Думка, 1985.

15. Булатов, О.Г. Мощные источники питания для технологических СО2 лазеров / О.Г. Булатов, В.Д. Поляков. - Электротехника, 1994. № 10. - С. 23-27.

16. Булатов, О.Г. Рациональная структура источников питания мощных лазерных технологических установок /B.C. Иванов, В.Д. Поляков, Ю.А. Силантьев, А.И. Царенко // Электротехника, 1987. № 11. — С. 24-26.

17. Вагин, Г.Я. Электромагнитная совместимость дуговых печей и систем

электроснабжения /Г.Я. Вагин, A.A. Севостьянов, С.Н. Юртаев // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. Электротехника и электроэнергетика. — Н.Новгород, 2009. № 2(81).

18. Вагин, Г.Я. Повышение качества электроэнергии и компенсация реактивной мощности на металлургических предприятиях с дуговыми печами / Г.Я. Вагин, А. А. Севостьянов, С. Н. Юртаев. // Электрика, 2009. №10.-С. 7-11.

19. ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".

20. Глинтерник, С.Р. Тиристорные преобразователи со статическими компенсирующими устройствами / С.Р. Глинтерник. - Д.: Энергоатомиздат, 1988.

21.Данцис, Я.Б. Емкостная компенсация реактивных нагрузок мощных токоприёмников промышленных предприятий / Я.Б. Данцис, Г.М. Жилов. -Л.: Энергия, 1980.

22. Дрехслер, Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке / Р. Дрехслер, - М.: Энергоатомиздат, 1985. 113 с.

23. Дьяконов, В.П. Simulink 4. Специальный справочник / В.П. Дьяконов. -СПб: Питер, 2002. 528 с.

24. Дьяконов, В.П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Основы применения / В.П. Дьяконов. -М.: Солон-Пресс, 2005.

25. Дьяконов, В.П. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / В.П. Дьяконов, В.В. Круглов. - СПб: Питер, 2002. 448 с.

26. Егоров, A.B. Расчет мощности и параметров электропечей черной металлургии. Учебное пособие / A.B. Егоров. -М.: Металлургия, 1990.

27. Жежеленко, И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий / И.В. Жежеленко. -М.: Энергоатомиздат, 2000.

28. Жежеленко, И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко. -М.: Энергоатомиздат, 2000. 252 с.

29. Жежеленко, И.В. Эффективные режимы работы электротехнологических установок / И.В. Жежеленко и др. - Киев: Наукова думка, 1987. 183 с.

30. Железко, Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии / Ю.С. Железко. -М.: Энергоатомиздат, 1985.

31. Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники: Учебник / Г. С. Зиновьев. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. 4.1,4.2.

32. Зиновьев, Г.С. Вентильные компенсаторы реактивной мощности, мощности искажений и мощности несимметрии на базе инверторов напряжения. -Современные задачи преобразовательной техники / Г. С. Зиновьев. - Киев: ИЭД, АН УССР, 1975. Часть 2. - С. 247-253.

33. Карнавский, И.А. Моделирование каскадного компенсатора неактивной мощности / Б.Ю. Алтунин, А.Б. Лоскутов, И.А. Карнавский // Промышленная энергетика. - Москва, 2012. №2. - С. 52-56.

34. Карнавский, И.А. Имитационная модель системы управления компенсатора реактивной мощности и мощности искажений на базе многоуровневого каскадного инвертора /Б.Ю. Алтунин, И.А. Карнавский // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - Н.Новгород, 2011. №1(86). С. 204209.

35. Карташев, И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения / И.И. Карташев, Э.Н. Зуев. -М.: Издательство МЭИ, 2001.

36. Ким, Д.П. Теория автоматического управления. Линейные системы / Д.П. Ким. -Т.1. -М.: Физматлит, 2003. 288 с.

37. Кириенко, В.П. Статические компенсаторы неактивной мощности систем импульсного электропитания. Труды Нижегородского государственного технического университета "Актуальные поблемы электроэнергетики". Юбилейный том, посвященный 90-летию НГТУ им. Р.Е.Алексеева / В.П. Кириенко, И.А. Карнавский, М.Н. Слепченков - Нижний Новгород, 2007, с. 120- 128.

