МОДЕЛЬ ЭНЕРГОБЛОКА С АСИНХРОННОЙ СВЯЗЬЮ: Результаты

Ранее было показано, как появилась и чем актуальна тема «Универсальная математическая модель энергоблока с вентильной асинхронной связью». Теперь озвучу значение основных результатов работы.

 

Идея работы

 

Предложена оригинальная модель полупроводникового преобразователя частоты (ППЧ) как асинхронной связи (АС). Эта модель, названная эквивалентным преобразователем частоты (ЭПЧ), представляет различные типы ППЧ в едином виде, обеспечивающем анализ рабочих режимов комплекса без дополнительного анализа внутренних электромагнитных процессов ППЧ. Другими словами, разработана схема замещения вентильной асинхронной связи (ВАС), универсальная для различных вариантов её выполнения, и математическая модель энергоблоков с такой связью в стационарных режимах.

 

Методы исследования

 

Для решения поставленных задач использова­лись:

1) кусочно-припасо­вочный метод анализа электромагнитных процессов в схемах с силовыми по­лупроводниковыми приборами;

2) метод первой гармоники;

3) метод анализа установившихся  режимов трехфазных электрических систем;

4) цифровое моделирование комплекса в среде Simulink (MATLAB) и численные эксперименты с применением программы MathCAD.

 

Основные научные положения и результаты:

 

1) целесообразность представления ППЧ, выполняющего роль асинхронной связи, в виде эквивалентного преобразователя частоты (ЭПЧ), позволяющего анализировать режимы соединяемых им частей энергосистемы традиционными методами расчета стационарных симметричных режимов; как следствие, целесообразность построения математической модели комплекса, содержащего энергоблок с ВАС, на базе ЭПЧ;

2)  математическая модель комплекса, обеспечивающая анализ его рабочих режимов в традиционной для энергосистем форме независимо от типа ППЧ и без дополнительного анализа внутренних электромагнитных процессов в преобразователе;

3) аналитические связи параметров разных типов ВАС с параметрами ЭПЧ, позволяющие переносить результаты анализа режимов комплекса с ЭПЧ на комплекс с заданным типом ППЧ;

4) взаимосвязи между регулируемыми параметрами энергоблока и параметрами режима комплекса с ЭПЧ, обеспечивающие заданные  рабочие режимы;

5) соответствующие взаимосвязи для конкретных вариантов исполнения ВАС.

 

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается:

— аргументированностью принятых допуще­ний и исходных посылок, вытекающих из основ электротехники и силовой электроники;

— корректным применением известных моделей элементов и методов расчета иссле­дуемых цепей;

— проверкой полученных соотношений анализом комплекса c различными типами ППЧ в среде научного моделирования Simulink (приложение для исследования электротехнических систем SimPowerSystems).

 

Научное значение работы

 

1. Разработаны схема замещения и математическая модель ППЧ в рабочих режимах, общие для различных типов преобразователя как связи между асинхронно работающими частями энергосистемы.

2. Создана аналитическая математическая модель комплекса, обеспечивающая анализ его рабочих режимов с учетом функций ППЧ как АС.

3. Установлены взаимосвязи регулируемых параметров энергоблока и параметров режима комплекса с разными типами ВАС в различных рабочих режимах, распределены функции управления этими режимами между регулируемыми параметрами блока и ВАС.

 

Практическое значение  работы

 

1. Созданные в аналитическом виде математические модели ВАС (ЭПЧ) и комплекса позволяют существенно упростить анализ рабочих режимов системы при различных вариантах исполнения ППЧ за счет исключения дополнительного анализа внутренних электромагнитных процессов в преобразователе.

2. Разработана методика анализа рабочих режимов комплекса с позиций, являющихся едиными для разных типов асинхронной связи.

3. Определены значения регулируемых параметров энергоблока (уставки) с различными типами ВАС, обеспечивающие характерные рабочие режимы комплекса.

4. Полученные взаимосвязи регулируемых параметров энергоблока и параметров режима комплекса с различными типами ППЧ в дальнейшем могут служить основой для формирования алгоритмов режимного регулирования таких блоков.

5. В целом, результаты работы представляют высокую ценность в контексте развития как классической, так и альтернативной энергетики, поскольку расширяют возможности по моделированию и анализу режимов систем с силовыми полупроводниковыми преобразователями.

 

Реализация результатов работы

 

1. Результаты работы представлены производственному коллективу производителя турбоблоков с ППЧ на базе преобразователей напряжения. Эти сведения планируется использовать при решении задач по вводу в энергосистему таких и других блоков с ВАС.

 

2. Проведенные исследования внедрены в учебно-методическую работу и стали основой для открытия нового раздела дисциплины «Системы электроэнергетики с силовыми полупроводниковыми преобразователями», входящей в программу обучения студентов по специальностям «Электрические станции», «Электроэнергетические системы и сети», «Релейная защита и автоматизация энергосистем».

 

Апробация работы

 

Основные положения работы и ее отдельные раз­делы доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах:

— IX Симпозиуме «Электротехника 2030 год. Перспективные технологии электроэнергетики» Москва, ВЭИ, 2007;

— XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», Томск, ТПУ, 2007;

— IX международной научно-технической конференции «Проблемы современной электротехники – 2006», Киев, НАН Украины, 2006;

— XII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, МЭИ, 2006;

— Международной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии», Липецк, ЛГТУ, 2006;

— Международной научно-технической конференции «Наука и образование 2006», Мурманск, МГТУ, 2006;

— IV международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», Новочеркасск, Южно-Российский государственный технический университет (НПИ), 2004;

— II международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт», Тобольск, НГАВТ, 2004;

— II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», Тольятти, ТГУ, 2007;

— Всероссийской научно-технической конференции «Технологии управления режимами энергосистем XXI века», Новосибирск, НГТУ, 2006;

— Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность», Томск, ТПУ, 2005;

— IV всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии», Н. Новгород, ННИМЦ «Диалог», 2005;

— Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы электромеханики и электроэнергетики», Н. Новгород, НГТУ, 2005;

— III всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов», Благовещенск, Амурский государственный университет, 2003;

— II всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергосистема: управление, качество, конкуренция», Екатеринбург, УГТУ – УПИ, 2004;

— 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Уфа, УНГТУ, 2003;

— ежегодных научно-технических конференциях ЮУрГУ, 2003 – 2007 гг.

 

Результаты работы «Универсальная математическая модель энергоблока с вентильной асинхронной связью» высоко оценены  и признаны перспективными:

 

1) руководителями производственных служб завода «Уралэлектротяжмаш», перед которыми Филяев К.Ю. выступал с докладом;

 

2) редакторской коллегией одного из ведущих мировых журналов по электротехники «Электричество», опубликовавшем основные результаты работы Филяева К.Ю.  в статье «Универсальная математическая модель системы с вентильными асинхронными связями»;

3) комиссией, заслушавшей доклад Филяева К.Ю. на предварительной защите кандидатской диссертации 3 июля 2007 года на кафедре «Электрические станции, сети и системы» ЮУpГУ и представившей данную работу к защите по специальностям 05.09.03 («Электротехнические комплексы и системы») и 05.09.12 («Силовая электроника»).

 

Всего по представленному исследованию опубликована 21 печатная работа, в том числе 5 в реферируемых изданиях ВАК.

 

>>> МОДЕЛЬ ЭНЕРГОБЛОКА С АСИНХРОННОЙ СВЯЗЬЮ: Актуальность

>>> Список научных публикаций Филяева К.Ю.