Аннотация: Рассмотрено влияние дискретности управления на работу полупроводниковых регуляторов мощности, применяемых в распределительных сетях для симметрирования режима работы и компенсации реактивной мощности. Представлены аналитические выражения для расчета параметров силовой части регуляторов мощности при двух топологиях. Выполнен анализ диапазона необходимых параметров силовой части при их непрерывном управлении, показывающий необходимость ограничений с учетом практической реализации и дискретности регулирования. Предложен способ оценки эффективности регулятора мощности при дискретном управлении его параметрами. Проведён анализ влияния дискретности задания параметров на эффективность работы двух схем регуляторов мощности. Рассмотрены разные методы расчёта дискретных значений параметров силовой части регуляторов мощности. Показано влияние методов расчёта параметров силовых схем на эффективность работы регуляторов мощности и количество итераций, необходимых для расчёта их дискретных значений.

Аннотация: Низкоскоростные электрические машины с высоким удельным моментом востребованы во многих областях техники, где важны массогабаритные показатели. Традиционно там применяются электрические машины с постоянными магнитами, которые, однако, характеризуются высокой стоимостью и малым диапазоном регулирования частоты вращения. В связи с этим актуальным направлением исследований является повышение удельного момента электрических машин с реактивной природой электромагнитного момента. Одним из способов достижения высоких удельных характеристик таких машин является использование специальной топологии магнитной системы, тесно интегрированной с механической передачей – электрических машин с катящимся ротором. Для эффективного функционирования такие машины должны развивать большую силу радиального притяжения, поэтому в них применяются специальные типы обмоток. Известны несколько вариантов схем исполнения обмоток, однако отсутствуют данные по сравнению их между собой. Для корректного сравнения в статье выполнена многомерная параметрическая оптимизация четырёх вариантов магнитных систем с различными схемами обмоток по критерию максимизации момента. В результате рассчитан удельный момент для каждого варианта магнитных систем. Полученные результаты позволили сделать выводы об эффективности каждой из схем обмоток; это результаты могут быть использованы при проектировании электрических машин с катящимся ротором.

Аннотация: Представлен подход к построению систем управления полупроводниковыми регуляторами мощности для распределительных сетей с целью симметрирования режимов работы сети и компенсации реактивной мощности. Сформулированы основные функции, которые должны реализовать системы управления полупроводниковыми регуляторами мощности. Представлена обобщённая структура системы управления, применимая для широкого класса схемотехнических решений полупроводниковых регуляторов мощности. Предложен обобщённый алгоритм работы системы управления. Представлен пример реализации аппаратно-программного комплекса системы управления для одной из схем полупроводникового регулятора мощности. Приведены результаты экспериментальных исследований работы системы управления в автоматическом режиме макетного образца одной из схем полупроводникового регулятора мощности, показывающие симметрирование активной мощности в сети при динамически изменяющейся нагрузке.

Аннотация: В статье рассматриваются подходы к созданию системы мониторинга электроустановок зданий, позволяющей разрабатывать меры по снижению потерь при распределении электроэнергии внутри здания. Для качественной работы системы важно обеспечивать точность измерений, достаточную для исключения ошибок в решениях, принимаемых на базе анализа данных. Проведен анализ используемого оборудования с точки зрения точности измерений параметров. Разработаны математические модели позволяющие оценить влияние точности средств измерения на качество получаемых данных.

Аннотация: Изложены результаты экспериментов по исследованию частичных разрядов в изоляции кабельных линий при несинусоидальном напряжении. При несинусоидальности примерно 10 % моделировалась работа электрической сети в нормальном режиме, а при несинусоидальности около 80 % и гармониках в области частот 2–4 кГц моделировались волны перенапряжения. При несинусоидальности статистически показано, что основным фактором развития частичных разрядов является разность между амплитудой приложенного напряжения и пороговым напряжением возникновения частичных разрядов, а их мощность слабо зависит от гармонического состава напряжения. Показано, что наибольшее отклонение от линейного закона при увеличении приложенного напряжения наблюдается для мощности частичных разрядов, поэтому эту зависимость наиболее целесообразно использовать при анализе состояния кабельных линий по уровню частичных разрядов. Экспериментально и путем имитационного моделирования показано, что при несинусоидальности 80 % и гармониках в области частот 2–4 кГц количество и мощность частичных разрядов за период основной гармоники существенно возрастают. В этом случае амплитуды гармоники уже хватает для перезарядки дефекта и именно гармоника становится определяющей при формировании частичных разрядов.