38. Кириенко, В.П. Современные приводы манипуляторов и промышленных роботов / В.П. Кириенко. // Нижегород. гос. техн. ун-т. Учебное пособие. -Н.Новгород, 1997 г. 130 с.

39. Кочкин, В. И. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий / В. И. Кочкин, О.П. Нечаев. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002 г.

40. Лукас, В.А. Теория автоматического управления / В.А. Лукас. // Учеб. для вузов. 2-е изд. -М.: Недра, 1990 г. 416 с.

41.Нехамин, С.М. Пути улучшения показателей выплавки стали в малотоннажных дуговых печах / С.М. Нехамин, М.М. Крутянский, А.Я. Стомахин, С.Н. Тимошенко. - Электрометаллургия. 2007. №7. - С.2.

42. Платонов, A.A. Бесконтактные установки для повышения качества электроэнергии / A.A. Платонов, И.Ю. Апальков. // Актуальные проблемы электроэнергетики. - Нижний Новгород, 1993. - С. 24-25.

43. Разработка интегрированных, высокоэффективных аппаратов, установок и устройств для повышения качества электроэнергии и управления электротехническими объектами. Отчет по научно-исследовательской работе. УДК 621.314.222.6; 621.316.761.2; 621.382.233. Нижний Новгород: ННПИ, 1995.

44. Размадзе, Ш.М. Преобразовательные схемы и системы / Ш.М. Размадзе, -М.: МЭИ, 1967 г. 527 с.

45. Розанов, Ю.К. Основы силовой электроники / Ю.К. Розанов. -М.: Энергоатомиздат, 1992 г. 296 с.

46. Розанов, Ю. К. Цифровая система управления статическим компенсатором реактивной мощности / Ю.К. Розанов, К.С. Кошелев, М.И. Смирнов. -М. - Электричество, 2006. № 7. - С. 25-30.

47. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ / Имитационная модель корректора коэффициента мощности на базе многоуровневого инвертора/ Карнавский И.А. № гос. регистрации 2009613526 от 30.06.2009 г.

48. Сенигов, П.Н. Теория автоматического управления / П.Н. Сенигов. -Челябинск. ЮУрГУ, 2001 г. 93 с.

49. Чиженко, И.М. Справочник по преобразовательной технике / И.М. Чиженко, П.Д. Андриенко, И.А. Баран и др. -Киев: Техника, 1978 г. 448 с.

50. Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2008. 252с.

51. Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности / Под ред. Р. М. Матура: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздаг 1987.

52. Суднова, В.В. Качество электрической энергии / В.В. Суднова. - М.: Энергосервис, 2000 г.

53. Супрунович, Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок / Г. Супрунович. - М.: Энергоатомиздат, 1985. 136 с.

54. Туманов, И.М. Универсальный трехфазный тиристорный модуль для повышения качества электроэнергии / И.М. Туманов и др. -М.: Электричество, №2, 1996 г.

55. Туманов, И.М. Интегральные бесконтактные установки для повышения качества электроэнергии в распределительных электросетях 0,4-КЗ5кВ / И.М. Туманов, В.В. Будник, А.А. Платонов, И.Ю. Апальков // Актуальные проблемы электроэнергетики. - Нижний Новгород, 1994 г.

56. Туманов, И.М. Векторное управление регулирующим органом схем электроснабжения печей индукционного нагрева / И.М. Туманов, В.А. Голиков, М.Г. Корженков, Е.Г. Гарбуз // Материалы III всероссийской научно-технической конференции "Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем". - Чебоксары, 1999 г.

57. Туманов, И.М. Тиристорные модули силовой электроники для питания печей индукционного нагрева / И.М. Туманов, В.А. Голиков, М.Г. Корженков, М.Н. Слепченков // Электрооборудование промышленных установок. - Нижний Новгород, 1998 г. - С. 70-79.

58. Туманов, И.М. Тиристорные установки для повышения качества электроэнергии / И.М. Туманов, Т.А. Евстигеева. - М.: Энергоатомиздат,

1994г.

