Повышение эффективности управления системами электропитания на основе групповых преобразователей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Астапович, Юрий Михайлович

• Астапович, Юрий Михайлович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Астапович, Юрий Михайлович

Содержание

Введение

1 .Проблема распределения мощности между модулями в преобразовательных комплексах модульной структуры

1.1. Актуальность проблема распределения мощности между

модулями в многомодульных преобразовательных комплексах

1.2. Принципы управления распределением нагрузки между параллельными цепями и агрегатами 14 1.2.1 .Статический принцип 14 1.2.2. Динамические способы распределения

1.3. Примеры реализации общего принципа распределения нагрузки

1.3.1. Распределение нагрузки между группой преобразователей

1.3.2. Модернизации основной схемы группового преобразователя частоты

1.4. Распространение динамического принципа на другие

способы включения агрегатов

Выводы по главе 1

2. Проблема устойчивости системы автоматического распределения

2.1. Варианты организации обратной связи в системе распределения

2.2. Математическая модель вариантов организации обратной связи в системах распределения

2.3. Исследование вариантов организации обратной связи в системах распределения 38 Выводы по главе 2

3. Исследование систем распределения мощности в групповых преобразователях на основе автономных инверторов тока

3.1. Математическая модель системы распределения мощности

между параллельными инверторами тока

3.2. Исследование системы распределения мощности между параллельными инверторами тока

3.3. Компенсированные инверторы тока

3.4.Линеаризация модели инвертора тока с ДРК

3.5. Линеаризация модели инвертора тока с ТРК

3.6. Динамическая модель системы распределения мощности между компенсированными инверторами

3.7. Исследование динамики системы распределения мощности

между инверторами с ДРК

3.8. Передаточная функция двухмостового группового инвертора 83 Выводы по главе 3

4. Системы распределения нагрузки между объединенными по

выходу управляемыми выпрямителями

4.1. Структурная схема объединенных по выходу управляемых выпрямителей

4.2. Линеаризованная модель системы распределения нагрузки

4.3. Исследование системы распределения нагрузки между объединенными по выходу ув

4.4. Синтез нечеткого корректирующего регулятора 99 Выводы по главе 4 103 5. Групповые преобразователи с изменяющимся модульным составом

5.1. Преобразователи с гибкой структурой

5.2. Формирование алгоритма работы БУС

5.3. Математическая модель общей системы распределения

мощности с гибкой структурой

Выводы по главе 5

Заключение

Библиографический список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности управления системами электропитания на основе групповых преобразователей»

ВВЕДЕНИЕ

Для ряда технологических процессов требуются источники питания нагрузки, изменяющиеся в широких переделах. В частности, имеются в виду преобразователи с переменным выходным напряжением нестандартной частоты, а также регулируемые выпрямители. При этом на одном предприятии могут быть иметься нагрузки широкой гаммы мощности, что требует наличия источников соответствующей мощности. В этих условиях полезными оказываются групповые преобразователи (ГП), образованные объединением выходных полюсов нескольких преобразовательных модулей ограниченного мощностного ряда.

Такой подход к организации электропитания позволяет получить и другие преимущества: повышение живучести системы, удешевление резервирования, получение возможности в реальном масштабе времени изменять мощность работающего оборудования с целью адаптации к величине и характеру нагрузки, повышение гибкости системы электроснабжения предприятия в целом.

Перспективным также являются использование ГП при организации электроснабжения на основе нескольких возобновляемых источников энергии. В таких системах особенно важным является возможность объединения по выходу преобразовательных модулей разной мощности, а также обеспечение гибкости за счет изменения модульного состава. В такой постановке задачи, решаемые ГП близки проблематике параллельной работы преобразователей частоты.

Решению проблемы обеспечения параллельной работы преобразователей и отдельных модулей посвящены работы многих исследователей, в том числе В.А. Чванова, Г.Г. Адамия, И.И. Артюхова, Е.И. Берковича, С.А. Харитонова, Н.И. Бородина, A.C. Васильева, Ю.М Голембиовского, И.И. Кантера, В.П. Климова И.И. и др. При этом предлагаемые теоретические и технические решения в основном касаются статических режимов работы групповых

преобразователей, построенных на основе модулей одинаковой мощности, в связи с чем решается задача их равномерной загрузки.

Из сказанного можно сделать вывод об актуальности исследований, направленных на исследование и совершенствование ГП с заданным распределением нагрузки между модулями, закономерностей их работы в динамических режимах, вызванных изменением величины и характера нагрузки, напряжения сети и модульного состава самого преобразователя.

Целью работы Повышение эффективности управления системами электропитания на основе групповых преобразователей постоянного и переменного модульного состава.

Под повышением эффективности управления ГП понимается расширение области устойчивости системы автоматического распределения мощности между модулями в пространстве ее параметров, обеспечение высокого качества переходных процессов и требуемых значений показателей качества энергии на выходе преобразователя в широком диапазоне изменения нагрузки.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1.Уточнение и усовершенствование способов заданного автоматического распределения нагрузки между объединенными по выходу преобразователями.

2. Разработка аналитических и компьютерных моделей систем заданного автоматического распределения нагрузки между модулями групповых преобразователей.

3. Исследование компьютерных моделей автоматических систем распределения нагрузки с целью установления зависимостей показателей качества переходных процессов от параметров силовой схемы группового преобразователя, нагрузки и коэффициентов усиления регуляторов.

4. Разработка и исследование математической модели группового преобразователя с модульным составом, управляемым в функции от мощности нагрузки, разработка алгоритмов управления его структурой.

