ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1 Патентная база 11
1.1.1 Устройство бесперебойного электропитания многоканальное
стабилизирующее 11
1.1.2 Зарядно -разрядный преобразователь ЗРП-150/50 12
1.1.3 Двухкаскадный преобразователь напряжения с интеллектуальной защитой
от режимов перегрузки и токов коротких замыканий 13
1.2 Описание режимов работы 14
1.3 Теоретические сведения о трехфазных АИН 15
1.3.1 Реализация силового ключа 21
1.3.2 Регулирование выходного напряжения АИН 23
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НА
БАЗЕ ТРЕХФАЗНОГО АИН 27
2.1 Расчет параметров схемы 27
2.1.1 Этапы расчета 27
2.1.2 Определение входных и выходных параметров 27
2.1.3 Выбор мощности инвертора 28
2.1.4 Расчет силового инвертора 29
2.1.5 Расчет выходного фильтра 33
2.1.6 Расчет силового трансформатора 34
2.1.7 Выбор аккумуляторной батареи 37
2.1.8 Расчет емкости аккумуляторных батарей 39
2.2 Имитационное моделирование автономной системы электропитания на базе трехфазного инвертора 41
2.2.1 Описание модели 41
2.2.2 Моделирование газового генератора 42
2.2.3 Моделирование аккумуляторной батареи 47
2.2.4 Моделирование трехфазного инвертора 48
2.2.5 Моделирование блок управления инвертором 49
2.2.7 Преобразования для создания контуров напряжения и тока 56
3 РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ 58
3.1 Режимы работы 58
3.1.1 Заряд АКБ 58
3.1.2 Разряд АКБ 60
3.1.3 Поддержание напряжения в режиме ведомого 62
3.1.4 Поддержание напряжения в режиме ведомого с разным потреблением
тока на фазах 65
3.1.5 Поддержание напряжения в режиме ведущего 67
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 74
4.1 Планирование научно-исследовательских работ 74
4.2 Смета затрат на проектирование 77
4.2.1 Материальные затраты 77
4.2.2 Затраты на амортизацию 77
4.2.3 Затраты на заработную плату 78
4.2.4 Затраты на социальные нужды 79
4.2.5 Прочие затраты 79
4.2.6 Накладные затраты 79
4.3 Смета затрат на оборудование и монтажные работы 80
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 83
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 83
5.2 Воздух рабочей зоны 85
5.3 Освещение 86
5.4 Защита от шума и вибрации 89
5.5 Состояние воздушной среды 89
5.6 Оценка уровней электромагнитных полей 91
5.7 Статическое электричество 92
5.8 Безопасность в ЧС 93
5.9 Охрана окружающей среды 95
5.10 Требования безопасности при работе с персональным компьютером 96
5.11 Социальные гарантии для работника 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 101
Приложение А
Основу малой энергетики России составляют газо-дизель-генераторы и электростанции на их основе. Как источники электроэнергии автономных систем электроснабжения они обладают очевидными достоинствами и значительными недостатками, среди которых большой расход топлива и загрязнение окружающей среды. Однако в большинстве случаев данным системам нет полноценной замены.
Одним из наиболее перспективных вариантов повышения энергетической эффективности локальных систем электроснабжения является применение возобновляемых и альтернативных источников энергии. Наиболее перспективным вариантом построения автономных систем представляются ветровые, ветро-дизельные и ветро-фото-дизельные энергетические установки. [1]
Главным недостатком ВЭУ является отсутствие скорости ветра, необходимой для нормальной работы. В таких ситуациях мощность, отдаваемая потребителю, может значительно снижаться. Для компенсации подобных недостатков в систему добавляются дизель-генераторы, благодаря которым отдаваемая мощность поддерживается на уровне, необходимом потребителю.
Возможны ситуации, когда включение дизель-генератора происходит не сразу, т.е. образуется определенный интервал времени, на протяжении которого вся система практически не работоспособна. Чтобы избавиться от этой проблемы в подобные энергетические установки устанавливают блоки аккумуляторных батарей и преобразователи напряжения. В штатном режиме работы, при малой потребляемой мощности, блок аккумуляторных батарей заряжается, чтобы в будущем, при возникновении каких-либо аварийных ситуаций, отдать накопленный заряд и поддержать работу энергетической установки до момента включения дизель-генератора.
Различают три основных класса систем непрерывного электроснабжения (СНЭС) [2]:
1. Системы «on-line». Это система в которой инвертор работает постоянно.
В нормальном режиме - от выпрямленной сети переменного тока, а в аварийном - от аккумуляторной батареи.
2. Источники резервированного питания «off-line». Инвертор включается при отклонениях напряжения сети за допустимые пределы или полном его отсутствии.
3. Гибридные, в которых обычные системы «on-line» дополняются устройствами, ограничивающими импульсные перенапряжения и просадку сети переменного тока.
Целью данной работы является моделирование работы «on-line» системы, состоящей из газо-дизель-генератора (источник сети), аккумуляторной батареи и автономного инвертора напряжения (рисунок 3). Помимо этого, в состав системы может входить ветрогенератор и солнечные батареи.
В ходе выполненных экспериментов было установлено, что созданная модель полностью справляется с задачами, изложенными в техническом задании.
В первой главе осуществлен поиск патентов на полезные модели автономных трехфазных инверторов напряжения. На основе рассмотренных вариантов, выбрана структура преобразователя для дальнейшей работы. Также рассмотрен принцип работы трехфазного автономного инвертора напряжения.
Во второй главе магистерской диссертации проведено математическое моделирование работы преобразователя и расчёт его параметров. Проведено имитационное моделирование.
В третьей главе были реализованы режимы работы: поддержание напряжения на нагрузке в режиме ведомого, поддержание напряжения на нагрузке в режиме ведущего, подзарядка в режиме ведомого.
При всех режимах работы инвертора на нагрузке наблюдалось стабильное напряжение. При смене инвертором режима работы никаких перепадов не наблюдалось.
Поскольку данная работа по большей части посвящена разработке управляющих алгоритмов для работы двунаправленного инвертора, в ней не рассматривались реализации различных методов заряда аккумуляторных батарей. Однако возможность реализации возможна при создании дополнительных блоков, которые бы работали при отрицательном значении задаваемого тока и управляли бы им в соответствии с методами зарядки аккумуляторов. В том числе вводили бы ограничения на забираемый с нагрузки ток и т.д.
Так же стоит рекомендовать установку резервных аккумуляторов на случай выхода из строя основного аккумулятора, либо для увеличения ёмкости и, как следствие, увеличения возможного времени работы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
