Енергоефективність інтелектуальних систем електропостачання з напівпровідниковими перетворювачами електроенергії

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. В дисертаційній роботі розвинена сучасна теорія миттєвих активної і реактивної потужностей, що знайшла нове застосування при розробці методів розрахунку потужності втрат в трифазній СЕ, яка функціонує за принципами Smart Grid і містить енергозберігаючі напівпровідникові перетворювачі і накопичувачі енергії, здатні підтримувати в системі двоспрямований енергетичний потік. Отримані результати у сукупності є теоретичними узагальненнями і новим вирішенням важливої науково-прикладної проблеми – підвищення енергетичної ефективності систем електропостачання засобами силової електроніки. Підвищено точність розрахункових методів вибору параметрів силового активного фільтру і активного випрямляча – джерела напруги. Вирішено проблему обґрунтування критерію мінімізації енергетичних втрат і сформульовано теорему про мінімум втрат енергії в трифазних СЕ. Одержано універсальне розрахункове співвідношення, що дозволяє представити потужність втрат трифазної СЕ, як суму складових, кожна з яких обумовлена особливостями електромагнітних процесів. Обґрунтовано концепцію представлення сумарної потужності втрат через систему складових, що заснована на використанні p-q-r теорії миттєвої активної і реактивної потужностей. Отримані розрахункові співвідношення для визначення коефіцієнтів несиметрії струму за зворотної і за нульової послідовностями через складові потужності втрат в pqr координатах. Запропоновано метод визначення показників енергетичної ефективності СЕ з двоспрямованим енергетичним потоком, що заснований на використанні понять потоку енергії і втрат енергії. Ґрунтуючись на положеннях p-q-r теорії миттєвої активної і реактивної потужностей розроблено спосіб вимірювання складових сумарної потужності втрат енергії в трифазних СЕ. Всі теоретичні результати, отримані в дисертаційній роботі, перевірено на створених комп'ютерних моделях енергозберігаючих перетворювачів.

Thesis for a Doctor’s degree in Engineering Science by specialty 05.09.03 – Electrical Engineering Complexes and Systems. National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. The dissertation is developed to the modern theory of instantaneous active and reactive power for calculating losses power in Smart Grid three-phase energy supply system (ESS). The accuracy of calculation methods for selecting parameters of the power active filter and voltage-source active rectifier has been increased. An issue criteria substantiation to minimize energy losses and the theorem of minimum energy losses in the threephase ESS has been formulated. New universal ratio that can provide losses power of three-phase ESS as the sum of components, each of which is due to the peculiarities of electromagnetic processes is obtained. The concept of presenting the total losses power through the component that is based on the p-q-r theory of instantaneous active and reactive power is proved. The ratios for determine the asymmetry coefficients to the reverse current and the zero sequence components through losses power in pqr coordinates are obtained. Based on provisions of p-q-r theory of instantaneous active and reactive power the method of measuring components of total losses power in three-phase ESS have been developed. All the theoretical results, obtained in the thesis, in energy-saving converters computer models have been tested.