Объектом исследования являются групповые преобразователи, понимаемые как совокупность силовых модулей, объеденных по выходу и работающих на общую нагрузку, изменяющуюся в широких пределах.

Предметом исследования являются способы и схемы, обеспечивающие заданное распределение мощности нагрузки между активными модулями преобразователя, характеристики динамики системы распределения (устойчивость, показатели качества переходного процесса).

Методы исследования включают методы теории электрических цепей, преобразовательной техники, теории автоматического регулирования, а также методы математического моделирование, аппарат функций от матриц, численные методы нахождения собственных значений матриц, элементы нечеткой математики и теории графов.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается корректным применением методов аналитического решения дифференциальных уравнений, корневого метода анализа систем автоматического регулирования, обоснованностью принятых допущений, теория построена на известных проверяемых данных и согласуется с опубликованными данными других исследователей по теме диссертации, в частности, перечисленных выше.

Научная новизна работы:

1. Предложена структурная схема автоматической системы заданного распределения нагрузки между модулями ГП, отличающаяся от известной

способом получения информации о величине токов, потребляемых инверторными модулями. Ее реализация обеспечивает устойчивую работу системы в расширенных диапазонах коэффициентов регуляторов.

2. Разработанные аналитические модели автоматических систем распределения нагрузки для ГП на основе импульсных преобразователей постоянного тока (ИППТ) и автономных инверторов тока (АИТ), а также групповых компоновок управляемых выпрямителей (УВ) позволяют установить зависимость показателей качества переходных процессов от параметров силовой схемы и системы распределения.

3. На основании найденной зависимости области устойчивости работы ГП на основе УВ от углов регулирования и напряжения питающей сети предложено использование в цепи обратной связи системы нелинейного адаптивного регулятора, обеспечивающего устойчивость системы распределения в заданной области пространства ее параметров.

4. Предложен вариант системы управления структурой группового преобразователя, позволяющий в реальном масштабе времени обеспечить требуемую степень соответствия между мощностью текущим значением мощности нагрузки и мощностью активной компоновки преобразователя.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Предложена новая схема получения информации о текущих значениях токов, потребляемых модулями, обеспечивающая расширение области устойчивости системы распределения мощности.

2. Построена передаточная функция двухмодульного группового преобразователя, использование которой позволяет применять методы теории автоматического регулирования для синтеза систем распределения.

3. Разработан адаптивный регулятор, позволяющий расширить область устойчивости системы распределения мощности между УВ.

4. Разработаны алгоритмы управления структурой группового

преобразователя с изменяемым модульным составом, применение которых обеспечивает адаптацию мощности источника к изменяющейся в широких пределах мощности нагрузки.

Результаты диссертации используются

в учебном процессе кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. при чтении курса лекций «Силовая электроника»;

в учебном процессе кафедры «Системотехника» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. при чтении курсов лекций «Основы теории управления» и «Методы оптимизации».

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Предложенная структурная схема системы автоматического распределения между модулями ГП в заданной пропорции, отличающаяся от ранее известной конфигурацией цепей обратных связей, позволяет расширить область устойчивости системы в пространстве ее параметров.

2. Предложенные аналитические модели систем распределения нагрузки на основе ИППТ, АИТ, а также групповых компоновок УВ позволяют установить зависимости показателей качества переходных процессов от параметров силовых схем модулей и системы распределения.

3. Применение в системе нелинейного адаптивного регулятора в системе распределения нагрузки между объеденными по выходу УВ обеспечивает устойчивую работу ГП в заданных диапазонах углов управления и напряжения сети.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции «Актуальные задачи управления социально-экономическими и техническими системами», Саратов 2008, VI Международной научно-практической конференции «Логистика и экономика ресурсоэнергосбережения в промышленности» 11-13 декабря 2012 года, Саратов, XXVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-26) 27-30 мая 2013, г. Н. Новгород, НГТУ.2013, 3-й Сибирской школе молодых учёных по применению математических методов и информационных технологий в рамках XXVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-26) 10-13 сентября 2013, г. Ангарске, на III Международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации (АТМ-2013)», 23 - 26 сентября 2013, г. Саратов.

Основные положения диссертации опубликованы

в печатных изданиях, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ:

1. Астапович Ю. М. Гибкая система управления объединенными по выходу преобразовательными агрегатами / Ю. М. Астапович, Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин // Вестник СГТУ N 2 (70), Вып. 1, 2013. С. 147-150

2. Астапович Ю.М. Построение передаточных функций автономных инверторов/ Ю.М. Астапович, М.В. Радионова, Н.П. Митяшин // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 1; URL: http://www.science-education.ru/107-8307

3. Астапович Ю.М. Автоматическое распределение нагрузки между параллельно работающими агрегатами / Ю.М. Астапович, Н.П. Митяшин,

P.A. Билюков, H.A. Калистратов // Современные проблемы науки и образования.-2013.-№ 1; URL: http://www.science-education.ru/107-8571 4. Астапович Ю.М. Динамическая модель системы распределения мощности между компенсированными инверторами тока / Ю. М. Астапович, Е. Е. Миргородская, Н. П. Митяшин, H. Н. Максимова // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 6; URL: http://www.science-education.ru/l 13-10837

в других изданиях:

5. Астапович Ю. М. Динамические модели групповых выпрямителей для питания электротехнологических установок/ Н.П. Митяшин, Ю.Б. Томашевский, Ю.М. Астапович, Е.Е. Миргородская// Вопросы электротехнологии. 2013. №1.С. 54-60

6. Астапович Ю.М. Динамика параллельно включенных полупроводниковых источников питания/ Ю.М. Астапович, Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин, A.A. Стаценко // Проблемы управления, обработки и передачи информации (АТМ-2013);сб.тр. III Междунар. науч. конф.: в 2 т. /Саратов: Издательский дом «Райт-Экспо»,2013,- Т.1.- С. 190197.

