Удосконалення пристроїв компенсації реактивної потужності та методів управління ними

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.09.03 «Електротехнічні комплекси та системи». Національний університет біоресурсів і природокористування України. Київ, 2021. У дисертації показано можливість зниження встановленої потужності автономного інвертора напруги, на базі якого виконана активна частина гібридного компенсатора реактивної потужності, за рахунок розроблення нових методик розрахунку ємності батареї конденсаторів. При цьому потужність активної частини складає не більше 20 % від потужності компенсатора в цілому. Розроблено підходи до визначення ємностей ступенів, що дозволяють значно скоротити кількість конденсаторів у складі батареї. З метою уникнення проблем, що виникають при роботі батареї конденсаторів в умовах несинусоїдної напруги, розроблено системи керування, що дозволяють гнучко обирати режим роботи гібридного компенсатора: 1) виконання завдання компенсації реактивної потужності, при цьому струм компенсатора носить синусоїдний характер, отже, забезпечується «ізоляція» батареї конденсаторів від вищих гармонік; 2) в обмеженому обсязі додатково виконуються функції активного фільтру для компенсації неактивних складових, при цьому не допускається виникнення перенапруг та перевищення допустимих струмів на батареї конденсаторів. Проведено аналіз роботи активного фільтру з запропонованими системами управління при чотири- та трипровідному підключенні до мережі, який підтвердив їх ефективність. Розроблено системи керування для трансформаторного підключення гібридного компенсатора до мережі, що дозволяє використовувати стандартні трививідні батареї у складі компенсатора. Розроблено систему керування для двофазного трансформаторного підключення, що дозволяє поліпшити техніко-економічні та масо-габаритні показники пристрою. Розроблено спосіб стабілізації напруги ланки постійного струму, що дозволяє зменшити час перехідного процесу при стрибкоподібній зміні потужності навантаження до двох періодів напруги мережі і мінімізувати ємність конденсаторів ланки постійного струму активного компенсатора. Крім того запропоновано адаптивну модифіковану систему управління регулятором, яка перераховує величину індуктивності інтерфейсного фільтру у режимі реального часу, тим самим підтримуючи постійну середню частоту перемикання ключів інвертора. Ефективність роботи запропонованих алгоритмів перевірено та доведено за допомогою математичного та імітаційного моделювання та на експериментальному зразку