Аннотация: Дисбаланс напряжения нейтральной точки (НТ) звена постоянного тока является одним из неотъемлемых ограничений при применении трехуровневых автономных инверторов напряжения с фиксированной нейтральной точкой в системах электроприводов. Для обеспечения баланса напряжения НТ в допустимых пределах предложен алгоритм управления на базе пространственно-векторной ШИМ с семиступенчатой последовательностью переключений (ПП), позволяющий по сравнению с известными методами управления существенно улучшить баланс напряжения НТ за счет регулирования коэффициента заполнения распределенных базовых векторов на каждом периоде ШИМ на основе фазных токов нагрузки. Алгоритм также устраняет дисбаланс напряжения НТ, вызванный внешними причинами, например, несимметрией конденсаторов постоянного тока или трехфазной нагрузки и других факторов за счет сигнала обратной связи по отклонению напряжений двух конденсаторов звена постоянного тока. Приведена система расчета длительностей включения базовых векторов в семиступенчатой ПП. Эффективность предлагаемого алгоритма подтверждена на основе компьютерного моделирования в среде MATLAB Simulink. Предложенный алгоритм в 1,86 раза снижает среднее значение максимальной относительной ошибки напряжения НТ во всем диапазоне изменения коэффициента модуляции по сравнению с известным способом баланса напряжения НТ на основе сигнала обратной связи по отклонению напряжений двух конденсаторов звена постоянного тока. Это позволяет эффективно сбалансировать напряжение НТ и, как следствие, улучшить эксплуатационную надежность инвертора.

Аннотация: Рассматриваются уравнения математической физики, являющиеся решением уравнения Лапласа в частных производных методом разделения переменных для полых цилиндров конечной длины, в качестве основы аналитической модели электрических машин. Ярмо и зубцовый слой сердечника статора представлены в модели двумя вложенными цилиндрами, а торцовая зона сердечника – несколькими цилиндрами, состыкованными между собой и с внутренним вложенным цилиндром. Неизвестные постоянные метода разделения переменных находятся из граничных условий электромагнитного поля: скалярные магнитные потенциалы и координатные составляющие магнитной индукции не претерпевают скачка (разрыва). Анализируется магнитное поле, вызванное магнитодвижущей силой (МДС) обмотки статора, в самом сердечнике и вне его – в зоне лобовых частей обмотки. Показано, что известная формула для МДС обмотки в активной части воздушного зазора может использоваться и для определения МДС лобовых проводников. Вычисляется потокосцепление лобовых частей катушки и на его основе индуктивность лобового рассеяния всей обмотки. Справедливость исходных аналитических подходов для решения названной проблемы продиктована использованием трёхмерных уравнений математической физики в цилиндрической системе координат для электрических машин, преобладающее большинство которых имеют активную зону цилиндрической конструкции. Полученное численное значение этого параметра для вентильного двигателя мощностью 150 кВт достаточно близко к расчётному, найденному по известной полуэмпирической формуле, применяемой в практике проектирования электрических машин.

Аннотация: Современные распределительные сети характеризуются ростом электрических нагрузок, изменяющихся как по фазам, так и во времени. Динамические изменения режимов работы фаз нагрузок негативно сказываются на эффективности и пропускной способности распределительных сетей. Применение доступных на сегодняшний день подходов и технологий управления режимами работы сетей позволяет эффективно бороться с этими негативными явлениями. Практическая реализация таких подходов основывается на использовании различных устройств, автоматически воздействующих на режимы работы распределительной сети с учетом режимов работы фаз нагрузки. Выбор наиболее эффективного решения зависит от многих факторов. К их числу относятся: физические параметры распределительной сети и характер нагрузок, цели и задачи управления режимами работы сети, функционал и технико-экономические показатели устройств управления. На начальных этапах оценки технологий важно иметь подход, позволяющий выявлять их различие при решении поставленных задач. В качестве такого подхода предлагается проведение расчетов режимов работы распределительных сетей с помощью математических моделей устройств в среде MATLAB Simulink. Представлены результаты расчетов режимов работы трехпроводной и четырехпроводной распределительных сетей при заданных параметрах фаз сетей и нагрузки. На рассматриваемом примере проведен анализ влияния различных технологий управления на режимы работы распределительной сети. В числе таких технологий рассмотрены: компенсация токов нулевой последовательности, компенсация реактивной мощности, симметрирование мощностей по фазам, симметрирование с одновременной компенсацией реактивной мощности в фазах распределительной сети. Приведена краткая информация об устройствах, реализующих рассматриваемые технологии.

Аннотация: Рассмотрен полупроводниковый регулятора реактивной мощности, характеризующийся высоким качеством регулирования реактивного тока и высокими техникоэкономическими показателями. Показаны преимущества использования в составе компенсаторов реактивной мощности коммутаторов на основе тиристорных ключей. Представлена технология построения полупроводниковых регуляторов реактивной мощности, основанная на управлении в режиме реального времени величиной эквивалентного реактивного элемента. В качестве одной из наиболее оптимальных реализаций силовой схемы рассмотрено применение «бинарной» тиристорнопереключаемой конденсаторной группы. Предложены алгоритмы активно-адаптивного управления и поддержания высокого качества тока и напряжения в сети, в том числе при переключениях ступеней регулирования реактивного тока. Рассмотрена структурная блоксхема системы управления устройством, обеспечивающая автоматическое поддержание оптимальных режимов работы сетей за счет актуализации параметров цифровых математических двойников сетей и подбора наилучшего режима работы полупроводникового регулятора реактивной мощности. Показаны функциональные возможности устройства, позволяющие интегрировать его в состав современных активноадаптивных электрических сетей и цифровых подстанций. Представлены результаты эксплуатации опытно-промышленных образцов, подтверждающие эффективность предложенных технических решений. Отмечены возможности масштабирования технологии в широких диапазонах классов напряжений и мощностей. Показаны перспективы развития и применения устройств.