7. Астапович Ю.М. Передаточные функции многомостовых инверторов/ Ю.М. Астапович, H.H. Максимова, Н.П. Митяшин // Проблемы управления, обработки и передачи информации (АТМ-2013);сб.тр. III Междунар. науч. конф.: в 2 т. /Саратов: Издательский дом «Райт-Экспо»,2013.- Т.1.- С. 198-202.

8. Астапович Ю.М. Управление параллельно работающими силовыми преобразователямиЛО.М. Астапович, Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин, A.A. Стаценко//Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-26: сб. тр. XXVI Междунар. науч. конф.: в 12 т. Н.Новгород,НГТУ.2013. Т. 9. Секция U.C. 286-288

9. Астапович Ю.М. Управление потоками ресурсов в системах энергоснабжения / Ю.М. Астапович, Р.А Билюков., Н.П. Митяшин, Д.Э. Тарасов // Сборник научных трудов по материалам VI Международной научно-практической конференции логистика и экономика ресурсоэнергосбережения в промышленности (МНПК "ЛЭРЭП-6-2012). 11-13 декабря 2012 года. с. 123-124.

10. Астапович Ю.М. Математическая модель системы распределения мощности между параллельными инверторами тока / Ю.М. Астапович, Е.Е. Миргородская, H.H. Максимова, Н.П. Митяшин/ Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-26 /сб. тр. XXVI Междунар. науч. конф.: в 2 ч. Ч. 2. /Ангарск : Ангарск, гос. технол. акад.; Иркутск : Иркут. гос. ун-т, 2013. с. 150-154

11. Программа для расчета передаточной функции автономного инвертора тока. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013615399. Правообладатели Астапович Ю.М., Митяшин Н.П., Радионова М.В., Куликов В.Д., Максимова H.H. Заявка № 2013612800 Дата поступления 3 апреля 2013 года Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 6 июня 2013 г.

1. ПРОБЛЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ МЕЖДУ МОДУЛЯМИ В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ МОДУЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

1.1. Актуальность проблема распределения мощности между модулями в многомодульных преобразовательных комплексах

В ряде технических систем применяется параллельные включения агрегатов, работающих на общую нагрузку. Целью такого включения чаще всего является необходимость увеличение производительности оборудования. Наиболее известным примером такого рода является параллельная работа трансформаторов [60].

Основной проблемой, возникающей в подобных технических ситуациях, является неравномерная нагрузка параллельно включенных агрегатов. Это связанно, как правило, с наличием так называемых "паразитных" параметров агрегатов, которые в обычном одиночном включении не проявляют себя. Обычно эти параметры в формально идентичных устройствах сильно отличаются и при параллельном включении вызывают разбаланс в работе агрегатов.

Для трансформаторов существуют правила их подбора для параллельного включения, соблюдения которых обеспечивает их равномерную нагрузку.

Для других видов оборудования такие условия не сформулированы. Это связанно со значительно более редкими, по сравнению с трансформаторами, параллельными подключениями другого рода агрегатов. Тем не менее, значительное число исследований российских и зарубежных авторов посвящены параллельному включению агрегатов и выработке общих условий, обеспечивающих их равномерную загрузку.

Указанные мероприятия обладают недостатком: они проводятся единовременно, вне времени работы агрегатов и, следовательно, управление

процессом распределения нагрузки в реальном масштабе времени невозможно.

Рассматриваемая проблема актуальна и в преобразовательной технике. Это связано, в частности, с широко применяемым в настоящее время модульным принципом построения преобразователей. Инверторы, выпрямители, преобразователи частоты являются модулями, объединяемыми по выходу параллельно, последовательно или более сложным способом. Формально идентичные, они имеют малые отличия в значениях параметров. В единичном использовании эти отличия не имеют значимого влияния на энергетические и качественные показатели преобразователя, однако при совместном функционировании и они могут приводить к снижению надежности и качества генерируемой электрической энергии.

Другой особенностью рассматриваемой проблемы применительно к силовой электронике является значительная зависимость степени влияния указанных малых разбросов параметров от внешних условий: величины и характера нагрузки, температуры и т.д. Поэтому решение проблемы должно содержать динамическую составляющую, а именно устранение вредных влияний неидентичности силовых модулей должно проводиться автоматически в реальном масштабе времени.

Известно большое число работ, в которых решается задача равномерного распределения нагрузки между параллельными

преобразователями. Наиболее значимые результаты получены в работах В.А. Чванова[12], Г.Г. Адамия [11], С.А. Харитонова и Н.И. Бородина[86,85,84], В.П. Климова[31,32,59,77,], И.И. Артюхова [4-7] и другими отечественными исследователями. Схожие вопросы решались зарубежными авторами [92,89,87,93,91,88,90].

В то же время целесообразно решать более общую задачу: автоматически обеспечивать не только равномерную, но и наперед заданную загрузку модулей. Потребность в таких преобразовательных комплексах может возникнуть, например, при суммировании мощности нескольких

источников возобновляемой энергии (ветровые генераторы, солнечные батареи). Часто они находятся в различных условиях генерации, а в этих случаях различными являются и условия обеспечения оптимальной мощности, отдаваемой каждым из источников.

Поэтому актуальными являются разработка и исследование автоматических систем, решающих задачу распределения в динамическом режиме заданную загрузку модулей многомодульных преобразователей в реальном масштабе времени при изменении нагрузки, параметров питающей сети и параметров самих преобразователей.

