CC BY
6
Представленный алгоритм позволяет найти моменты времени, когда КА имеет возможность вернуться на поверхность Земли, а также в зависимости от выбранных критериев выбрать непосредственно момент времени начала возвращения КА из окрестностей треугольных точек Лагранжа системы Земля-Луна.
Список литературы
1. П.А. Мамон, В.В. Салов Динамика полета к Луне: монография / П.А. Мамон, В.В. Салов. СПб: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2009 - 137 с.
2. Роскосмос. Основные положения Федеральной космической программы 2016-2025. [Электронный ресурс] URL: http://roscosmos.ru (дата обращения: 10.05.2023).
3. Н.А. Аверкиев, С.А. Власов, В.В. Салов, В.В. Киселев Оптимизация маршрута полета летательного аппарата // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. - 2016. №4. С. 33-37
4. Институт космических исследований РАН. Спектр-РГ. [Электронный ресурс]. URL: http://iki.cosmos.ru (дата обращения: 10.02.2023).
5. С.А. Власов, П.А. Мамон Теория полета космических аппаратов. Учебное пособие / С.А. Власов, П.А. Мамон. СПб: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2007. 435 с.
Дема Анатолий Игоревич, начальник учебной лаборатории кафедры навигационно-баллистического обеспечения применения космических средств и теории полета летательных аппаратов, Россия, анкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
ALGORITHM FOR DETERMINING THE LOCATION OF GROUND-BASED RADIO SOURCES BY A
CLUSTER OF SPACECRAFT
A.I. Dema
The solution of the problem of calculating the time of the start of the maneuver and the values of control impulses for the return of the spacecraft from the vicinity of the Lagrange points of the Earth-Moon system to the Earth is considered.
Key words: Lagrange points, libration points of the Earth-Moon system, return of the spacecraft, interorbital transition
Dema Anatoly Igorevich, Head of the Training Laboratory of the Department of Navigation and Ballistic Support for the Use of Space Assets and the Theory of Flight of Aircraft, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky
УДК 621:519.6
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-211-218
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ НЕЛИНЕЙНЫХ НАГРУЗКАХ В ПРИВОДАХ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ
М.Я. Альвардат, О.Э.-Л. Мболо, Л.В. Черненькая, Лэ Ван Хуен
Вопросы качества электроэнергии становятся серьезной проблемой для инженеров по энергосистемам. Гармоники играют важную роль в ухудшении качества электроэнергии, называемом гармоническими искажениями. Гармонические искажения в системе распределения электроэнергии все больше возрастают из-за широкого использования нелинейных нагрузок. Большое внимание к этим нагрузкам может привести к увеличению гармонических напряжений и токов в системе распределения электроэнергии до неприемлемо высоких уровней, которые могут отрицательно повлиять на токи в системе. В этой статье основной задачей является определение нагрузок, которые вызывают гармоники, как спроектировать фильтр для удаления гармоник и их влияния на энергосистемы, как спроектировать фильтр для удаления гармоник, предложение полезных фильтров для измененных типов нагрузок.
Ключевые слова: гармоники, качество электроэнергии, активный фильтр, пассивный фильтр, линейные и нелинейные нагрузки, PCC, SAPF.
Введение. Электроэнергия - самый эффективный и популярный вид энергии, и современное общество сильно зависит от электроснабжения. Невозможно представить жизнь без электричества. В то же время качество поставляемой электроэнергии также очень важно для эффективного функционирования оборудования конечного пользователя. Термин «качество электроэнергии» стал наиболее распространенным в электроэнергетическом секторе, Качество электроэнергии, поставляемой потребителям,
211
зависит от диапазона напряжения и частоты мощности. Если есть какие-либо отклонения в напряжении и частоте подаваемой электроэнергии от стандартных значений, это влияет на качество подаваемой электроэнергии [1], [2].
