Исследование и разработка универсальных систем накопления электрической энергии для улучшения электромагнитной совместимости технических средств и снижения уровня потерь в сетях переменного тока

В результате выполнения проекта получены следующие научно-технические результаты: Разработана математическая модель системы «сеть – нелинейная нагрузка - СНЭ». В основу модели положен метод переключающих функций с дополнениями. Включены новые определения – частные переключающие функции, отражающие изменение знака фазного напряжения или тока сети. Модель включает в себя математическое описание нелинейной нагрузки в виде управляемого тиристорного выпрямителя и учитывает его угол коммутации, обусловленный наличием индуктивных элементов между нагрузкой и сетью (например, трансформатор). Модель включает в себя математическое описание активного силового фильтра, который является функциональной частью СНЭ. В основе описания АСФ лежит теория мгновенной мощности Х. Акаги. Осциллограммы, полученные на модели показали возможность проведения детального анализа электромагнитных процессов в данной системе. Предложена методика синтеза структурных элементов СНЭ: несложный инженерный расчет показывает какой тип накопителя выбрать, какую структуру силового преобразователя использовать и как оценить требуемую полосу пропускания. Предложен критерий оценки относительных потерь в полупроводниковом преобразователе СНЭ. Данный показатель является аналогом КПД, но имеет иное значение. Коэффициент относительных потерь показывает сколько энергии теряется при работе СНЭ в режиме компенсации гармоник. Полезной мощностью считается та, которая отдается в сеть. Туда входит реактивная мощность и мощность искажения. Доработан экспериментальный образец СНЭ: выполнена модернизация системы управления – заменен микроконтроллер на более производительный и добавлена микросхема ПЛИС; L-фильтр первого порядка замене на LCL-фильтр. Полоса пропускания увеличена до 10кГц. Напряжение на стороне переменного тока повышено до 220В, что избавляет от необходимости подключаться к сети через ЛАТР. Соответственно, для увеличения напряжения в звене постоянного тока до 600В добавлены аккумуляторные батареи. Проведены экспериментальные исследования на макете системы накопления, которые показали 1) Корректность работы алгоритмов отдачи активной и реактивной мощности; 2) Корректность алгоритмов компенсации высших гармоник тока нагрузки; 3) Адекватность математической модели, нат которой смоделирован аналогичный режим работы СНЭ