1.2 Принципы управления распределением нагрузки между параллельными цепями и агрегатами

1.2.1. Статический принцип способ обеспечения равномерного распределения нагрузки

В настоящее время применяется способ обеспечения равномерного распределения нагрузки, который можно назвать статическим. Смысл этого способа состоит в соблюдении условий равновесия агрегатов, обеспечивающий равномерное распределение. Так для параллельной работы трансформаторов необходимо и достаточно соблюсти следующие условия [1].

Параллельная работа трансформаторов допускается, если: группы соединения обмоток трансформаторов одинаковы; одинаковы напряжения как первичных, так и вторичных обмоток, т. е. коэффициенты трансформации равны или различаются не более чем на ± 0,5 %; напряжения короткого замыкания (КЗ) отличаются не более чем на ± 10 %; произведена фазировка трансформаторов.

Как видно, эти условия обеспечиваются подбором трансформаторов и способом их включения. Эти действия проводятся единовременно, вне

времени работы агрегатов, а управление в реальном масштабе времени невозможно.

Другим примером может служить параллельное или последовательное включение полупроводниковых или вакуумных вентелей. Для этих приборов условием правильного распределения нагрузки является совпадение их статических и динамических характеристик с заданной точностью [23].

В некоторых случаях для балансировки используются буферные элементы, например, малые активные сопротивления в цепях постоянного тока или реактивные элементы (конденсаторы или индуктивности) в цепях переменного тока. Однако это сопряжение с потерями энергии в первом случае и с увеличением нескомпенсированной реактивной мощностью во втором.

1.2.2. Динамические способы распределения нагрузки

Наиболее благоприятная ситуация для организации управления процессом распределения нагрузки возникает тогда, когда сами агрегаты содержат управляющие элементы, основное предназначение которых не связанно непосредственно с решаемой в данной работе проблемой. При этом вознивает возможность использование этих элементов для решения выполняемой задачи - перераспределение потоков энергии или других ресурсов между каналами их передачи.

Такими агрегатами являются, в частности, полупроводниковые преобразователи частоты, собираемые по схеме "управляемое звено постоянного тока - автономный инвертор" (в дальнейшем обозначаемой абревиатурой УЗПТ-АИ). Другим примером является линии низкотемпературной сепарации газоконденсатной смеси, включаемые параллельно между первичным источником газосодержащей субстанции и магистральным трубопроводном очищенного газа. Эти линии содержат в своем составе последовательно соединенные сепараторы и инжекторы. Последние

4 ^ г I < * ' \

являются управляемые звеньями, изменяющими гидравлическое сопротивление линии ("нитки").

В каждом из этих случаев возможно предложить автоматическую систему распределения потоков передаваемых ресурсов (в первом случае -энергии, во втором - газа) между паралелльными "нитками". В этом случае управление распределением может осуществиться в процессе функционнирования оборудования в динамическом режиме.

Преимущества такого способа очевидны: возможность осуществить управление в реальном масштабе времени без остановки основного технологического процесса, отсутствие дополнительных затрат на исполнительные элементы управления, возможность адаптивной реакции системы на изменение условий функционирования оборудования.

Одним из преимуществом такого управления состоит в возможности реализации не только равномерного распределения, но и любого заданного распределения.

Рассмотрим простой агрегат такого автоматического распределения. Пусть имеется п агрегатов, включенных паралелльно на общую нагрузку. Удобно считать, что этими агрегатами являются источники электропитания, а распределяемым ресурсом является электрический ток. Пусть, кроме того ток каждого источника является монотонной функцией некоторой управляющей величены, т.е.:

Л =/(«*) (1.1)

Здесь 1к - ток /с-го агрегата, ак - соответствующая управляющая величина, / - монотонная функция.

Заданное распределение токов определим положительными параметрами/,,^...^, такими что:

П>0; Г1+Г2+"-Гп=1 (1.2)

При этом в установившемся режиме должно выполняться для любых двух токов 1к и /у. условие:

= . (1.3)

7; Г,

Иными словами мы определим пропорции между токами агрегатов, т.е. задали распределение нагрузки между ними.

Реализовать такое распределение теперь можно следующим образом. Снабдим каждый агрегат регулятором, который для определенности будем считать пропорциональным, т.е:

, (1.4)

где сх>} - управляющая переменная ^го регулятора, коэффициент

7-0 1

усилия регулятора, входная величина регулятора, причем

уставкау'-го регулятора 10 высчитывается следующим образом:

и

О

2Х (1.5)

/=1

Для упрощения выкладок функцию / из (1) примем линейной, положив 1} =а + Ьа; .Тогда

Откуда

£1 =(/ 0-а)!Ь-кп.

Следовательно, при достаточно большом значении коэффициента усиления регулятора кп величину £} можно считать близкой к нулю, т.е.

г=\

Таким образом, требуемое условие (1.3) выполняется. Особенностью рассмотренной системы регулирования является то, что уставка регулирования для каждого регулятора изменяется с изменением

общего тока нагрузки, что обеспечивает заданное распределение при любой ее величине. Это является достоинством при работе преобразовательного комплекса в режимах, близких к режиму максимальной нагрузки.

Ниже рассматриваются известные примеры применения рассмотренного метода распределения.

1.3. Примеры реализации общего принципа распределения нагрузки

1.3.1. Распределение нагрузки между группой преобразователей

Рассмотрим преобразовательный комплекс, показанный на рисунке 1.1 [79]. Это устройство получило название «групповой преобразователь частоты» (ГПЧ). Оно впервые реализовывало рассмотренный выше динамический принцип распределения нагрузки между несколькими преобразователями. С некоторыми вариациями ГПЧ использовалось в системах электроснабжения цеховой двигательной нагрузки на повышенных частотах.