59. Фишлер, А.Я. Преобразовательные трансформаторы / А.Я. Фишлер, Р.Н. Урманов. -М.: Энергия, 1974 г.

60. Ханзелька, 3. Инертные фильтры высших гармоник / 3. Ханзелька, Р. Клемпка. //Приводы и управление № 9, 10. 2000 г.

61. Чебовский, О.Г. Силовые полупроводниковые приборы / О.Г. Чебовский, Л.Г. Моисеев, Р.П. Недошивин. // Справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1985.400 с.

62. Шидловский, А.К. Повышение качества энергии в электрических сетях / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов. - Киев.: Наукова думка, 1985 г.

63. Шидловский, А.К. Повышение качества электрической энергии в распределительных сетях с несимметричными нагрузками. / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов.// Проблемы технической электродинамики: Респ. Межведомственный сборник. - Вып. 59. - К.: Наукова думка, 1976.-С. 3-14.

64. A. Nabae, I. Takahashi, Н. Agaki, "A New Neutral-Point-Clamped PWM, Inverter,"IEEE Transactions on Industry Applicaitions. Vol.IA-17, No.5, Sep./Oct., 1981.

65. A. M. Vilathgamuwa, S. R. Wall, R. D. Jackson, Variable structure control of voltage sourced reversible rectifiers, IEE Proc-Electr. Power Appl., vol. 143. no.l, pp. 18-24, January 1996.

66. В. T. Ooi, J. C. Salmon, J. W. Dixon, A. B. Kulkarni, A 3-phase controlled current PWM converter with leading power factor, in proc. IEEE-IAS Conf., pp. 1008-1014, 1985.

67. В. T. Ooi, J. W. Dixon, A. B. Kulkarni, M. Nishimoto, An integrated AC drive system using a controlled current PWM rectifier/inverter link, in proc. IEEE-PESC Conf., pp.494-501, 1986.

68. S. S. Fazel, Converters for Medium Voltage Applications, Dotoringenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation. Technische Universität Berlin. Berlin 2007.

69. C. Hochgraf and R. Lasseter, "A Transformer-less Static Synchronous Compensator Employing a Multi-level Inverter," IEEE Power Engineering Society, Summer Meeting 1996, 96 SM 452-3 PWRD.

70. C.K.Duffey, Ray P. Stratford, "Update of Harmonic Standard IEEE-519: IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems", IEEE Trans. Ind.Appli.,vol.25, no.6,nov/dec., 1989.

71. D. N. Zmood, D. G. Holmes, G. Bode, Frequency domain analysis of three-phase linear current regulators, inproc. IEEE-IAS Conf., pp. 818-825, 1999.

72. F. Blaabjerg, J. K. Pedersen, An integrated high power factor three-phase AC-DC-ACconverter for AC-machines implemented in one microcontroller, in proc. IEEE-PESC Conf, pp. 285-292, 1993.

73. F. Z. Peng, J-S Lai, "Multilevel Converters - A New Breed of Power Converters," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.32, No.3, May/June, 1996.

74. G. Carrara, S. Gardella, M. Marchesoni, R. Salutari and G. Sciutto, "A new multilevel PWM method: A theoretical analysis," in Proc. IEEE-PESC, June 1990.

75. G. Escobar, R. Ortega, A. J van der Schaft, A saturated output feedback controller for the three phase voltage sourced reversible boost type rectifier, in proc. IEEE-IECON Conf., pp. 685-690, 1998.

76. H. Akagi, "New Trends in Active Filters for Power Conditioning", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 32, No. 6, November/December 1996, pp. 1312-1322

77. H. Akagi, Y. Kanazawa and A. Nabae, "Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices without Energy Storage Components", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 20, No

78. Harmonic Disturbances in Networks and Their Treatment // Cahier Technique Schneider Electric, no 152. - 25 c.

79. H. S. Kim, H. S. Mok, G. H. Choe, D. S. Hyun, S. Y. Choe, Design of current controller for 3-phase PWM converter with unbalanced input voltage, in proc. IEEE-PESC Conf., pp.503-509, 1998.

