Давлатов А.М. Оптимизация режимов работы электротехнического комплекса мини-ГЭС на базе многофазного вентильного генератора

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 2.4.5. Энергетические системы и комплексы. Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. Екатеринбург. – 2022. – 24 с.
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Ганджа С. А.Цель диссертационного исследования. Основной целью диссертационного исследования является изучение аварийных режимов работы вентильного синхронного магнитоэлектрического генератора с произвольным числом фаз, являющегося источником генерации для мини-ГЭС, на основе цифровой модели электромагнитного анализа и цифровой модели подключенного пассивного выпрямителя, выбор оптимального количества фаз из условий обеспечения требуемого уровня пульсаций и вероятности отказа обмотки и силовых ключей.
Задачи исследования. Для достижения этой цели необходимо последовательно решить следующие научные задачи:
определить структуру автономной необслуживаемой мини-ГЭС;
разработать цифровую комплексную модель генератора и неуправляемого вентильного выпрямителя при произвольном числе фаз для анализа штатных и аварийных ситуаций;
провести исследование различных отказов в виде обрывов для различного количества фаз генератора и выпрямителя по критерию пульсаций выходного напряжения;
исследовать вероятность отказов якорной обмотки и силовых ключей применительно к работе мини-ГЭС;
определить оптимальное количество фаз по критериям уровня пульсаций и вероятности отказов якорной обмотки и силовых ключей;
экспериментально подтвердить теоретические результаты, выполненные на цифровой модели.
Объект исследования. Объектом исследования является электротехнический комплекс мини-ГЭС на базе вентильного синхронного магнитоэлектрического генератора с произвольным числом фаз, работающего на неуправляемый выпрямитель.
Предмет исследования. Предметом исследования являются методы анализа вентильного синхронного магнитоэлектрического генератора с произвольным числом фаз, работающего на неуправляемый выпрямитель в нормальных и аварийных режимах на основе цифровой модели электрической машины и электронной системы, методы статистического и вероятностного анализа отказов якорной обмотки и электронных компонентов.
Научная новизна. Представленная работа восполняет пробел в исследовании многофазных электрических генераторов в части создания цифровой модели комплекса генератор - выпрямитель при произвольном числе фаз, исследовании пульсаций выходного напряжения при различных вариантах отказов, исследовании вероятности отказов компонентов электротехнического комплекса автономной необслуживаемой мини-ГЭС.
Теоретическая значимость. В работе представлены дальнейшее развитие электротехнических комплексов, включающих в себя многофазные генераторы и выпрямители, в части исследования среднеквадратичного выпрямленного напряжения и уровня пульсаций выпрямленного напряжения при разных вариантах отказов якорной обмотки и компонентов выпрямителя. Проведен анализ этих показателей для разного количества фаз, вариантов соединения якорной обмотки и схем выпрямления. Проведены исследования вероятности отказов элементов комплекса, позволяющие оптимизировать число фаз с точки зрения наименьшей вероятности отказа.
Практическая значимость. Основным практическим результатом проведенных исследований является разработка цифровой комплексной модели генератора и неуправляемого вентильного выпрямителя при произвольном числе фаз для анализа штатных и аварийных ситуаций. Кривые выпрямленного среднеквадратичного напряжения и кривые пульсаций выпрямленного напряжения в инженерной практике позволяют провести предварительный анализ вариантов исполнения многофазной якорной обмотки и схем выпрямления. Практическую ценность имеют рекомендации по выбору оптимального числа фаз применительно к работе автономной мини-ГЭС.