Покажем, что он может решать задачу обеспечения параллельной работы инверторов с заданным распределением нагрузки, если преобразователи выполнены по схеме с явным звеном постоянного тока, регулируемым по напряжению. Предполагается, что инверторные части преобразователей могут быть выполнены как по схеме инвертора тока, так и инвертора напряжения.

Особенностью рассматриваемого комплекса состоит в том, что силовые регуляторы постоянного напряжения выполнены в виде выпрямительных полууправляемых мостов (ВПУМ) с совмещенной неуправляемой группой вентилей, на рисунке обозначенные цифрой 1. Это обстоятельство не является принципиальным, как следует из дальнейших рассмотрений.

Инверторы 4, объединенные по выходу, получают питание от соответствующих ВПУМ через Г-образные ЬС-фильтры 3, что обеспечивает требуемый низкий уровень пульсаций напряжения на входах инверторов. Основная роль ВПУМ, помимо выпрямления напряжения промышленной сети, является регулирование выпрямленного напряжения.

Благодаря этому поддерживается требуемое значение напряжения на выходе инверторов. Угол управления тиристоров ВПУМ, обеспечивающий данное значение этого напряжения, имеет общее значение для всех выпрямителей. Это следует из того, что все ВПУМ питаются от общей сети, а инверторы объединены по выходу. Обозначим это значение угла

управления через ос0.

Для реализации заданного распределения мощности между инверторами и, следовательно, потребляемых ими токов, в схему устройства введены датчики 5, измеряющие текущие значения этих токов. Придерживаясь обозначений параграфа 1.2, эти значения/,, в соответствии с

п

формулой (2.5) суммируются блоком 6, после чего сумма умножаются на

коэффициенты у] соответствующими блоками умножения 7. В результате на выходе у-го такого блока формируется уставка то есть та величина

входного тока у'-го инвертора, которая должна потребляться при требуемом распределении нагрузки.

Сравнивающие устройства 8 рассчитывают ошибки распределения

являющиеся входными величинами информационных регуляторов (ИР), на рисунке обозначенных цифрой 2. Название «информационные регуляторы» введено для того, чтобы отличать их от силовых регуляторов (СР), реализованных в данном случае в виде ВПУМ.

Рисунок 1.1 Групповой преобразователь частоты

Назначение блоков ИР состоит в формировании дополнительных составляющих углов управления ВПУМ 8а], обеспечивающих стремление

ошибок к минимуму. Таким образом, значение результирующего угла управления тиристорову-го ВПУМ оказывается равным

ОС; =а0 + да]. (1.5)

Обычно ИР выполняется как пропорционально - интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД - регулятор). В нашем случаем ограничимся пропорциональным регулятором, т.е. положим

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Астапович, Юрий Михайлович, 2013 год

Библиографический список использованной литературы

1. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высш. шк., 1989. 263 с.

2. Алиев P.A., Абдикеев Н.М., Шахназаров М.М. Производственные системы с искусственным интеллектом. М.: Радио и связь. 1990. 264 с.

3. Алферов Н.Г., Мамонтов В.И., Розанов Ю.К. Инверторный модуль для систем гарантированного электропитания // Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. 1981. № 7. С. 13-15.

4. Артюхов И.И., Томашевский Ю.Б., Серветник В.А. Тиристорные преобразователи частоты с перестраиваемой структурой // Вопросы преобразовательной техники и частотного электропривода: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. политехи, ин-т, 1985. С. 47-53.

5. Артюхов И.И., Митяшин Н.П., Серветник В.А. Автономные инверторы тока в системах электропитания Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1992, 152 с.

6. Артюхов И.И., Степанов С.Ф. Сотовая энергетика как стратегическая инновация // Анализ, синтез и управление в сложных системах: сб. научн. трудов. Саратов: СГТУ, 2005. С. 99-101.

7. Артюхов И.И. Динамическая модель группы параллельно работающих генеарторов постоянного тока в адаптивной системе электроснабжения / И. И. Артюхов // Прогрессивные технологии в обучении и производстве : IV Всероссийская конференция / КТИ. - Волгоград, 2006. -С.2.

8. Астапович Ю.М. Автоматическое распределение нагрузки между параллельно работающими агрегатами / Ю.М. Астапович, Н.П. Митяшин, P.A. Билюков, H.A. Калистратов // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 1; URL: http://www.science-education.ru/107-8571 (дата обращения: 12.03.2013).15.01.2013)

9. Астапович Ю.М. Построение передаточных функций автономных инверторов/ Ю.М. Астапович, М.В. Радионова, Н.П. Митяшин // Современные проблемы науки и образования. - 2013. — № 1; URL: http://www.science-education.ru/107-8307 (дата обращения: 07.02.2013).

10. Абгарян К.А. Матричное исчисление с приложениями в теории динамических систем. -М.: Физматлит, 1994. 544 с.

11. АдамияГ.Г. Распределение нагрузок между параллельно работающими инверторами / Г.Г. Адамия, П.Г. Билинкис, В.А. Чванов // Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника, 1971. №1

12. Адамия Г.Г. Принципы построения систем, содержащих параллельно работающие автономные инверторы / Г.Г. Адамия, В.А. Чванов // Материалы семинара по кибернетике. Ч. 1. Динамика систем управления, 1975. С. 22-25.

13. Бромберг П.В. Матричные методы в теории релейного и импульсного регулирования / М. Наука. 1967. 341 с.

