Генераторне джерело електроенергії

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки, зокрема до автономних джерел живлення на базі асинхронної машини зі самозбудженням. Генераторне джерело електроенергії, що містить асинхронну машину, трифазні силові виходи якої сполучені з виводами конденсаторної батареї початкового збудження, керованого вентильного компенсаційного перетворювача, навантаження, давача напруги і блока імпульсно-фазового керування, входи регулятора напруги сполучені з виходом давача та задавача напруги, а його вихід через блок обмеження з'єднаний з входом регулятора струму, до двох інших його входів якого під'єднано вихід задавача та давача давача струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача, виходи регулятора струму під'єднані до входу блока імпульсно-фазового керування, а виходи останнього сполучені з відповідними керуючими входами керованого вентильного компенсаційного перетворювача, додатково містить давач реактивної потужності, диференціатор, нечіткий регулятор, n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї та n трифазних контакторів, причому входи давача реактивної потужності під'єднані до відповідних фазних шин генераторного джерела електроенергії, а його вихід сполучений з першим входом нечіткого регулятора і через диференціатор з його другим входом, кожен з n виходів нечіткого регулятора під'єднаний до керуючого входу відповідного трифазного контактора, через який виводи відповідної секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї під'єднуються до фазних шин генераторного джерела електроенергії. Технічний результат полягає у підвищенні точності стабілізації напруги генераторного джерела електроенергії, поліпшенні динамічної точності регулювання вихідної напруги у режимах скачкоподібної зміни амплітуди активно-індуктивного навантаження, за інших рівних умов зменшується потужність трифазної компенсаційної конденсаторної батареї, підвищується електричний коефіцієнт корисної дії генераторного джерела електроенегргії та зменшується коефіцієнт спотворення синусоїдності напруги на шинах навантаження. UA 113819 C2 (12) UA 113819 C2 UA 113819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області електротехніки, зокрема до автономних джерел живлення на базі асинхронної машини зі самозбудженням. Відоме генераторне джерело електроенергії, що містить асинхронну машину, конденсаторну батарею, навантаження, тиристорний компенсатор реактивної потужності, блок імпульснофазового керування (БІФК) тиристорного компенсатора реактивної потужності і задавач напруги генераторного джерела електроенергії (А.С. 1467734 СССР. Генераторный источник электроенергии /М.Л. Костырев, А.Н. Штанов, Н.В. Мотовилов и В.Н. Корицкий. Опубл. в Б.И., 1989, № 11). Однак даному генераторному джерелу електроенергії властива низька статична та динамічна точність регулювання вихідної напруги, а також завищена встановлена потужність конденсаторної батареї, що дорівнює сумі реактивної потужності, яку споживають асинхронна машина і навантаження, а потужність тиристорного компенсатора реактивної потужності становить приблизно 80 % від потужності конденсаторної батареї. У результаті цього встановлена потужність такого регульованого джерела реактивної енергії в 3,5…5 разів перевищує потужність асинхронної машини. Крім цього, в режимі малих і середніх навантажень зростають втрати в генераторному джерелі електроенергії, що призводить до зниження його коефіцієнта корисної дії, а також до зростання комутаційних спотворень синусоїдності вихідної напруги такого генераторного джерела електроенергії. Відоме генераторне джерело електроенергії, що містить асинхронну машину, конденсаторну батарею початкового збудження, навантаження, керований вентильний компенсаційний перетворювач, що виконаний за мостовою схемою, блок імпульсно-фазового керування керованого тиристорного компенсаційного перетворювача та задавач напруги генераторного джерела електроенергії. (Патент України № 26222. Генераторне джерело живлення /І.М. Чиженко, О.І. Чиженко, В.Я. Лісник, І.