Влияние несинусоидальных режимов роботы электрических сетей на процессы электропотребления

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.02 – электрические станции, сети и системы. – Национальный технический университет – "Харьковский политехнический институт", Харьков 2016. Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи влияния несинусоидальных режимов работы электрических сетей на процессы электропотребления в точке подключения неидеальной (несимметричной и нелинейной) нагрузки к сети с несимметричным и несинусоидальным напряжением. На основе теоретических исследований, использующих единый векторный подход, получена векторная математическая модель несинусоидальных и несимметричных энергетических режимов в четырехпроводной системе. Векторный подход использует два дополняющих друг друга метода: временной и спектральный метод. Временной подход использует понятия классической скалярной и новой векторной мгновенной мощности. Подход позволяет корректно классифицировать текущие установившиеся энергетические режимы в точке подключения неидеальной (несимметричной и нелинейной) нагрузки к четырехпроводной сети. Спектральный подход применяет комплексный ряд Фурье к трехфазным процессам тока и напряжения. Подход использует классические понятия скалярных интегральных мощностей (активная мощность и реактивная мощность) и позволяет получить новые интегральные векторные мощности (мощности небаланса, пульсаций). Спектральный подход применен для установления связей между мгновенными и интегральными мощностями и позволяет качественно и количественно анализировать несбалансированный и неуравновешенный режимы электроснабжения. Предложено ортогональное разложение полного несинусоидального тока на четыре составляющие: общую компоненту высших гармоник и 3 компоненты основной частоты – активный, реактивный и несбалансированный токи. Для уточенной модели показана эквивалентность ортогонального разложения полного тока, квадратичного разложения потерь и уравнения интегральных мощностей. Методом визуального программирования Simulink реализована имитационная модель несинусоидального энергетического режима в пакете Matlab. Проведенное моделирование подтвердило правильность теоретических исследований.

Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, networks and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. The thesis is dedicated to solution of the important scientific and technical problem of influence of the non-sinusoidal regimes of electric networks operation on the processes of power consumption at the point of connection of a non-ideal (asymmetrical and nonlinear) load to the network with asymmetrical and non-sinusoidal voltage. Based on theoretical studies using a common vector approach, a vector mathematical model of non-sinusoidal and asymmetrical power regimes in a four-phase system has been obtained. The vector approach uses two complementary methods: time and spectral. Time approach uses concepts of the classical scalar and a new vector instant power. The spectral approach uses complex Fourier series for three-phase current and voltage processes. The approach uses the classical notions of scalar integral powers (active power and reactive power) and provides obtaining new integrated vector powers (power of unbalance, power of pulsations). It was shown on an example of activereactive nonsymmetrical linear load how the proposed mathematical model allows refining and detailing the decomposition of full power of the IEEE Standard 1459 non-sinusoidal mode. Imitating model of non-sinusoidal power regime was implemented with the help of visual programming method Simulink in the software package Matlab. Carried simulations have confirmed the correctness of theoretical research.