14. Белов Г.А. Динамика импульсных преобразователей. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2001. 528 с.

15. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования/ М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1966 г. — 992 с.

16. Васильев A.C., Гуревич С.Г., Иоффе Ю.С. Источники питания электротермических установок. М.: Энергоатомиздат, 1985. 275 с.

17. Веников В.А., Цовьянов А.Н, Худяков В.В. Новые источники реактивной мощности, позволяющие улучшить использование генераторов и синхронных компенсаторов // Вестник электропромышленности, 1957, №12. С. 59-65.

18. Вентильные преобразователи переменной структуры / Тонкаль В.Е., Руденко B.C. Жуйков В.Н. и др. Киев: Наук, думка, 1989. 336 с.

19. Голембиовский Ю.М. Неканонические структуры оперативно перестраиваемых преобразовательных сетей // Техшчна електродинамжа, 1998. Спец. випуск 2. Т1. С.217-220.

20. Голембиовский Ю.М, Митяшин Н.П., Томашевский Ю.Б. Управление качеством электрической энергии в сетях повышенной частоты Техшчна електодинамика, Проблемы сучастно1 електротехники, Частина 5. Кшв, 2002, С. 89-92.

21. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования /Пер. с англ. —М.: Физматгиз, 1963. — 456 с.

22. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. Новосибирск : НГТУ, 2003. 664 с.

23. Капитонов, С. С. О выравнивании напряжений на последовательно распределенных силовых полупроводниковых приборах в состоянии низкой проводимости / Н. Н. Беспалов, С. С. Капитонов // Нелинейный мир. 2011.— Вып. 8.— С. 500-506.

24. Кантер И.И. Статический преобразователь частоты с улучшенной формой кривой напряжения. // "Труды САДИ", 1956, С. 24-29.

25. Кантер И.И., Митяшин Н.П., Яковлев В.Т., Горячев А.Ю. Цифровое моделирование многомостовых преобразователей частоты с двухступенчатой коммутацией. // Применение ЭВМ для анализа и проектирования вентильных преобразователей. Тезисы докладов научно-технического семинара. Саратов, 1977. С. 38-40.

26. Кантер И.И., Митяшин Н.П. Расчёты несимметричных режимов преобразователей частоты с промежуточным звеном постоянного тока методом одного интервала.//Вопросы преобразования и экономии электроэнергии. Приволжское книжное издательство. Саратов, 1974. С57-66.

27. Кантер И.И., Артюхов И.И., Корнев A.M., Томашевский Ю.Б. Многомостовой преобразователь частоты с функционально перестраиваемой структурой // Автоматизация новейших электротехнических процессов в машиностроении на основе применения полупроводниковых преобразователей частоты с целью экономии материальных, трудовых и

энергетических ресурсов: Тез. докл. 5 Всесоюз. науч.- техн. конф. Уфа, 1984. С. 166-168.

28. Кантер И.И., Митяшин Н.П., Артюхов И.И. Система распределения нагрузки между объединенными по выходу преобразователями Применение автоматизированных полупроводниковых преобразователей частоты в машиностроении: Межвуз. научн. сб./Уфа: УАИ, 1984, №13

29. Кантер И.И., Митяшин Н.П., Артюхов И.И. Применение ЭВМ для анализа и проектирования преобразовательных устройств // Учебное пособие. Саратов: СПИ. 1985. 64 с.

30. Кантер И.И., Томашевский Ю.Б., Голембиовский Ю.Б. Система централизованного электроснабжения на базе параллельно работающих преобразователей частоты // Электричество, 1991, № 1.С.39-47.

31. Климов В.П. Организация параллельной работы источников бесперебойного питания переменного тока / В.П. Климов // Практическая силовая электроника, 2008 №2. С. 68 - 72.

32. Климов В.П. Многомодульный принцип построения однофазных источников бесперебойного питания / В. П. Климов, A.B. Кулашова, A.A. Портнов, В.В. Синяков // Практическая силовая электроника, 2003. №9. С. 34 -38.

33. Ковалёв Ф.И. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением / Ф.И. Ковалёв и др. М., "Энергия", 1972.-152с.

34. Куликовский JI. Ф., Мотов В. В. Теоретические основы информационных процессов: Учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматизация и механизация процессов обработки и выдачи

35. Матрицы и вычисления. Воеводин В.В., Кузнецов Ю. А.— М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.— 320 с.

36. Миргородская Е.Е. Нечеткое управление преобразователем частоты / Н.П. Митяшин, Е.Е. Миргородская // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП-2007: материалы IV Междунар. конф. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. С. 39-41.

37. Миргородская Е.Е. Динамические модели автономных инверторов / Н.П. Митяшин, Э.К. Нугаев, Е.Е. Миргородская, A.A. Щербаков // Интернет и инновации: практические вопросы информационного обеспечения инновационной деятельности: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Саратов: СГТУ, 2008. С. 250-251.

38. Миргородская Е.Е. Динамические модели автономных инверторов / Н.П. Митяшин, Э.К. Нугаев, Е.Е. Миргородская, A.A. Щербаков // Интернет и инновации: практические вопросы информационного обеспечения инновационной деятельности: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Саратов: СГТУ, 2008. С. 250-251.

39. Миргородская Е.Е. Дискретные динамические модели автономных инверторов тока с диодно-реакторным компенсатором / Э.К. Нугаев, Н.П.

Митяшин, Е.Е. Миргородская // Анализ, синтез и управление в сложных системах: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2009. С. 4-7.