В. Волков. - Опубл. в Бюл. № 4, 1999). Цьому генераторному джерелу електроенергії також властива низька динамічна точність стабілізації вихідної напруги, особливо у режимах скачкоподібної (одиничної) зміни активноіндуктивного навантаження. Спричинюється це значною інерційністю регулювання струму навантаження (струму дроселя) керованого тиристорного компенсаційного перетворювача, бо стала часу його кола навантаження залежить від параметрів дроселя і є значною. Відсутність окремого контуру регулювання струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача не дає змоги компенсувати цю сталу часу та усунути відповідно цьому складову значної динамічної похибки регулювання напруги генераторного джерела електроенергії. Крім цього, в даному генераторному джерелі електроенергії не передбачено обмеження струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача в динамічних режимах, у зв'язку з чим можливе аварійне його відмикання при перевищенні його струму рівень допустимого значення, а такі режими є можливі, бо на вихід керованого вентильного компенсаційного перетворювача, який є регульованим джерелом реактивної потужності, увімкнено дросель, що створює режим навантаження, близький до режиму короткого замикання. Отож, відсутність у зазначеному відомому генераторному джерелі електроенергії окремих контурів для ефективного регулювання його напруги та струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача, а також відсутність обмеження максимального значення струму цього керованого вентильного компенсаційного перетворювача на допустимому рівні є причиною невисокої динамічної та статичної точності регулювання напруги генераторного джерела електроенергії, що негативно впливає на показники якості його напруги, знижує надійність електропостачання і погіршує техніко-економічні показники та надійність функціонування електроспоживачів, що підключені до такого генераторного джерела електроенергії. Вказані вище недоліки частково усунені у найближчому до даного генераторного джерела електроенергії, що містить асинхронну машину, трифазні силові виходи якої сполучені трифазними силовими з виводами конденсаторної батареї початкового збудження, керованого вентильного компенсаційного перетворювача та навантаження, а також з трифазними входами давача напруги і блока імпульсно-фазового керування, вихід давача напруги з'єднаний з першим входом регулятора напруги, а його другий вхід сполучений з виходом задавача напруги, а вихід регулятора напруги через блок обмеження з'єднаний з другим входом регулятора струму, до першого його входу під'єднаний вихід задавача початкового струму, а до третього його входу під'єднано вихід давача струму, вхід якого сполучений з інформаційним струмовим виходом керованого вентильного компенсаційного перетворювача, вихід регулятора струму сполучений з керуючим входом блока імпульсно-фазового керування, а його виходи під'єднані до відповідних керуючих входів керованого вентильного компенсаційного 1 UA 113819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 перетворювача. (Патент України № 62286. Генераторне джерело живлення /В.І. Ткачук, Б.Л. Копчак. - Опубл. в Бюл. № 12, 2003). Однак даному генераторному джерелу електроенергії властива низька динамічна точність регулювання вихідної напруги у режимах скачкоподібних зі значною амплітудою змін активноіндуктивного навантаження, а також завищена встановлена потужність конденсаторної батареї початкового збудження, що дорівнює сумі реактивної потужності, яку споживають асинхронна машина і навантаження. Це призводить до необґрунтованого завищення потужності керованого вентильного компенсаційного перетворювача та до зростання часу регулювання напруги при значних амплітудах скачкоподібних накидів активно-індуктивного навантаження. Наслідком цього є невисока швидкодія та низькі інтегральні показники якості регулювання (стабілізації) напруги генераторного джерела електроенергії. Крім цього, у цьому генераторному джерелі електроенергії мають місце значні електричні втрат, відносно невисокий його коефіцієнта корисної дії та наявний значний рівень спотворення синусоїдності напруги генераторного джерела електроенергії у режимі малих навантажень. В основу винаходу поставлена задача створення такого генераторного джерела електроенергії, в якому б, завдяки розділенню конденсаторної батареї на постійну нерегульовану частину - конденсаторну батарею початкового збудження, що дорівнює ємності, необхідній для номінального збудження асинхронної машини, і на дискретно регульовану у замкненій системі частину, сумарна ємність якої визначається з умови повної компенсації максимального індуктивного навантаження. Використання додатково уведеного замкненого контуру дискретного з мінімізованою дискретою регулювання ємності компенсаційної конденсаторної батареї та використання відповідного нечіткого закону її регулювання дало б змогу підвищити швидкодію та поліпшити інтегральні показники динаміки регулювання