Моделирование установившихся режимов в сетях с импульсными преобразователями

Одной из причин, вызывающих ухудшение качества электроэнергии, является рост нелинейных нагрузок. В первую очередь такими нагрузками являются импульсные источники питания, работающие на частотах переключения от десятков до сотен килогерц. Они используются в источниках вторичного электропитания технологических установок, систем телекоммуникаций, компьютеров, бытовой техники и т.п.

Существенный недостаток импульсных преобразователей заключается в том, что они являются источниками высокочастотных помех, возникающих в процессе переключения. Такие помехи представляют в виде суммы гармоник с частотами, кратными частоте сети. Высокий уровень содержания гармоник отрицательно влияет на эффективность работы промышленного электрооборудования, бытовых приборов, вычислительной техники, приводит к увеличению потерь электроэнергии. Поэтому развитие методов анализа электрических цепей с импульсными преобразователями представляет важную и актуальную задачу.

В докладе рассмотрен общий метод анализа установившихся режимов в электрических цепях с периодически коммутируемыми элементами, основанный на многочастотном усреднении переменных цепи. Такими элементами могут быть импульсные преобразователи, управляемые и неуправляемые выпрямители и т.д.

Особенности предлагаемого метода заключаются в следующем.

1. Коммутируемые элементы представляются непрерывными моделями, содержащими зависимые источники напряжения и тока.
2. Используется спектральное представление переменных цепи, а также законов управления коммутируемых элементов.
3. Уравнения цепи формируются в частотной области. Это позволяет упростить анализ за счет исключения этапа формирования дифференциальных уравнений.

Модель коммутируемого элемента представляется многополюсником, переменные на внешних зажимах которого, связаны компонентными уравнениями

Переменные цепи (токи и напряжения, а также законы управления коммутируемых элементов) являются периодическими функциями времени. Они могут быть представлены рядом Фурье.

При выводе компонентных уравнений для коммутируемых элементов учтем, что умножению функций времени соответствует свертка их спектров.

В докладе рассмотрены вопросы формирования математических моделей сетей с импульсными преобразователями. В качестве общего метода анализа предложено использовать уравнения в смешанном координатном базисе узловых напряжений и токов коммутируемых элементов. Преимущество предлагаемого подхода заключается в том, что он применим для расчета цепей различной конфигурации. Алгоритм формирования уравнений в смешанном координатном базисе легко формализуется.

Приведены примеры анализа гармонического состава колебаний в сетях с импульсными преобразователями.

Дата публикации: 11.12.2011

Похожие записи:

• Особенности передачи технологическом информации по силовым высоковольтным линиям
• Диагностика электроэнергетического оборудования с помощью анализа регистрируемого электромагнитного излучения
• О влиянии солнечных бурь на надежность энергосистем
• Надзор за качеством выполнения работ (оказания услуг), включая изготовление оборудования, поставляемого на объекты энергетики — эффективный способ повышения уровня безопасности объектов энергетики
• Макродиагностика как средство планирования оптимальных объемов ремонтов и модернизации оборудования энергопредприятия
• Определение оптимальной компенсации реактивной мощности в системах распределения электрической энергии