80. H.Akagi, A. Nabae, and S. Atoh, "Control strategy of active power filters using multiple voltage-source PWM converters," IEEE Trans. Ind. Appl.,vol. IA-22, no.3, pp. 460, 1986.

81. J. Svensson, M. Lindgren, Vector current controlled grid connected voltage source converter - influence of non-linearities on the performance. , in proc.

. IEEE-PESC Conf. pp.531-537, 1998.

82. J. W. Choi, S .K. Sul, New current control concept, minimum time current control in 3-phase PWM converter, in proc. IEEE-PESC Conf., pp.332-338, 1995.

83. K. S. Park, S. C. Ahn, D. S. Hyun, S. Y. Choe, New control scheme for 3-phase PWM AC/DC converter without phase angle detection under unbalanced input voltage conditions, in proc. IEEE-APEC Conf., pp.501-505, 2000.

84. Komatsugi K., Imura T. /Harmonic current compensator composed of static power converter. - IEEE Power electronics specialist conference (PESC)'86,

. pp.283-290

85. Malesani L., Rossetto L. /Active filter for reactive power and harmonics compensation. - IEEE Power electronics specialist conference (PESC)'86, pp. 321-330.

86. M. Bojrup, P. Karlsson, M. Alakiila and Lars Gertmar, "A Multiple Rotating Integrator Controller for Active Filters", EPE 99 Conference Proceedings, Lausanne, Switzerland, September 1999.

87. M. Cichowlas, D. L. Sobczuk, M. P. Kazmierkowski, M. Malinowski, Novel artificial neural network based current controller for PWM rectifiers, in proc. EPE-PEMC Conf., Kosice, pp. 1.41-1.46, 2000.

88. M. Lindgren, "Filtering and Control of a Grid-connected Voltage Source Converter", Licentiate's Thesis, Department of Electric Power Engineering

division of Electrical Machines and Power Electronics, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, September 1995.

89. M. Lindgren, "Modelling and Control of Voltage Source Converters Connected to the Grid", Ph. D. Thesis, Department of Electric Power Engineering division of Electrical Machines and Power Electronics, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, November 1998.

90. M. Weinhold, A new control scheme for optimal operation of a three-phase voltage dc link PWM converter, in proc. PCIM Conf, pp.371-3833, 1991.

91. N. R. Zargari, G. Joos, Performance investigation of current-controlled voltage-regulated PWM rectifier in rotating and stationary frames., IEEE Trans, on Ind. Electronics, vol.42, pp.396-401, no. 4, 1995.

92. Power Electronics // Proc. IEEE, 1994, № 10.

93. P. Barrass, M. Cade, PWM rectifier using indirect voltage sensing, IEE Proc.-Electr. Power Appl, vol. 146, no. 5, pp. 539-544, September 1999.

94. P. Vardelho, Analysis of control methods for active power filters and voltage type reversible rectifiers in unbalance and non-sinusoidal conditions, in proc. Electrimacs Conf, pp. 11.95-103, 1999.

95. P. Vardelho, G. D. Marques, A Unity Power Factor PWM voltage rectifier under non-sinusoidal and unbalanced conditions, in proc. EPE Conf, Trondheim, pp.2.250-2.255, 1997.

96. R. Yacamini, Power System Harmonics. Part 3 - Problems caused by distorted supplies // Power Engineering Jounal, Oct, 1995, crp. 233-238.

97. Siriroj Sirisukprasert, Jih-Sheng Lai, Alex Qin Huang, "Modeling, analysis and control of cascaded multilevel converter-based STSTCOM", IEEE Trans. Power System.

98. T. Ohnuki, O. Miyashida, P. Lataire, G. Maggetto, A three-phase PWM rectifier without voltage sensors, in proc. EPE Conf, Trondheim, pp. 2.8812.886, 1997.

99. V. Blasko, Adaptive filtering for selective elimination of higher harmonics from line currents of a voltage source converter, in proc. IEEE-IAS Conf., pp. 1222-1228, 1998.

100. V. Blasko, V. Kaura, .A new mathematical model and control of a three-phase AC-DC voltage source converter., IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 12, no. 1, pp. 116-122, January 1997.