напруги генераторного джерела електроенергії. Досягнути цього можна було б завдяки паралельній одночасній роботі двох компенсаційних контурів у режимах відхилень напруги генераторного джерела електроенергії від заданого значення: існуючого контуру регулювання струму реактора керованого вентильного компенсаційного перетворювача та додаткового уведеного контуру дискретного регулювання ємності компенсаційної батареї, що дало б змогу у режимі близькому до квазістатичного відслідковувати відхилення напруги генераторного джерела електроенергії від заданого значення з мінімальною динамічною похибкою. Таке рішення дасть змогу зменшити встановлену потужність керованого вентильного компенсаційного перетворювача та відповідно цьому підвищити електричний коефіцієнт корисної дії генераторного джерела електроенергії, і, як наслідок, зменшити електричні втрати у процесі регулювання напруги, а також поліпшити показники якості напруги на шинах навантаження такого генераторного джерела електроенергії (провал, дозу флікера, відхилення, асиметрію, коефіцієнт спотворення синусоїдності), тобто відповідно поліпшити якість та надійність електропостачання. Поставлена задача вирішується тим, що генераторне джерело електроенергії, що містить асинхронну машину, трифазні силові виходи якої сполучені з трифазними силовими виводами конденсаторної батареї початкового збудження, керованого вентильного компенсаційного перетворювача та навантаження, а також з трифазним входом давача напруги і блока імпульсно-фазового керування, вихід давача напруги з'єднаний з першим входом регулятора напруги, а його другий вхід сполучений з виходом задавача напруги, а вихід регулятора напруги через блок обмеження з'єднаний з другим входом регулятора струму, до першого його входу під'єднано вихід задавача початкового струму, а до третього його входу під'єднано вихід давача струму, вхід якого сполучений з інформаційним струмовим виходом керованого вентильного компенсаційного перетворювача, вихід регулятора струму сполучений з керуючим входом блока імпульсно-фазового керування, а його виходи під'єднані до відповідних керуючих входів керованого вентильного компенсаційного перетворювача, згідно з винаходом додатково містить давач реактивної потужності, диференціатор, нечіткий регулятор, n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї та n трифазних контакторів, причому трифазні входи давача реактивної потужності під'єднані до відповідних фазних шин генераторного джерела електроенергії, а його вихід сполучений з першим входом нечіткого регулятора і через диференціатор з другим входом нечіткого регулятора, кожен з n виходів якого під'єднаний до керуючого входу відповідного трифазного контактора, через який виводи відповідної секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї під'єднані до фазних шин генераторного джерела електроенергії. Завдяки тому, що у генераторному джерелі електроенергії із конденсаторної батареї початкового збудження відомого пристрою виокремлено компенсаційну частину і реалізовано дискретне її регулювання у додатково уведеному замкненому контурі з мінімізованою дискретою у функції поточного значення реактивної потужності, то у процесі електроживлення 2 UA 113819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 змінюваного активно-індуктивного навантаження підвищується швидкодія та поліпшуються інтегральні показники динаміки регулювання напруги генераторного джерела електроенергії на шинах навантаження. Досягається це завдяки паралельній одночасній роботі двох контурів, робота яких скерована на компенсацію реактивної потужності (підвищення коефіцієнта потужності) у режимах відхилень напруги від заданого значення: запропонованого контуру, що реалізує дискретне (грубе) швидкодійне регулювання підключеної до шин навантаження ємності n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї (цим реалізується пряма компенсація), та існуючого контуру, що реалізує плавне регулювання еквівалентної індуктивності дроселя (реактора) керованого вентильного компенсаційного перетворювача (реалізується непряма компенсація реактивної потужності). У результаті цього реалізується комбінований спосіб компенсації реактивної потужності, що забезпечує високий рівень швидкодії, плавність регулювання реактивної потужності та мінімізацію втрат електроенергії в генераторному джерелі електроенергії. Такий спосіб регулювання реактивної потужності дає змогу реалізувати близький до квазіастатичного режим відслідковування відхилень напруги генераторного