Повышающие регуляторы переменного напряжения для компенсации несимметрии в трехфазной сети

Необходимость улучшения качества электрической энергии актуальна для всех сетей переменного тока, что требует создания соответствующих устройств силовой электроники на базе автономных инверторов напряжения или инверторов тока. В подобных преобразователях используются громоздкие, дорогие реактивные элементы, такие как электролитические конденсаторы или реакторы. Во многих современных автоматических регуляторах напряжения (AVR – Automatic Voltage Regulator) в качестве устройства преобразования до сих пор применяется автотрансформатор. В наиболее продвинутых инверторных устройствах нового поколения используется технология двойного, бестрансформаторного преобразования электроэнергии. В зависимости от типа напряжения питающей сети, на которую рассчитаны регуляторы переменного напряжения, существуют однофазные, трехфазные и устройства, имеющие конфигурацию 3:1 («три в один»). Первые применяются только для стабилизации питания однофазных электроприборов. Трехфазные регуляторы предназначены для работы в трехфазных сетях для питания оборудования, рассчитанного на 380 В, но при пофазном распределении нагрузки могут быть использованы и для питания однофазных электроприборов. В Российской Федерации начинает наблюдаться постепенное увеличение спроса на регуляторы переменного напряжения, что с одной стороны объясняется невысоким качеством сетевой электроэнергии, а с другой – постоянно растущими требованиями электрооборудования к характеристикам питающего напряжения. Анализ российского рынка регуляторов переменного напряжения показывает следующую картину. Объем рынка в 2020 году оценивается в 517 млн. рублей (6,89 млн. долларов США на 6 декабря 2021 года). Частные домовладения, а также предприятия подключены к трехфазной сети. В этом случае надо выбирать между приобретением одного стабилизатора на три фазы, или трех однофазных (каждый стабилизатор на одну фазу). Полезно знать, что, когда напряжение на одной из фаз пропадает, то в существующих трехфазных стабилизаторах полностью отключаются другие две фазы, что нежелательно. Регуляторы переменного напряжения бывают сетевыми и магистральными. Сетевые рассчитаны на отдельные устройства и подключаются к обычной розетке. Магистральные регуляторы переменного напряжения используются для питания всех энергопотребляющих устройств в помещении, включая осветительные приборы. Они подключаются непосредственно к электромагистрали. Мощность этих приборов обычно превышает 4 кВт, в частных домовладениях, и 40 кВт на предприятиях. Значительный уровень мощности определяет строгие ограничения на вид регулятора переменного напряжения. Это обусловлено нагрузочными токами. Стабильная электроэнергия, качество которой отвечает действующим стандартам и нормам – обязательное условие для любого рентабельного производства. Это объясняется тем, что проблемы с электропитанием крайне негативно отражаются на промышленном оборудовании (вплоть до его выхода из строя) и являются косвенной причиной снижения количества и качества выпускаемой продукции. Целью проекта является разработка семейства новых энергоэффективных регуляторов переменного напряжения для целей стабилизации напряжения, компенсации несимметрии сети, кондиционирования качества электрической энергии. Будут предложены маловентильные регуляторы переменного напряжения с улучшенной электромагнитной совместимостью с питающей сетью. Кроме того, транзисторные регуляторы обладают еще способностью повышать выходное напряжение. В качестве базы будут использоваться наработки членов коллектива исследователей-исполнителе, в частности были разработаны и опубликованы первые версии метода синтеза топологии схем регуляторов переменного напряжения, имеются методики синтеза алгоритмов управления регуляторов переменного напряжения, разработаны математические модели регуляторов переменного напряжения.