Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі – покращення якості електричної енергії розподільних мережах з частотно-регульованими електроприводами за рахунок керування спектральними характеристиками перетворювачів енергії.
Має місце актуальна наукова задача, пов'язана з недостатньою ефективністю існуючих сьогодні методів забезпечення зменшення рівня гармонійних складових від нелінійних споживачів до яких відносяться інвертори управління асинхронними двигунами змінного струму. Проведений в роботі аналіз виявив необхідність розробки методів по підвищенню якості електричної енергії в розподільних мережах. Система «керуючий інвертор і електричний двигун» є джерелом гармонічних складових і основним джерелом погіршення якості електричної енергії.
В роботі запропоновано метод керування спектральними характеристиками інверторів із цільовою функцією якості електричної енергії, що дозволило розробити засади для створення інверторів зі зменшеними показниками спотворення форми напруги і струму. Запропоновано технічні рішення і обґрунтована можливість використання методів спектрального збудження силових перетворювачів енергії, що забезпечують зниження рівнів гармонійних складових електричної енергії, що створюються як нелінійним навантаженням, так і мережею живлення. У порівнянні з пасивними фільтрами і активними фільтрами, методи спектрального збудження силових перетворювачів енергії не потребують спеціальної настройки під параметри конкретної мережі і відрізняються надійністю.
Розроблено апаратно інформаційну систему, яка дозволяє зменшити вплив від гармонійних складових на споживачів і систему електропостачання при різних режимах роботи частотного регулювання електричних двигунів. Результати експериментальних досліджень розробленої системи показали її відповідність технічним вимогам та можливість отримання діагностичної інформації при різних режимах роботи електродвигунів. Елементи конструкції та принцип дії розробленої системи для частотного регулювання захищені патентами України.
Отримано такі основні наукові результати:
– вперше запропоновано метод керування спектральними характеристиками інверторів, який відрізняється від існуючих цільовою функцією параметрів ЯЕЕ, що дозволило розробити засади для створення інверторів зі зменшеними показниками спотворення форми напруги і струму;
– отримав подальший розвиток метод визначення походження гармонічних складових в електричному струмі від силових перетворювачів енергії, який, на вдміну від відомих, дозволив визначити спектральні методи збудження, як найбільш збалансовані з економічної і технічної точок зору;
– отримала подальший розвиток математична модель спектрального збудження силових перетворювачів енергії, яка відрізняється врахуванням параметрів електричної мережі, що дозволяє отримати математично обґрунтовані спектрально-енергетичні залежності в електричній мережі;
– удосконалено метод визначення параметрів спектрального збудження силових перетворювачів енергії і моделювання їх роботи в середовищі Matlab, який відрізняється урахуванням параметрів електричної мережі, що дозволяє отримати параметри перетворювача з підвищеними характеристиками ЯЕЕ.
Практичне значення отриманих результатів для електроенергетичної галузі полягає в обґрунтуванні напрямку підвищення ЯЕЕ в розподільних мережах за рахунок удосконалення частотних перетворювачів енергії; обгрунтуванні параметрів пристрою для коригування показників якості електроенергії (патент на винахід №101521); розробці структурної схеми частотного перетворювача з адаптивним керуванням (патент на корисну модель №113090); розробці та побудові стенду для вимірювання вищих гармонік які генеруються частотно-регульованими електроприводами в розподільну мережу; розробці варіанту принципової електричної схеми частотного перетворювача енергії з можливістю адаптивного керування спектральними характеристиками.
Результати роботи та розроблений діючий макетний зразок стенду і програмне забезпечення для обробки результатів вимірювання рівня вищих гармонік, які генеруються частотно-регульованим електроприводом в розподільну мережу, використовуютья в ТОВ «Слобода-буделектромонтаж», ТОВ «Харківське спеціалізоване монтажно-експлуатаційне підприємство», ТОВ «Промагроінжинірінг». Результати теоретичних та експериментальних досліджень використовуються при викладенні дисциплін «Якість електропостачання», «Інформаційні системи та технології в енергетиці», «Smart Grid технології» на кафедрі електропостачання та енергетичного менеджменту Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка.
