Статья: Управление возбуждением синхронных двигателей насосных станций на основе регулятора с нечеткой логикой (2024)

Статья посвящена исследованию существующих и будущих перспектив использования природных возобновляемых источников энергии в различных регионах Ирака. Географическая широта территории дает Ираку возможность использовать солнечную энергию. Ирак обладает одной из самых высоких плотностей солнечного излучения в мире. Вместе с тем, многие районы Ирака обладают огромным потенциалом ветроэнергетики. Южный регион подходит для реализации проектов по производству электроэнергии с помощью ветряных турбин, поскольку скорость ветра находится в допустимых пределах. В качестве одной из будущих энергосистем, основанных на возобновляемых ресурсах, для нескольких городов страны была предложена гибридная система “PV-Wind”. Оптимальное использование экологически чистых энергетических ресурсов способствует развитию систем электроснабжения и сокращению времени перерывов питания в результате дефицита общего объема производства электроэнергии. Также это способствует сокращению выбросов углекислого газа, вызванных потреблением ископаемого топлива, что приносит пользу окружающей среде.

Коэффициент связи является ключевой характеристикой бесконтактной передачи электроэнергии, к которой относится индуктивная связь, и служит оценкой степени ее эффективности. Статья посвящена исследованию влияния геометрии катушек на оценку коэффициента связи. Получено выражение для коэффициента связи дисковых катушек, а также катушек квадратной формы сечения, даны соответствующие сопоставления. Рассмотрена геометрия сопрягаемых прямоугольных катушек, по которой определён коэффициент взаимной индукции для средних витков с последующей оценкой взаимной индуктивности катушек в целом. Установлено, что реальная геометрия катушек может оказывать существенное влияние на оценку значения коэффициента связи по сравнению с идеализированными витками.

Статья посвящена исследованию системы управления многозонного преобразователя переменного напряжения, используемого в качестве устройства плавного пуска асинхронного двигателя (АД). Проведён анализ достоинств, недостатков и особенностей современных устройств для плавного пуска АД. Представлены результаты синтеза различных структур регулятора. С помощью метода алгебраизации дифференциальных уравнений проведен математический расчёт схемы однофазного трехзонного регулятора переменного напряжения. С помощью имитационного моделирования в среде Matlab/Simulink получены осциллограммы переходных процессов при разгоне однофазного асинхронного двигателя. Исследованы одноконтурные системы автоматического регулирования пускового тока с использованием релейного регулятора и ПИ-регулятора. Разработана двухконтурная система автоматического управления, которая позволяет двигателю разгоняться до номинальных оборотов как с линейным, так и с сигмоидальным ускорением, ограничивая при этом пусковой ток. Полученные результаты верифицированы с помощью экспериментального стенда. Статья является продолжением исследования многозонного преобразователя переменного напряжения [1].

В современных энергосистемах наблюдается устойчивый рост числа генерирующих объектов на основе сетевых инверторов, приводящий к значительному изменению динамических свойств энергосистем. В первую очередь это выражается в снижении инерционного отклика, который обеспечивали традиционные синхронные генераторы. В связи с этим ключевой технологией для современных гибридных энергосистем становится новая концепция управления сетевыми инверторами в режиме «виртуальный синхронный генератор» (ВСГ), которая позволяет имитировать свойства и возможности синхронной генерации. Однако традиционным алгоритмам управления ВСГ характерен ряд принципиальных проблем, например, взаимовлияние контуров управления активной и реактивной мощностями. В статье предлагается альтернативная структура ВСГ, управляемая опорным сигналом тока (ВСГ-Т). Однако данная структура является сложной и ей характерен недостаток демпфирующего момента при изменении плотности электрической сети. В связи с этим предлагается подход по усилению демпфирующих свойств ВСТ-Т за счёт использования согласно-параллельного регулятора, состоящего из простого пропорционального звена. Представленный в статье анализ замкнутой передаточной функции продемонстрировал снижение порядка модели до второго за счёт предложенного регулятора, что позволило вывести простые зависимости для настройки модели. С помощью рассмотрения модели в пространстве состояний и коэффициентов чувствительности и участия доказано преобладающее влияние коэффициента усиления разработанного регулятора именно на низкочастотные корни, что приводит к улучшению демпфирующих свойств ВСГ-Т. Результаты динамического моделирования во временной области подтвердили обозначенные свойства и возможности модифицированной структуры ВСГ-Т с согласно-параллельным регулятором. Продемонстрировано отсутствие влияния демпфирующего эффекта на инерционный отклик модифицированной структуры ВСГ-Т, выражающееся в постоянстве скорости изменения частоты при увеличении коэффициента демпфирования. Сделан вывод об эффективности, устойчивости модифицированной структуры ВСГ-Т и возможности её гибкой настройки для получения любого желаемого динамического отклика в условиях разной плотности электрической сети и загрузки по мощности сетевого инвертора.

Системы электроснабжения перспективных авиационных концепций, таких как более или полностью электрифицированный самолет, предполагают совместную работу как высокотемпературных сверхпроводниковых (ВТСП) устройств, так и силовых полупроводниковых преобразователей электроэнергии. Так как пригодные для практического применения современные ВТСП-материалы принципиально требуют их охлаждения до критических температур, достигаемых с помощью криогенного охлаждения, то целесообразно исследовать и возможность использования последнего для охлаждения силовых полупроводниковых преобразователей электроэнергии. Статья посвящена разработке прототипа управляемого трехфазного выпрямительного устройства с криогенным охлаждением силового преобразовательного каскада для использования в перспективных авиационных системах электроснабжения. Выпрямительное устройство строится как корректор коэффициента мощности с целью выполнения требований к качеству электроэнергии. С целью повышения эффективности системы электроснабжения предложено использовать двуполярное повышенное напряжение постоянного тока. Проведен сравнительный анализ структур силовых преобразовательных каскадов, исследованы обеспечиваемые ими предварительные показатели качества потребляемой электроэнергии и выбрана рациональная структура для данного применения. Показаны результаты имитационного компьютерного моделирования и конструкция разработанного прототипа преобразователя. В ходе проведенных испытаний собранного устройства подтверждена его работоспособность в криогенных условиях при повышенном выходном напряжении постоянного тока. Представлены результаты проведенных экспериментальных исследований.

Целью данной работы является нахождение нового метода усиления величины магнитного поля, создаваемого постоянным пленочным магнитным материалом. Задача состоит в предложении способа, который был бы достаточно простым в применении на практике и позволил бы повысить эффективность использования тонкопленочных магнитных материалов в различных областях электротехники, электроники, спинтроники, магноники и физики (например, для увеличения силы взаимодействия постоянных магнитов статора с токовыми катушками якоря микроэлектродвигателей или генераторов). Проблема является актуальной, поскольку такие материалы применяются во многих отраслях науки и техники, где необходима миниатюризация, например, в датчиках магнитного поля, устройствах спинтроники, спиновых клапанах (так называемых сенсорах на основе эффекта гигантского магнитосопротивления), приборах магноники, устройствах хранения информации нового поколения, но имеют при этом, наряду с преимуществами, и некоторые недостатки. В статье предлагается способ генерации однородно намагниченной микромагнитной пленкой довольно сильного магнитного поля посредством создания на ее поверхности пространственного рельефа, имеющего определенный период. C помощью метода магнитных зарядов получено аналитическое решение задачи магнитостатики для синусоидального рельефа.