Гармоники. Гармоники обычно определяются как периодические искажения в установившемся состоянии или ухудшение исходной формы волны напряжения или тока в энергосистемах, где частота гармонической волны является целым кратным основной частоты. Гармоники являются основной причиной загрязнения источника питания, что приводит к снижению коэффициента мощности и увеличению электрических потерь. Эти гармоники создают большую проблему для инженеров, поскольку они создают большие искажения напряжения. Воздействие триплексных гармоник проявляется в перегреве проводов, перегреве трансформаторных блоков, а также может стать причиной выхода из строя оборудования конечного потребителя.
Основными источниками генерации гармоник напряжения и тока в энергосистеме являются:
- силовые инверторы;
- офисное оборудование (компьютеры, копировальные аппараты);
- промышленное оборудование (сварочные аппараты, дуговые печи, индукционные печи, выпрямители);
- бытовые приборы (телевизоры, микроволновые печи, неоновое освещение).
Анализ гармонических искажений. Гармонические искажения могут иметь пагубные последствия для систем распределения электроэнергии, они могут тратить энергию и снижать мощность электрической системы; это может повредить как систему распределения электроэнергии, так и устройства, работающие в системе. Понимание проблем, связанных с гармоническим искажением, его причиной и следствием, а также методов борьбы с ним имеет большое значение для минимизации этих эффектов и повышения общей эффективности системы распределения [4,5] (см. рис. 1).
AJM к / Л f AJTT /, \\ " ■ / ^__— Основная 3-я гармоника /У
\ ; . < V \ ! \ / \W \t У V] Д\У"У/
Осиовкал +3-Я гарыопика
Рис. 1. Анализ гармонических искажений
Если нагрузка потребляет ток, который пропорционален приложенному напряжению, а форма кривого тока идентична форме кривой напряжения, нагрузка называется линейной нагрузкой (см. рис. 2). Нагреватели сопротивления, лампы накаливания являются примерами линейных нагрузок.
ifjt ток нагрузкя
t(s)
/ /
Amplitude напрягши
Рис. 2. Ток нагрузки и входного напряжения при линейных нагрузках
Но если нагрузка потребляет ток, который не пропорционален приложенному напряжению, а форма кривого тока не идентична форме приложенного напряжения, нагрузка называется нелинейной нагрузкой (см. рис. 3). Электрические трансформаторы, промышленное оборудование, бытовая техника примеры нелинейных нагрузок.
jj(ij ток тгрикв
ь-1,я>нг
h-i, 150HZ
[WWV\y
-f- h-i,2iOHZ
iwvwwm
Трим гармогагн
иеточжювряжеюи -г
Рис. 3. Искаженная форма волны и количество гармоник в рядах Фурье
212
Эти периодические несинусоидальные сигналы описываются в терминах их гармоник, амплитуды и фазовые углы которых вычисляются с использованием анализа Фурье. Анализ Фурье позволяет разложить периодический искаженный сигнал в ряд, содержащий постоянную, основную частоту и кратные основной частоты.
Теорема Фурье утверждает, что каждая несинусоидальная периодическая волна может быть разложена на сумму синусоидальных волн посредством применения ряда Фурье. Ряд Фурье периодической функции I (?) выражается как:
1 (< ) = + Е11к 81П (+ вк ),
где I - постоянное значение, 1к - пиковые значения отдельных гармоник, ©0 - основная частота (в радианах в секунду), а 0к - фазовые углы гармоник.
Наиболее часто используемой мерой гармоник является общим гармоническим искажением ТНО, также известное как коэффициент искажения. Он определяется как отношение суммы мощностей всех гармонических составляющих к мощности основной частоты:
THD1 = -
£ - № J Vzl (in )2
i,
V2
i,
где I - среднеквадратичный ток основной частоты; I - среднеквадратичное значение тока n-й гармоники.
Когда нагрузки, подключенные к системе, являются линейными, а напряжение синусоидальным, тогда коэффициент мощности, активная мощность и полная мощность рассчитываются по следующим уравнениям:
PF = cos (в), (!)