джерела електроенергії від заданого значення з мінімальною динамічною похибкою. Окрім цього, пряме дискретне регулювання ємності підключеної до шин генераторного джерела електроенергії n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї дало змогу зменшити встановлену потужність керованого вентильного компенсаційного перетворювача співвимірно до величини максимальної реактивної потужності секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї та відповідно цьому підвищити електричний коефіцієнт корисної дії генераторного джерела електроенергії. Додатково до цього, зменшення індуктивності (потужності) дроселя (реактора) призводить при тиристорному регулювання еквівалентної його індуктивності до суттєвого зменшення генерованих у мережу вищих гармонік, і, як наслідок, до зниження рівня спотворення синусоїдності напруги (що оцінюється коефіцієнтом спотворення синусоїдності) генераторного джерела електроенергії. Крім цього, реалізація у генераторному джерелі електроенергії швидкодійного квазістатичного способу регулювання напруги дає змогу при живленні динамічного (зі скачкоподібним характером зміни) активно-індуктивного навантаження отримати поліпшення інших показників якості напруги на шинах трифазного генераторного джерела електроенергії, зокрема відчутно знизити провал, дозу флікера, відхилення та асиметрію, тобто відповідно поліпшити якість та надійність електропостачання. На фіг. 1 представлено функціональну блок-схему генераторного джерела електроенергії, на фіг. 2 представлено процеси зміни струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача та напруги на силових виводах генераторного джерела електроенергії, що отримані на цифровій моделі у режимі стрибкоподібної зміни активно-індуктивного навантаження; на фіг. 3 представлено процеси зміни струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача та напруги на силових виводах відомого генераторного джерела електроенергії, що отримані на моделі у режимі стрибкоподібної зміни активноіндуктивного навантаження, де на фіг. 1 позначено: 1 - асинхронна машина, 2 - конденсаторна батарея початкового збудження, 3 - керований вентильний компенсаційний перетворювач, 4 навантаження, 5 - давач напруги, 6 - блок імпульсно-фазового керування, 7 - регулятор напруги, 8 - задавач напруги, 9 - блок обмеження, 10 - регулятор струму, 11 задавач початкового струму, 12 - давач струму, 13 - давач реактивної потужності, 14 - нечіткий регулятор, 15 диференціатор, 16-n контакторів, 17-n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї; на фіг. 2,а представлено процес регулювання струму Iк(t), а на фіг. 2,б - процес регулювання напруги Uaг(t) генераторного джерела електроенергії при відпрацюванні скачка активноіндуктивного навантаження ΔZ=0,2Zн, на фіг. 2,в представлено сам процес скачкоподібної зміни активно-індуктивного навантаження ΔZ(t)=0,2Zн=const, на фіг. 3,а представлено процес регулювання струму Iк(t), а на фіг. 3,б - процес регулювання напруги Uaг(t) відомого генераторного джерела електроенергії при відпрацюванні такого ж скачка активно-індуктивного навантаження ΔZ=0,2Zн, на фіг. 3,в представлено сам процес скачкоподібної зміни активноіндуктивного навантаження ΔZ(t)=0,2Zн=const. Генераторне джерело електроенергії містить асинхронну машину 1, трифазні силові виходи якої сполучені з трифазними силовими виводами конденсаторної батареї початкового збудження 2, керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3 та навантаження 4, а також з трифазним входом давача напруги 5 і блока імпульсно-фазового керування 6, вихід давача напруги 5 з'єднаний з першим входом регулятора напруги 7, а його другий вхід сполучений з виходом задавача напруги 8, а вихід регулятора напруги 7 через блок обмеження 9 з'єднаний з другим входом регулятора струму 10, до першого його входу під'єднано вихід задавача початкового струму 11, а до третього його входу під'єднано вихід давача струму 12, 3 UA 113819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вхід якого сполучений з інформаційним струмовим виходом керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3, вихід регулятора струму 10 сполучений з керуючим входом блока імпульсно-фазового керування 6, а його виходи під'єднані до відповідних керуючих входів керованого вентильного компенсаційного пристрою 3, трифазні входи давача реактивної потужності 13 під'єднані до відповідних шин генераторного джерела електроенергії, а його вихід сполучений з першим входом нечіткого регулятора 14 і через диференціатор 15 з