А.П. Калінов

УДК 62-521:62-868:62-531.7
С. 74-81
Мова Укр.
Бібл. 19 назв.

АНАЛІЗ РЕЖИМІВ РОБОТИ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ У ЧАСТОТНІЙ ОБЛАСТІ

А.П. Калінов, М.С. Малякова, В.О. Мельников
Запропоновано метод удосконалення аналізу в аналітичному вигляді енергетичних характеристик електричних кіл з напівпровідниковими перетворювачами із застосуванням одиничної комутаційної функції шляхом реалізації в частотній області за рахунок використання алгоритму дискретної згортки. Перевірка запропонованого методу здійснювалась на прикладі електричної схеми з керованим ключовим регулятором напруги,
синусоїдною напругою живлення та активно-індуктивним навантаженням. У рамках запропонованого методу для можливості визначення енергетичних характеристик досліджуваної електричної схеми комутаційна функція була надана в частотній області у вигляді масивів косинусної та синусної складових. Наступним етапом було отримання напруги навантаження як дискретної згортки у частотній області гармонійних складових комутаційної функції та напруги живлення. На основі масивів гармонійних складових визначеної напруги навантаження та виразів для повного опору навантаження були визначені гармонійні складові струму. Дискретна згортка масивів струму та напруги на навантаженні дозволила визначити частотні складові миттєвої потужності на навантаженні, отримання яких дозволить визначити енергетичні характеристики досліджуваної електричної схеми. Перевірка правильності визначених у частотній області аналітичних виразів комутаційної функції, напруги, струму та потужності навантаження здійснювалась за рахунок співставлення кривих, побудованих на основі отриманих аналітичних виразів, із кривими, побудованими за оберненим перетворенням Фур’є, – результатів операцій над електричними сигналами в частотній області. Показано, що метод аналізу електричних кіл із напівпровідниковими пристроями з використанням комутаційної функції, реалізований у частотній області із застосуванням алгоритму дискретної згортки, дозволяє значно скоротити витрати часу на проведення аналізу, спростити реалізацію аналітичних розрахунків та досягти їх автоматизації й отримання прогнозованого
результату.
Ключові слова: напівпровідниковий перетворювач, аналітичний аналіз, частотна область, перетворення Фур’є.

УДК 621.314
С. 105-115
Мова Укр.
Бібл. 24 назв.

АНАЛІЗ У ЧАСТОТНІЙ ОБЛАСТІ РОБОТИ СИСТЕМ КОМПЕНСАЦІЇ СКЛАДОВИХ ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ

М. С. Малякова, А. П. Калінов
Проведено аналітичне дослідження в частотній області процесів компенсації у системі електропостачання з нелінійним та несиметричним навантаженням з використанням крос-векторної теорії миттєвої потужності. Формування величин, необхідних для аналізу компенсаційних процесів, здійснювалось із використанням автоматизованого методу формування частотних складових електричних величин, що базується на алгоритмі дискретної згортки. У результаті проведених розрахунків були отримані складові миттєвої активної й реактивної потужності, середньоквадратичні значення їх змінних складових у функції гармонічних складових струму, коефіцієнтів амплітудної та фазової несиметрії. Аналіз отриманих аналітичних залежностей вказує на те, що рівень змінних складових потужностей при амплітудно-несиметричних струмах навантаження нелінійно залежить від рівня несиметрії, а середньоквадратичні значення миттєвої активної й реактивної потужності не залежать від кута зсуву фаз струму. У випадку фазової несиметрії середньоквадратичні значення миттєвої активної й реактивної потужностей нелінійно залежать від кута несиметрії та не залежать від кута зсуву фаз струму. Показано, що після компенсації амплітудної несиметрії відбувається симетрування амплітуди сигналів струмів, тобто амплітуди струмів усереднюються. Отримані аналітичні залежності компенсаційних струмів дозволяють визначити завантаження силових ключів фаз силового активного фільтра й здійснити правильний його вибір за струмом найбільш перевантажених ключів інвертора. Отримані аналітичні вирази компенсаційного струму підтверджуються побудовою кривих скомпенсованого струму. Для чисельного аналізу впливу компенсації тих чи інших складових миттєвих потужностей було розраховано потужність втрат і коефіцієнт корисної дії мережі до та після компенсації небажаних складових миттєвих потужностей.
Ключові слова: компенсація,теорія миттєвої потужності, крос-векторна теорія, аналітичний аналіз, частотна область.