P = VI cos (в), (2)
S = VI. (3)
Когда нагрузки нелинейно, а напряжение синусоидально, ток имеет гармоники. Активная мощность и полная мощность нельзя рассчитывать с использованием обычных методов, как показано в уравнениях (2) и (3). Это означает, что уравнение (1) нельзя использовать для расчета коэффициента мощности для нелинейных нагрузок. Коэффициент мощности для нелинейных нагрузок можно рассчитать:
pf = cos (в, )*- 1 ,
- коэффициент мощности искажения
л/1 + (ШД )2
где cos (в,) - коэффициент мощности смещения, _1_
л/l + (THD/ )2
(PFdist). Таким образом, общий коэффициент мощности (PFT) рассчитывается как произведение
(PFd,Sp ) и (PFd.t) известен как ( PFt ):
PF = PF * PF .
1 1 T 1 1 disp 1 1 dist
Сравнение линейных нагрузок с нелинейными нагрузками
№ Линейная нагрузка № Нелинейная нагрузка
1 Закон Ома применим 1 Закон Ома не применим
2 Крест-фактор = 1.41 2 Крест-фактор может быть 3 до 4
3 Коэффициент мощности = cos в 3 Коэффициент мощности Ф cos в
4 Ток нагрузки не содержит гармоник 4 Ток нагрузки содержит гармоники
5 Резистивный, индуктивный или емкостный 5 Обычно на оборудовании с силовой электронной
Фильтр активной мощности. Один из типов фильтров, используемых для удаления токов гармоник, называется шунтирующим фильтром активной мощности. Этот фильтр имеет функцию компенсации гармоник токов нагрузки, позволяя также компенсировать реактивную мощность. Его основная цель состоит в том, чтобы компенсировать нелинейные нагрузки, параллельно вводя гармонические составляющие тока нагрузки. Фильтр в основном состоит из инвертора, который производит компенсационные токи, и контроллера. Он подключаются параллельно нагрузкам, генерирующим гармоники, показанная на рис. 4. Таким образом, сетевой ток станет синусоидальным.
213
ЛС sou reo
Is
source current
Point of common coupling
Nonlinear load
compensation current
Shunt APF
Рис. 4. Шунтирующий фильтр активной мощности
На рис. 5 показаны основные характеристики шунтирующего фильтра активной мощности. Общая цель состоит в том, чтобы шунтирующий фильтр активной мощности вводил в систему компенсационный ток ^ , для устранения гармонического составляющего тока нагрузки . Ток нагрузки становится синусоидальным после компенсации.
компенсационный ток ¿с
Ток нагрузки ii
Когда фильтр подключен к А нелинейной нагрузке
Д цП и
После подключения :тра
Рис. 5. Характеристики шунтирующего фильтра активной мощности
'WSM/WSf'-'VW ►
К»)
Этот проект направлен на применение фильтра активной мощности для обработки гармонических искажений в системе распределения путем определения низкого значения полного гармонического искажения и улучшения коэффициента мощности системы.
Гистерезисный метод управления током. Инверторы источника напряжения являются одним из наиболее важных приложений в силовой электронике. Многие методы переключения используются для создания импульса переключения, который приводит к генерированию эталонного тока. Гистере-зисное управление током замечено больше, чем другие методы управления током, из-за простоты и более быстрого динамического отклика. Гистерезисное управление током является одним из наиболее подходящих методов переключения широтно-импульсной модуляции для получения эталонного тока в фильтрах активной мощности (см. рис. 6). Гистерезисное управление током имеет желаемые характеристики, такие как высокая стабильность, быстрое и точное динамическое поведение. Контрольная полоса гистерезиса представлена на рис. 7. Когда измеренный ток пересекает диапазон вокруг эталонного тока, переключающие устройства меняются (включаются или выключаются), и ток возвращается в диапазон.
ч/
i г к Т,
1 J*
Гпмог Hysteresis comparator
Рис. 6. Гистерезисный метод управления током
Контроль осуществляется следующим образом: в классической технике управления гистере-зисным током полоса гистерезисного тока обычно фиксируется на определенном значении Д^. В то
время как фактический гистерезисный ток \ находится в диапазоне гистерезисного тока, состояния переключателей неизменны. Когда гистерезисный ток равен или больше верхнего предела диапазона тока 1 f + Дь , переключатель £+ выключается и переключатель £_ включается для уменьшения гистерезисного тока__1V . Напротив, когда гистерезисный ток равен или меньше нижнего предела диапазона тока
' — Дг'ь переключатель Б+ включен, переключатель Б выключается, и ток гистерезиса увеличивается
1 у , чтобы вернуться в полосу тока, как показано на рис. 8. В результате выходной ток будет находить-
2 *
ся в диапазоне около эталонного тока.
