ОТЧЕТ о выполнении НИОКР по теме: «Разработка и испытания опытного образца активного силового фильтра с независимым управлением выходными токами для систем электроснабжения переменного тока с несимметричными нагрузками» (договор №4720ГС1/78328 от 14.09.2022) (заключительный)

Промежуточный научно-технический отчет 89 страниц, 11 частей, 44 рисунков, 9 таблиц, 32 источника, 3 приложения. АКТИВНЫЙ СИЛОВОЙ ФИЛЬТР, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ, ВЫСШИЕ ГАРМОНИКИ ТОКА, НЕЛИНЕЙНАЯ НАГРУЗКА, РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР, НЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА. Цель работы: разработать и испытать опытный образец активного силового фильтра (АСФ) с независимым управлением выходными токами для систем электроснабжения переменного тока с несимметричными нагрузками. Основными проблемами на решение которых направленно выполнение НИОКР являются низкие показатели качества электрической энергии, потребляемой от распределительной сети переменного тока нелинейными несимметричными нагрузками и присущая связанность динамических процессов в фазах трехфазной системы электроснабжения при применении активного силового фильтра с традиционными алгоритмами управления, использующими координатные преобразования, что уменьшает эффективность применения АСФ в системах электроснабжения с несимметричными нелинейными нагрузками переменного тока, а также низкая отказоустойчивость системы, обусловленная потерей функционирования всего АСФ при возникновении неисправности в одной из фаз системы электроснабжения при использовании традиционных алгоритмов управления. Разработка опытного образца активного силового фильтра и технологии пофазной компенсации позволит улучшить качество электрической энергии в сетях переменного питающего напряжения, осуществляющих электропитание нелинейных несимметричных нагрузок, тем самым повысить эффективность таких сетей и снизить затраты на их обслуживание и ремонт. Областью применения разрабатываемого устройства являются системы электроснабжения переменного тока с несимметричными и нелинейными нагрузками. Объектом исследования является опытный образец активного силового фильтра с микропроцессорной системой управления, реализующей алгоритм пофазной покомпонентной компенсации составляющих неактивной мощности нелинейной нагрузки в трехфазных четырехпроводных сетях. В результате выполнения НИОКР разработана эскизная конструкторская документация на опытный образец активного силового фильтра, разработано программное обеспечение платы микропроцессорной системы управления активным силовым фильтром, разработаны схемы измерения напряжения звена постоянного тока и трехфазного напряжения на выходных зажимах преобразователя, изготовлены катушки индуктивности, произведены испытания активного силового фильтра, по результатам которых произведена корректировка конструкторской документации и программного обеспечения. Разработанный опытный образец активного силового фильтра выполняет следующие функции: - формирование выходного тока с заданной формой и амплитудой не более 40 А, обеспечивающей компенсацию высших гармоник тока нелинейной несимметричной нагрузки; - оценка и компенсация реактивной мощности в сети электроснабжения переменного тока с нелинейной нагрузкой; - регулирование напряжения звена постоянного тока с уровнем не менее 715 В. - отображение информации о показателях качества электрической энергии, потребляемой нелинейной несимметричной нагрузкой переменного тока. В ходе первичных и повторных испытаний опытного образца была подтверждена его работоспособность, заявленные количественные показатели технических характеристик, а также корректность принятых на этапе разработки и корректировки эскизной конструкторской документации технических решений. Поставленные задачи НИОКР решены в полном объеме и в сроки, установленные календарным планом. В результате выполнения НИОКР получено свидетельство на регистрацию программы для ЭВМ № 2022685338 «Программный модуль вычисления активной и реактивной составляющих мощности нелинейной нагрузки»