Тема: Разработка и исследование активного корректора коэффициента мощности для устройств релейной защиты и автоматики на переменном оперативном токе

В настоящие время из-за развития цифровой техники, которая приходит на смену «классической» релейной защите на традиционной электромеханической базе и микроэлектронным устройствам защиты приходит цифровая (микропроцессорная) релейная защита. В технической литературе появились новые термины, такие как «микропроцессорный терминал», «гибкая логика», «интеллектуальное электронное устройство» (ИЭУ) и др.
Применение ИЭУ позволяет оптимизировать эксплуатацию и повысить удобство обслуживания устройств релейной защиты за счет количественного и качественного расширения функций, снижения потребляемой мощности в цепях измерения и оперативного тока, наличие встроенных регистраторов аварийных процессов и событий, снижение массогабаритных показателей одного устройства, а также интеграции с автоматизированными системами управления. Так, например, один микропроцессорный терминал, способен выполнять функции автоматики управления выключателем (АУВ), релейной защиты и сетевой автоматики, что позволяет сократить количество устанавливаемых шкафов, а, следовательно, и кабельных связей между ними.
С внедрением микропроцессорных устройств релейной защиты (МУРЗ) стал вопрос электромагнитной совместимости (ЭМС). Проблема электромагнитной совместимости аппаратуры возникла вместе с самой этой аппаратурой, поскольку одни ее узлы функционально устроены таким образом, что являются приемником электромагнитных излучений (ЭМИ), тогда как другие - источниками излучений. Проблемы возникли как из-за взаимного влияния одних узлов на другие внутри аппаратуры, так и при воздействии на электронную аппаратуру внешних излучений различного происхождения. Многие десятилетия проблемы ЭМС были прерогативой специалистов в области связи, радиотехники и электроники. Неожиданно, в последние годы, эта проблема стала весьма актуальной и в электроэнергетике.
Статистика, собранная представителями крупнейших японских компаний- производителей, повреждаемости МУРЗ от ЭМ воздействий представлена на рисунке 1.

постоянного тока
Рисунок 1 - Данные японских компаний-изготовителей по повреждаемости МУРЗ от ЭМ воздействий

Так же не малой важной проблемой ЭМС в МУРЗ, является применение импульсных источников питания. Импульсные источники питания широко распространены, в наше время их можно встретить абсолютно в любой электроники, не исключением стали и микропроцессорные терминалы. Такие источники питания генерируют нелинейные и гармонические искажения тока в сеть, которые отрицательно влияют на ЭМС приборов, подключенных к этой сети. Это влияние выражается не только в разного рода помехах, оказывающих влияние на работу аппаратуры, но и в перегреве нейтральной линии (это больше относиться к мощным потребителям, серверы, преобразователи и т.п.). При потреблении тока из сети, импульсные источники питания в силу своей конструктивной особенности, создают значительные гармонические составляющие, которые не совпадают по фазе с напряжением, это приводит к искажению формы и симметрии синусоидального напряжения в сети. Также реактивная энергия, которая образовывается от импульсных источников питания, идет на нагрев проводников сети.Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Европейская

организация по стандартизации в электротехнике (CENELEC) приняли стандарты IEC555 и EN60555, устанавливающие ограничения на содержание гармоник во входном токе вторичных источников электропитания, электронных нагрузках люминесцентных ламп, драйверах двигателей постоянного тока и аналогичных приборах.
Эффективный способ решения этой задачи - применение корректоров коэффициента мощности ККМ (PFC - Power Factor Correction). На практики такие устройства, работающие с импульсными преобразователями (импульсными источниками питания), обеспечивают снижение или полное подавление гармонических составляющих тока.
В выпускной работе производится проектирование, расчет, конструирование, сборка и исследование устройства коррекции коэффициента мощности (ККМ).


Купить

Произведен общий анализ коррекции коэффициента мощности, разобраны виды коррекции коэффициента мощности. Выполнен анализ возможности внедрения централизованной (общей) коррекции коэффициента мощности в цепи питания микропроцессорных устройств. Выбран современный вид устройства коррекции коэффициента мощности и выполнен расчет электронной базы устройства на контроллере UCC28070 от компании Texas Instruments, по результатам расчета выполнено конструирование прототипа устройства и его последующая сборка в натуре.
Результаты натурных испытаний прототипа корректора коэффициента мощности показали его отличную работоспособность и эффективность в различных режимах.
Считаю применении общей активной коррекции коэффициента мощности для промышленных микропроцессорных устройств перспективным направлением.

Купить