УДК 62-503.56

КОРЕКЦІЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПРИВОДА З ВЕКТОРНИМ КЕРУВАННЯМ ПРИ НЕСИМЕТРІЇ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГУНА

В. О. Мельников, А. П. Калінов, І. М. Кочуров

Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

вул. Першотравнева, 20, м. Кременчук, 39600, Україна. E-mail: melnykow@gmail.com

Робота асинхронного двигуна з електричною чи магнітною несиметрією обмоток статора призводить до нерівномірного розподілу втрат у міді статора за фазами двигуна та появи змінних складових електромагнітного моменту та споживаної потужності. Такі режими роботи можуть бути значними як для двигуна, так і для робочого механізму в цілому, оскільки з’являються незгасаючі коливання моменту й швидкості двигуна та збільшуються гріючі втрати в окремих фазах статора. У роботі показана можливість компенсації впливу несиметрії обмоток статора на динамічні та енергетичні характеристики систем електропривода з векторним керуванням. Надано структури систем керування асинхронними двигунами, що залежно від обраного параметру дозволяють компенсувати чи змінну складову електромагнітного моменту, чи змінну складову споживаної активної потужності. Показано, що при роботі запропонованих систем керування спостерігається зменшення теплового навантаження окремих фаз двигуна, проте кращі результати показує система векторного керування з компенсацією змінної складової споживаної потужності.

Ключові слова: асинхронний двигун, векторне керування, несиметрія статора, компенсація.

 

УДК 621.314

АНАЛИЗ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ РАБОТЫ СИСТЕМ КОМПЕНСАЦИИ
НЕАКТИВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

М. С. Малякова, А. П. Калинов

Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского

ул. Первомайская, 20, г. Кременчуг, 39600, Украина. Е-mail: mariia.maliakova@gmail.com, andrii.kalinov@gmail.com

Исследовались процессы компенсации переменных составляющих мгновенной мощности системы электроснабжения при нелинейной и несимметричной нагрузке. Получение переменных, необходимых для анализа в частотной области, осуществлялось с использованием метода автоматизированного формирования составляющих электрических величин, основанного на алгоритме дискретной свертки. В результате проведенных расчетов были получены составляющие мгновенной активной и реактивной мощности, среднеквадратические значения их переменных составляющих в функции гармонических составляющих напряжения, тока, коэффициентов амплитудной и угловой несимметрии. Эти выражения могут быть использованы для расчета параметров и установленной мощности силового активного фильтра. В частотной области были получены аналитические выражения для компенсационных токов в функции гармоник тока сети и коэффициентов амплитудной и угловой несимметрии. Подстановка в полученные аналитические выражения численных значений с последующим переходом во временную область подтвердили правильность полученных результатов и эффективность проведения компенсации. Проведенное аналитическое исследование процессов компенсации в системах электроснабжения с использованием анализа составляющих мгновенных мощностей в частотной области позволило определить подходы к усовершенствованию методов компенсации неактивных составляющих мгновенной мощности путем сепарирования высших гармонических составляющих напряжения питания.

Ключевые слова: компенсация неактивных составляющих, теория мгновенной мощности, аналитический анализ, частотная область. 

А. П. Калінов, М. С. Малякова,

Аналіз режимів роботи напівпровідникових перетворювачів у частотній області

Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць XІІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук
08–09 квітня 2015. – Кременчук: КрНУ, 2015. – С. 27–28.