другим входом нечіткого регулятора 14, кожен з n виходів якого під'єднаний до керуючого входу відповідного трифазного контактора 16, через який виводи відповідної секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 під'єднані до фазних шин генераторного джерела електроенергії. У генераторному джерелі електроенергії (фіг. 1) реалізовано можливість керувати наступними координатами: струмом Ік керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3, напругою Uг генераторного джерела електроенергії (статора асинхронної машини 1) та реактивною потужністю Q генераторного джерела електроенергії за допомогою нечіткого регулятора 14 шляхом підмикання/відмикання окремих секцій Скі (i=1, 2,…, n) трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 до шин генераторного джерела електроенергії залежно від поточного значення його реактивної потужності Q і що визначається вихідними сигналами нечіткого регулятора 14 і відповідності з реалізованою у ньому нечіткою базою правил Такагі-Сугено-Канга. Конденсаторна батарея початкового збудження 2 забезпечує самозбудження асинхронної машини 1, а також генерує невеликий (0-0,1)Ік.ном. реактивний струм. Основною особливістю режимів роботи генераторного джерела електроенергії є випадковий характер зміни навантаження і, зокрема, його реактивної складової, у широких межах. Саме тому у генераторному джерелі електроенергії бажану модель закону дискретного регулювання ємності підключених до шин генераторного джерела електроенергії секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 запропоновано реалізувати на основі принципів теорії нечітких множин, що не вимагає наявності точного математичного опису об'єкта керування (точної математичної моделі силового кола генераторного джерела електроенергії) та використання зворотних зв'язків за збурювальними впливами. Для цього у генераторному джерелі електроенергії вмикання/вимикання секцій Скі трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 реалізовано на основі окремого додатково введеного контуру регулювання з нечітким регулятором 14, у якому реалізована, наприклад, нечітка модель регулятора Такагі-Сугено-Канга. Контур нечіткого регулювання, що включає нечіткий регулятор 14, диференціатор 15, n контакторів 16 та n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17, призначений для реалізації дискретного (грубого) регулювання сумарної ємності підключеної до трифазних шин навантаження (три фазних шин генераторного джерела електроенергії) секцій Скі трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17. Цей контур реалізує пряму оперативну компенсацію реактивної енергії, яку споживає навантаження. Формування сигналу керування на вмикання/відмикання секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 реалізується у нечіткому регуляторі 14 на основі нечіткої моделі Такагі-Сугено-Канга. Вхідними лінгвістичними змінними нечіткого регулятора 14 у генераторному джерелі електроенергії є вихідний сигнал Q(t) давача реактивної потужності 13 та його прирости (дискретна похідна) ΔQ(t), що формується на виході диференціатора 15. Вихідні сигнали нечіткого регулятора 14 поступають на відповідні керуючі входи контакторів 16, які вмикають/відмикають відповідні секції Скі трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 до трифазних шин генераторного джерела електроенергії. Модель синтезу вихідних сигналів керування нечіткого регулятора 14, які керують процесом вмикання/відмикання відповідних секцій Скі трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17, проектується на основі експертних знань за відомими методиками розрахунку алгоритмічних та параметричних ступенів свободи нечіткого регулятора (системи нечіткого виводу) ТакагіСугено-Канга. Алгоритм роботи нечіткого регулятора 14 реалізується на спеціалізованих цифрових чи універсальних мікропроцесорних пристроях, наприклад на платі Arduino DUE, що функціонує на основі мікроконтролера Atmel ATSAM3 × 8E ARM). У таблиці 1 наведено варіант бази правил системи нечіткого виводу Такагі-Сугено-Канга для дискретного регулювання ємності трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17 за умови її розділення на чотири секції Скі (і=1, 2, 3, 4). Таким чином, основний ефект від використання генераторного джерела електроенергії досягається завдяки використанню додатково уведеного замкненого контура неперервного регулювання з мінімізованою дискретою ємності трифазної компенсаційної конденсаторної 4 UA 113819 C2 5 10 15 20 25 30 батареї 17 та використання відповідної