40. Миргородская Е.Е. Дискретные динамические модели структурно симметричных инверторов / Э.К. Нугаев, Н.П. Митяшин, Е.Е. Миргородская, A.A. Щербаков // Управление сложными системами: сб. науч. ст. Саратов: СГТУ, 2009. С. 3-9.

41. Миргородская Е.Е. Использование структурной симметрии вентильного преобразователя при его моделировании / Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин, Э.К. Нугаев, A.A. Щербаков//Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-22: сб. тр. XXII Междунар. науч. конф.: в 10 т. Псков: ПГПИ, 2009. Т. 8. С. 234-236.

42. Миргородская Е.Е. Адаптивные системы стабилизации напряжения силовых преобразователей / Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин, Э.К. Нугаев//Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009. № 4 (43). Вып. 2. С. 87-89.

43. Миргородская Е.Е. Исследование дискретной модели автономного инвертора тока / Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин // Анализ, синтез и управление в сложных системах: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. С. 20-23.

44. Миргородская Е.Е. Оценка динамических свойств автономных инверторов тока по спектру матрицы дискретной модели / Е.Е. Миргородская // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. С. 68-74.

45. Миргородская Е.Е. Преобразовательный комплекс с управляемой структурой / Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин, Ю.Б. Томашевский, М.В. Радионова//Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-23: сб. тр. XXIII Междунар. науч. конф.: в 12 т. Саратов: СГТУ, 2010. Т. 7. С. 2527.

46. Миргородская Е.Е. Исследование дискретной модели автономного инвертора тока / Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин // Анализ, синтез и управление в сложных системах: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. С. 20-23.

47. Митяшин Н.П., Томашевский Ю.Б., Артюхов И.И., Голембиовский Ю.М. Преобразовательные комплексы повышенной частоты с расщепленной конденсаторной батареей.- Изв. вузов Электромеханика .- №6, 2002, с. 19-25

48. Митяшин Н.П. Исследование автономных инверторов с внутренней системой компенсации реактивной мощности для питания групповой двигательной нагрузки // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов 1981, 273 с.

49. Митяшин Н.П., Корнев А.Н., Лазарев В.И. Вопросы теории автономных инверторов с диодно-дроссельной компенсацией реактивной мощности // Вопросы преобразовательной техники и частотного электропривода: Межвуз. науч. сб. СПИ. 1981. С.97-109.

50. Митяшин Н.П. Исследование автономных инверторов с внутренней системой компенсации реактивной мощности для питания групповой

двигательной нагрузки // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов 1981, 273 с.

51. Митяшин Н.П., Щедриков Л.В., Багаева С.В О симметричных режимах работы многомостовых инверторов тока // Вопросы преобразовательной техники и частотного электропривода: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. политехи, ин-т. 1990. С.56-62.

52. Митяшин Н.П., Томашевский Ю.Б., Голембиовский Ю.М Преобразовательные комплексы с изменяющейся структурой Техшчна електодинамика, Силова електрошка и енергоефективность, Частина 2. Кшв,2002,С.24 -26.

53. Митяшин Н.П., Артюхов И.И, Томашевский Ю.Б. Об абсолютной устойчивости двухмостового инвертора тока с расщепленной батареей коммутирующих конденсаторов Энергетика. Известия высших учебных заведений: Беларусск. политехн.ин-т №5,1990.с.53-56.

54. Митяшин Н.П., Томашевский Ю.Б. Системный анализ гибких электромеханических объектов: Учеб. пособие. Саратов: СГТУ, 2000. 65 с.

55. Митяшин Н.П., Рябов О.Н., Смирнова А.А. Многоуровневое моделирование электромеханических комплексов // Электротехнические комплексы и силовая электроника. Анализ, синтез и управление. Межвуз. науч. сб. СГТУ. 2002. С. 74-83.

56. Митяшин Н.П., Томашевский Ю.Б., Артюхов И.И Адаптивные системы электроснабжения на базе агрегированных преобразователей частоты Проблемы энергетики Изв. вузов, №5-6, 2002, С. 93-103.

57. Митяшин Н.П., Голембиовский Ю.М., Томашевский Ю.Б. Агрегирование автономных инверторов Материалы У1 Международной конференции «Актуальные проблемы электронного машиностроения». АПЗП-2002. Том 1 Новосибирск 2002. С 109-113

58. Митяшин Н. П. Агрегированные преобразовательные комплексы для питания цеховой двигательной нагрузки на частотах, отличных от общепромышленной : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.09.03, 05.09.12 : Саратов, 2003 455 с.

59. Мелешкин В. Параллельное соединение преобразователей постоянного тока / В. Мелешкин, С. Шипаева // Современная электроника, 2010. №7. С. 50-53.

60. Петров Г.Н. Электрические машины. 4.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы.М.-Л., Госэнергоиздат.1956.224 с.

61. Радионова М.В. Непрерывная динамическая модель преобразовательного комплекса на основе инвертора напряжения / Н.П. Митяшин, Ю.Б. Томашевский, М.В. Радионова // Вестник СГТУ. 2011. №4(59) Вып. 1. С. 199-203

62. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники. М.: Энергия, 1979. 392с.

63. Розанов Ю.К. Параллельная работа преобразователей постоянного тока//Электротехника, 1982. №4. С.37-39.

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

65. Сазыкин В.Г. Использование нечетких чисел в задачах электроснабжения // Электричество, №3, 1995, стр. 29-33.

66. Сазыкин В.Г. Расширение и классификация используемых в задачах электроснабжения нечетких чисел// Электричество, №6, 1996, стр. 33-38.