В роботі представлено метод удосконалення аналізу в аналітичному вигляді енергетичних характеристик електричних кіл з ключовим регулятором із застосуванням одиничної комутаційної функції шляхом реалізації у частотній області за рахунок використання алгоритму дискретної згортки. Перевірка запропонованого методу здійснювалась на прикладі електричної схеми з керованим ключовим регулятором напруги, синусоїдною напругою живлення та активно-індуктивним навантаженням. Перевірка правильності визначених у частотній області аналітичних виразів комутаційної функції, напруги, струму та потужності навантаження здійснювалась за рахунок співставлення кривих, побудованих на основі отриманих аналітичних виразів, із кривими, побудованими за оберненим перетворенням Фур’є результатів операцій над  електричними сигналами у частотній області.

В. О. Мельников, А. П. Калінов

Втрати енергії в силових ключах частотно-керованого електропривода при несиметрії обмоток асинхронного двигуна

Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць XІІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук
08–09 квітня 2015. – Кременчук: КрНУ, 2015. – С. 47–48.

В роботі проведено дослідження впливу несиметрії обмоток статора асинхронного двигуна на втрати енергії в силових напівпровідникових ключах перетворювача частоти. Показано, що, як при скалярному, так і векторному керуванні, суттєво збільшуються втрати в ключах автономного інвертора напруги, що в свою чергу призводить до погіршення їх теплового стану.

В. О. Мельников, А. П. Калінов

Налагодження системи векторного керування асинхронним двигуном при регулюванні періодичних сигналів

Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць XІІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук
08–09 квітня 2015. – Кременчук: КрНУ, 2015. – С. 97–98.

В роботі показано можливість використання класичних підходів синтезу регуляторів системи векторного керування для задачі регулювання періодичних сигналів. Показано, що похибки регулювання за амплітудою та фазою сигналів в замкнених контурах регулювання струму та потокозчеплення залежать від частоти модуляції силових ключів автономного інвертора напруги.

А. П. Калінов, Д. Г. Мамчур, М. С. Малякова, Є. О. Єременко

Аналіз складових миттєвої потужності для діагностики ушкоджень асинхронних двигунів

Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць XІІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук
08–09 квітня 2015. – Кременчук: КрНУ, 2015. – С. 146–147.

Для розширення можливостей методу діагностики ушкоджень асинхронних двигунів за спектрами миттєвої потужності запропоновано використовувати не тільки миттєву активну, а й миттєву реактивну потужність та миттєву потужність, що замикається через нульовий дріт. Сукупний аналіз спектрального складу миттєвої активної і миттєвої реактивної  потужностей дозволяє ідентифікувати несиметрію мережі живлення, яка співпадає за частотою з несиметрією навантаження.

М. С. Малякова, А. П. Калинов

Экспериментальная проверка метода малого параметра в частотной области для анализа нелинейных электрических цепей

Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць XІІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук
08–09 квітня 2015. – Кременчук: КрНУ, 2015. – С. 160–161.

Для аналитического анализа электрических цепей с диодом использован метод малого параметра, реализованный в частотной области. Представление нелинейной характеристики диода было осуществлено методом численной аппроксимации. Экспериментальная проверка определения тока в цепи с диодом подтверждают адекватность предложенного аналитического метода и достаточную точность численного расчета.

М. С. Малякова, А. П. Калинов

Аналіз процесів компенсації неактивних складових потужності при несиметричному навантаженні мереж електропостачання у частотній області

Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць XІІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук
08–09 квітня 2015. – Кременчук: КрНУ, 2015. – С. 170–171.

В роботі представлено аналітичне дослідження процесів компенсації систем електропостачання з використанням крос-векторної теорії у частотній області. Досліджено компенсаційні процеси для випадків амплітудної та кутової несиметрії струмів навантаження. Проведені аналітичні дослідження дозволили отримати аналітичні залежності компенсаційних струмів та струмів у мережі до та після компенсації у функції коефіцієнтів несиметрії.