Рис. 7. Блок - схема гистерезисного управления током
1С» ниру;ш
' ишоноЛ щ
2
Рис. 8. Принцип работы гистерезисного регулятора
Моделирование С Помощью Программ ЕТАР и МА^АВ. Моделирование с помощью программ ЕТАР и МАТЪАВ для гармонического анализа. С помощью ЕТАР мы можем изучить анализ гармоник любого типа цепи, и мы также можем изучить спектр гармоник. С помощью анализа потока нагрузки мы можем изучить анализ гармоник. Здесь мы изучаем различные случаи «частотно-регулируемых приводов ЧРП» с использованием ЕТАР и наблюдаем за эффективностью этого инструмента. ЧРП можно разделить на: 6, 12, 18 - импульсные ЧРП.
Рассмотрим 6 - импульсные частотно-регулируемые приводы ЧРП. 6 - импульсный выпрямитель является наиболее надежным и экономичным решением в отрасли частотно-регулируемого привода. Общее гармоническое искажение (ТОО) может достигать 35% на входных клеммах частотно-регулируемого привода (см. рис.9).
» Т 11111Т1»аИ»М»Н(1««аВ»Я»1В«ИПП?»ПЫ»«1»ЯЮ1«1
Рис. 9. 6 — импульсных анализов гармоник с ЧРП
Рассмотрим 12 - импульсные частотно-регулируемые приводы ЧРП. 12 - импульсные ЧРП содержат два отдельных параллельных 6-импульсных моста во входном преобразователе ЧРП. Этот тип устраняет 5-ю, 7-ю гармоники и снижает ТОО до 10, ..., 15% (см. рис. 10).
А А \ tm¡ mrpym j \ /\/\
12 Pulse
г| п Швдкх&г - „i ü LI DD , QU а.» . ....
Юр МУАзе
*1СЗ.Г Л rmi И * = Pu1 я ft
т * **
1.16 kV
Т2 i.i» VFD2
Ер
vi;. >
ь I ч и и я а к е и к у и и ее о й а я й я л п и в м к к л ъ и ю ш 500"».
Рис. 10.12 — импульсных анализов гармоник с ЧРП
С )
Мсзг 3 500 kw
Рассмотрим 18 - импульсные частотно-регулируемые приводы ЧРП. 18 - импульсные ЧРП содержат три отдельных 6-импульсных моста во входном преобразователе ЧРП, всего 18 диодов. Этот тип устраняет 5-ю, 7-ю, 11-ю и 13-ю гармоники и снижает ТОО до 10, ..., 15% (см. рис. 11).
S^jt^/nf I 18 Pulse
1 К| | п fl
Bus! 4.1« kV 4Л*
+161.6 A CHS еле * ЯШ
! KV IS Puls«
A ras 1 29.S2 4 THD +56.а Л nu |Ьб<0 A ais 29.Й2 i THD 4 7HD
0U3ÍO
fcv
ö« Л г
M 2 KV* «jo 2 HVA «p
Л 00511
4.1É KV
KtrS 333 kM
5 7 11 13 17 Я 3 Ъ Ъ 31 36 3? ¿1« 4? « В 3 » 61 5 5? II В П В £3 & © 91 Ъ 57 «и юз
Рис. 11.18- импульсных анализов гармоник с ЧРП
НСГ<
333 к*
Моделирование трехфазного шунтирующего фильтра активной мощности с гистерезисным управлением током (см. рис.12).
- SrOO?
pawfxpu« soarre сштсп!
шт
Three phu&e ротег
tm.1
Й
кШеш curres! coatí^lle.