нечіткої моделі (закону) її регулювання. Це дає змогу комплексно поліпшити інтегральні показники якості динаміки та статики регулювання напруги генераторного джерела електроенергії та показники якості електроенергії на силових шинах генераторного джерела електроенергії. Крім цього, таке рішення дало змогу зменшити встановлену потужність керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3 відповідно до реактивної потужності найбільшої секції три фазної конденсаторної батареї 17, що призвело до підвищення електричного коефіцієнта корисної дії генераторного джерела електроенергії, а також до додаткового поліпшення показників якості напруги на трифазних шинах навантаження трифазного генераторного джерела електроенергії, тобто до поліпшення якості та підвищення надійності електропостачання. Для підтвердження цього та отримання порівняльних оцінок роботи генераторного джерела електроенергії та прототипа, було проведено модельні дослідження на створених їх цифрових (комп'ютерних) моделях. Для цього було створено цифрову модель відомого генераторного джерела електроенергії (прототипу) з наступними параметрами: РН=55 кВ, Uф.н=220 В, Іф.н=106 А. При створенні цифрової моделі генераторного джерела електроенергії було виконано проектування його нечіткого регулятора Такагі-Сугено-Канга з чотирма виходами (n=4) та отримано його алгоритмічні та параметричні ступені свободи. На спроектованій моделі нечіткого регулятора 14 реалізовано алгоритм дискретного регулювання (вмикання/відмикання відповідної секції) ємності Скі трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17. Ця модель нечіткого регулятора 14 імплементована у створену комп'ютерну модель генераторного джерела електроенергії. База правил нечіткого регулятора 14 (таблиця 1) складена на основі експертних знань, що складалися на основі опрацювання результатів модельних досліджень динаміки відомого генераторного джерела електроенергії (прототипа). Вхідними величинами нечіткого регулятора є: реактивна потужність (Q) і прирости (дискретна похідна) реактивної потужності (ΔQ). Вихідною його величиною є вектор сигналів керування на підмикання/відмикання секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї 17. Результати моделювання системи з класичною (чіткою) системою регулювання дали змогу визначити інтервали зміни вхідних та вихідних величин. Реактивна потужність змінювалася в інтервалі [0, 100] %, похідна реактивної потужності [-10, 10] в. о., інтервал зміни вихідних величин [0, 1] в. о. Вхідній змінній "реактивна потужність" відповідало шість лінгвістичних термів: Z0-10, Z10-30, Z30-50, Z50-70, Z70-90, Z90-max. Вхідній змінній "похідна реактивної потужності" відповідало п'ять лінгвістичних термів NL, N, Z, P, PL, що показано у таблиці 1. База правил нечіткого регулятора Такагі-Сугено-Канга Таблиця 1 ΔQ NL Z P S005 S01, S005 S02, S005 S02, S01, S005 Z90-max Q N Z0-10 Z10-30 Z30-50 Z50-70 Z70-90 S02, S02, S005 S01 S02 S02, S01 S02, S02 S02, S02, S01 S01 S02 S02, S01 S02, S02 S02, S02, S01 S01 S02 S02, S01 S02, S02 S02, S02, S01 PL S005 S01.S005 S02, S005 S02, S01.S005 S02, S02, S005 S02, S02, S01, S005 35 40 45 Вихідним лінгвістичним змінним "Секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї": S02 (20 % від Ск.ном.), S02 (20 % від Ск.ном.), S01 (10 % від Ск…ном.) і S005 (5 % від Ск.ном.) відповідали два терми (набори коефіцієнтів): OFF (секція батареї відімкнена), ON (секція батареї підімкнена). База нечітких правил, які наведені в таблиці 1, складалися на основі знань експерта. Експертні знання формувалися за результатами аналізу перехідних процесів (динаміки регулювання), що отримувалися при моделюванні системи з класичною (чіткою) моделлю регулювання. Деякі нечіткі правила після моделювання режимів регулювання уточнювалися. Аналіз показаних на фіг. 2 на фіг. 3 часових залежностей зміни струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3 і огинаючих кривих миттєвих значень напруги асинхронної машини 1 при роботі генераторного джерела електроенергії та його прототипа у режимах скачкоподібної (одиничної) зміни (зростання) активно-індуктивного навантаження ΔZ(t)=Q.2Zн=const показує значне зменшення струму керованого вентильного компенсаційного 5 UA 113819 C2 5 10 перетворювача 3 і, відповідно, повної потужності Sk керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3. Крім цього, з фіг. 2 на фіг. 3 випливає, що у режимі малих навантажень при роботі генераторного джерела електроенергії у порівнянні з прототипом має місце зменшення