101. V.Blasko, V.Kaura: "A Novel Control to Actively Damp Resonance in Input LC Filter of a Three Phase Voltage Source Converter", APEC '96 Conf. Proc., pp. 545-551

102. Y. Chen, B. Mwinyiwiwa, Z. Wolanski and B. T. Ooi, "Regulating and equalizing DC capacitance voltages in multilevel STATCOM," IEEE Trans. Power Delivery, vol. 12, no. 2, April 1997.

103. Z. Yang, C. Shen, L. Zhang, M. L. Crow and S. Atcitty, "Integration of a StatCom and battery energy storage," IEEE Trans. Power Systems, vol. 16, no. 2, May 2001.

104. R. Yacamini. Power System Harmonics. Part 3 - Problems caused by distorted supplies // Power Engineering Jounal, Oct., 1995.

Программная реализация на языке С блока определения границ и коэффициента заполнения: 1А[Оа[0]>=0){ Ро1[0]=1;}

е1зе{

Ро1[0]=0;} 1Ща[0]<0){

1етрЮ;}

еЬе!

1етр=1;} Бк[0]=1етр+Ро1[0]; И(Вк[0]==2) Вк[0]=0;

Программная реализация на языке С блока сортировки конденсаторов: х[0]=1; х[1]=2; х[2]=4;

if (Е1[0]>Е2[0]){ х[0]=2; х[1]=1;

(Е1[0]>ЕЗ[0]){

х[1]=4;

х[2]=1;

(Е2[0]>ЕЗ[0]){

х[0]=4;

х[1]=2;

}

}

}

¡Г (Е2[0] > Е3[0]){

152

х[1]=4; х[2]=2;

if (Е1[0]>ЕЗ[0]){ х[0]=4; х[1]=1;

}

}

Программная реализация на языке С блока генератора индексов: jf[0]=0;

if(Dir[0]==l){

if(Dc[0]==l)

jf[0]=x[0]; if(Dc[0]==2)

jfI0]=x[0]+x[l]; if(Dc[0]>2)

jf[0] = x[0]+x[l]+x[2];

}else{

if(Dc[0]==l)

jf[0] = x[2]; if(Dc[0]==2)

jf[0] = x[2]+x[l]; if(Dc[0]>2)

jf[0] = x[2]+x[l]+x[0];

}

jc[0]=Pol[0];

Программная реализация на языке С основного и промежуточного блока ШИМ:

Вспомогательный:

sw[0]=l; sw[l]=l;

sw[2]=l;

if(Dt[0] > triang[0]){

tempO=l;} if(Dt[0] > triang[l]){

temp 1=1;} if(Dt[0]>triang[2]){ temp2=l;}

// livel 1

if(Dc[0]==l){

sw[0]=temp0; return;}

else{ //livel 2 if(Dc[0]==2){

sw[l]=templ; return;}

else{ //livel 3 if(Dc[0]>2){

sw[2]=temp2; return;}

} }

Основной: if(Dx[0]=0) {

if(x[2]==l){//livel 1

swjnodfO^swfO];

}else{

if(x[2]==2){

sw_mod[l ]=sw[0];

sw__mod[2]=sw[0] ;

}

}

if(x[l]==l){// livel 2

sw_mod[0]=sw[l];

}else{

if(x[l]==2){

sw_mod[l]=sw[l];

}else{

sw_mod[2]=sw[l];

}

}

if(x[0]=l){// livel 3

sw_mod[0]=sw[2];

}else{

if(x[0]==2){

s w_mod[ 1 ]=sw[2] ;

}else{

sw_mod[2]=sw[2];

}

}

}else{

if(x[0]==l){//livel 1

sw_mod[0]=sw[0];

}else{

if(x[0]==2){

sw_mod[l]=sw[0];

}else{

sw_mod[2]=sw[0];

}

if(x[l]=l){// livel 2

sw_mod[0]=sw[l];

}else{

if(x[l]—2){

sw_mod[l]=sw[l];

}else{

sw_mod[2]=sw[l];

}

}

if(x[2]==l){// livel 3

sw_mod[0]=sw[2];

}else{

if(x[2]=2){

sw_mod[l]=sw[2];

}else{

sw_mod[2]=sw[2];

}

}