67. Справочник по преобразовательной технике / И.М. Чиженко, П.Д. Андриенко, A.A. Баран, Ю.Ф. Выдолоб и др. Киев: Техшка, 1978. 447 с.

68. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука . 1987. 712 с.

69. Степанов С.Ф., Митяшин Н.П., Артюхов И.И. Многомостовые преобразователи частоты с конденсаторным суммированием выходных сигналов //Вопросы преобразовательной техники и частотного электропривода: Межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. политехи, ин-т, 1983. С.87-92.

70. Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. Пер. с англ., под ред. А.Н. Рабодзея - М.: «Додэка-ХХ1», 2007. 252 с.

71. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. М. Энергия, 1980. 208 с.

72. Томашевский Ю.Б. Гибкие электротехнические комплексы для электроснабжения технологического оборудования: Дисс. на соискание учен, степени д-ра. техн. Наук / Ю.Б. Томашевский - Саратов, 2005. - 299 с.

73. Твердин JI.M., Хоботов Л.П. Исследование электромагнитных процессов при параллельной работе тиристорных преобразователей // Труды МИЭМ, 1972. Вып. 26.

74. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». В 2-х ч. Ч. I. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А. А. Воронова. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1986. 367 с.

75. Худяков В.В., Чванов В.А. Управляемый статический источник реактивной мощности // Электричество. 1969. №1. С. 29-35.

76. Шрайбер Д. Силовые преобразовательные устройства. Пер. с англ. Колпаков А. // Силовая электроника. 2009. №12. - С. 106 - 112.

77. Щербаков Б.Ф. Алгоритм и устройство распределения нагрузок между параллельно работающими инверторами тока / Б.Ф. Щербаков, М.Б. Щербаков // Электроника и информационные технологии, 2009. №2. С.40-43.

78. А.с 1119140 СССР, МКИ Н 02 М 5/27, Н 02 М 7/515. Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное /Кантер И.И., Н.П. Митяшин и др. // Открытия. Изобретения. 1981. №35.

79. А. с. 896724 СССР, МКИ Н 02 М 5/27, Н 02 М 7/515. Групповой преобразователь / И.И. Кантер, И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин и др. // Открытия. Изобретения. 1982. №1.

80. А.с 1001373 СССР, МКИ Н 02 М 5/27, Н 02 М 5/515. Групповой преобразователь частоты / И.И. Кантер, И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин и др. // Открытия. Изобретения.1983. №8.

81. А. с. 1111241 СССР, МКИ Н 02 Р 13/18, Н 02 М 7/515. Групповой преобразователь напряжения / И.И. Кантер, И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин и др. // Открытия. Изобретения. 1984. №32.

82. А.с 1145430 СССР, МКИ Н 02 М 5/27, Н 02 М 5/515. Групповой преобразователь частоты /И.И. Артюхов, Н.П. Митяшин// Открытия. Изобретения. 1984. №38.

83. А.с 1119140 СССР, МКИ Н 02 М 5/27, Н 02 М 7/515. Преобразователь частоты /Артюхов, Н.П. Митяшин// Открытия. Изобретения. 1985. №10.

84. Пат. SU 1310974 С1 МПК Н02М 7/48. Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку / Подъяков Е.А., Бородин Н.И., Иванцов В.В., Харитонов С.А., Семенов Ю.Е., заявлено, 03.05.1985; опубл. 15.05.1987, Бюл. № 18.

85. Пат. RU 2380820 С1 МПК Н02М5/297. Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку / Бородин Н.И., Харитонов С.А. - № 2008118738/09, заявлено, 12.05.2008; опубл. 27.01.2010, Бюл. № 44.

86. Пат. RU 2379812 С1 МПК H02J3/46. Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку / Бородин Н.И., Харитонов С.А - № 2008122120/09, заявлено, 02.06.2008; опубл. 20.01.2010, Бюл. № 34.

87. К. De Brabandere, В. Bolsens, V. den Keybus, etc, "A Voltage and Frequency Droop Control Method for Parallel Inverters," IEEE Tran s. on Power Electronics, vol. 22, pp.l 107 - 1115, July 2007.

88. M. Pascual, G. Garcera, E. Figueres, F. Gonzalez-Espin, "Robust Model-Following Control of Parallel UPS Single - Phase Inverters," IEEE Trans, on Industrial Electronics, vol. 55, pp. 2870 - 2883, Aug 2008.

89. N. Ainsworth, and J. Murphree. Paralleling of 3-phase 4-wire DC-AC Inverters Using Repetitive Control, Power Electronics Conference and Exposition -APEC 2009. pp. 116 - 120, Feb 2009.

90. T. Fang, X. Ruan, L. Xiao, and A. Liu, "An Improved Distributed Control Strategy for Parallel Inverters," Power Electronics Specialists Conference - PESC 2008, pp. 3500 - 3505, Jun. 2008.

91. X. Zhang, H. Zhang, X. Ma, J.M. Guerrero, "Sharing of Active Power Supply and Reactive Power Compensation for Parallel Inverters," Power Electronics Conference and Exposition - APEC 2009. pp. 353 - 357, Feb 2009.

92. Y. Mohamed, E.F. El-Saadany, "Adaptive Decentralized Droop Controller to Preserve Power Sharing Stability of Paralleled Inverters in Distributed Generation Microgrids," IEEE Trans, on Power Electronics, vol. 23, pp. 2806-2816, Nov 2008.

93. H. Ju, M. Ding, J. Su, Y. Du and L. Chang, "Communicationless Parallel Inverters Based on Inductor Current Feedback Control," Applied Power lectronics Conference - APEC 2007 , pp. 1385 - 1389, Feb. - Mar. 2007.