амплітуди відхилень миттєвих значень напруги генераторного джерела електроенергії від її номінального значення, що покращує техніко-економічні показники генераторного джерела електроенергії. У таблиці 2 наведено отримані за результатами опрацювання модельних (комп'ютерних) часових залежностей струму керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3 і огинаючих кривих миттєвих значень напруги асинхронної машини 1 інтегральні (усереднені) значення показників генераторного джерела електроенергії та прототипа. Показники роботи генераторного джерела електроенергії та прототипу Таблиця 2 № 1 2 3 4 15 Генераторне джерело Прототип електроенергії Показники функціонування Струм керованого вентильного компенсаційного пристрою 3 у режимі без навантаження, А Струм керованого вентильного компенсаційного пристрою 3 при Ік=0,2Ін, А Повна потужність, яку споживає керований вентильний компенсаційний перетворювач 3 при Ік=0,2Ін, Sk, кВА Відносне відхилення амплітуди напруги генераторного джерела електроенергії δU, % 38 22 22 6 22,8 7,64 4,3 10,8 Потужність керованого вентильного компенсаційного пристрою 3 у режимі відсутності навантаження генераторного джерела електроенергії розраховувалася за виразом: 2 Sk  Ik Z k , де Ik - струм навантаження керованого вентильного компенсаційного пристрою 3; Z k - повний опір навантаження керованого вентильного компенсаційного пристрою 3: 20 25 30 35 2 2 Zk  Rk  Xk , Xk  Lk . Параметри електричного кола навантаження керованого вентильного компенсаційного пристрою 3 прийняті такими: Lk=0,05 Гн, Rk=1,5 Ом. Для оцінки впливу роботи керованого вентильного компенсаційного перетворювача 3 на якість напруги на шинах генераторного джерела електроенергії, відносне значення відхилення амплітуди огинаючої миттєвих значень напруги генераторного джерела електроенергії δU від його номінального значення розраховано згідно з виразом: u  umin U  max  100 % un , де: umax , umin , un - максимальне, мінімальне і номінальне миттєве значення напруги однієї фази генераторного джерела електроенергії відповідно. Аналіз отриманих осцилограм (фіг. 2 та фіг. 3) та зведених у таблиці 2 значень інтегральних показників роботи показує, що при функціонуванні генераторного джерела електроенергії у порівнянні з прототипом забезпечується за інших рівних умов у 2,5 разу менше відхилення амплітуди напруги генераторного джерела електроенергії δU: 4,3 % у порівнянні з 10,8 % у прототипа, а також зменшення у 2…3 рази повної потужності, яку споживає керований вентильний компенсаційний перетворювач, яка залежить від найбільшої ємності окремої секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї: 7,64 кВА у порівнянні з 22,8 кВА у прототипі. 6 UA 113819 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 Генераторне джерело електроенергії, що містить асинхронну машину, трифазні силові виходи якої сполучені з трифазними силовими виводами конденсаторної батареї початкового збудження, керованого вентильного компенсаційного перетворювача та навантаження, а також з трифазним входом давача напруги і блока імпульсно-фазового керування, вихід давача напруги з'єднаний з першим входом регулятора напруги, а його другий вхід сполучений з виходом задавача напруги, а вихід регулятора напруги через блок обмеження з'єднаний з другим входом регулятора струму, до першого його входу під'єднано вихід задавача початкового струму, а до третього його входу під'єднано вихід давача струму, вхід якого сполучений з інформаційним струмовим виходом керованого вентильного компенсаційного перетворювача, вихід регулятора струму сполучений з керуючим входом блока імпульснофазового керування, а його виходи під'єднані до відповідних керуючих входів керованого вентильного компенсаційного перетворювача, яке відрізняється тим, що додатково містить давач реактивної потужності, диференціатор, нечіткий регулятор, n секцій трифазної компенсаційної конденсаторної батареї та n трифазних контакторів, причому трифазні входи давача реактивної потужності під'єднані до відповідних фазних шин генераторного джерела електроенергії, а його вихід сполучений з першим входом нечіткого регулятора і через диференціатор з другим входом нечіткого регулятора, кожен з n виходів якого під'єднаний до керуючого входу відповідного трифазного контактора, через який виводи відповідної секції трифазної компенсаційної конденсаторної батареї під'єднані до фазних шин генераторного джерела електроенергії. 7 UA 113819 C2 8 UA 113819 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9