Referen» corren! generelion
3 pbate moior
compfimtion cuiTCTit
В
imväSLSilcuil
№
nonlinear load
ТОШ fe
1 !_
Рис. 12. Трехфазный шунтирующий фильтр активной мощности с гистерезисным управлением током
На рис. 13а. показана форма сигнала тока источника без фильтра. На рис. 13с. показан спектр ТОО в системе без фильтра, что указывает на значение ТОО 25,75%. На рис. 13Ь. показан ток источника после подачи компенсирующего тока. Общее гармонического искажения ТОО с включенным фильтром активной мощности составляет 4,87%, что находится в пределах допустимого предела гармоник. На рис. 13d. показан спектр ТНО с включенным в схеме фильтром активной мощности.
216
Рис. 13а. Форма сигнала тока источника Рис. 13Ь. Ток нагрузки при подключении
без фильтра активного фильтра
Fundamental (50HZ) = 6.679, THD = 25.75%
fMMíMi'tm no-äm
*i of h I": j :i. i .
Harmonic order Рис. 13c. Спектр THD без фильтра
FundsHPDLil (ÍOHIPJl.Sl .THD = 4.87 К
Нягшоок order
Рис. 13d. Спектр THD с фильтром активной мощности
Заключение. Из результатов мы показали, что гармоники удаляются с помощью шунтирующих фильтров активной мощности. Гармонический анализ очень важен для изучения всех эффектов и потерь. Таким образом, программа ЕТАР является важным программным обеспечением для моделирования, позволяющим проверить потери и эффекты в системе перед ее установкой. Мы заключаем, что мы можем проверить анализ гармоник с помощью ЕТАР и можем удалить с помощью активных шунтирующих фильтров. Результаты моделирования показали, что метод адаптивного гистерезисного управления током обеспечивает фиксированную частоту коммутации, что приводит к уменьшению высокочастотных составляющих тока источника и коммутационных потерь. Достигнутые результаты находятся в пределах рекомендуемого стандарта 1ЕЕЕ-519, т.е. менее 5%, а также коэффициент мощности системы. 18 - импульсные частотно-регулируемые приводы ЧРП представляет собой очень хорошее решение для снижения гармоник, как видно из представленных результатов. Этот тип устраняет 5-ю, 7-ю, 11-ю и 13-ю гармоники и снижает ТОО до 10, ..., 15 %. По сравнению с 6-импульсными и 12-импульсными частотно-регулируемыми приводами; Результаты моделирования показали, что линейные нагрузки не содержат гармоники ТНО и значение равно нулю в резистивной нагрузке, индуктивной нагрузке и емкостной нагрузке и, что нелинейные нагрузки содержат гармоник и ТОО не равно нулю в нелинейных нагрузках с помощью МА^АВ.
Список литературы
1. Bosela T.R. Introduction to Electrical Power System Technology, New Jersey, Prentice Hall, 1997. P. 458 462.
2. Francisco C. De La Rosa, Harmonics and Power Systems, Distribution Control Systems, Inc. Ha-zelwood, Missouri, U.S.A. 2006. P. 1-56.
3. Roger C. Dugan, Mark F. McGranaghan, Surya Santoso, H. Wayne Beaty, Electrical Power Systems Quality, Second Edition. P. 167 223.
4. Rexte R. Power Electronic Polluting Effects, IEEE Spectrum, May 1997. P. 33 - 39.
5. Makram E.B., Haines R.B., Girgis A.A. Effect of Harmonic Distortion in Reactive Power Measurement, IEEE Trans. Ind. App., vol. 28, no. 4, July 1992.
6. Singh B., Al-Haddad K., Chandra A. A review of active filters for power quality improvement. Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 1999. 46(5). P. 960-971.
Альвардат Мохаммад Ясин, аспирант, moh. alwardat@yahoo. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт Петербургский политехнический университет Петра Великого,
Мболо Оуо Эвер-Лорэ, аспирант, mboloevers3@smail.com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт Петербургский политехнический университет Петра Великого,
Черненькая Людмила Васильевна, д-р техн. наук, профессор, Россия, Санкт-Петербург, Санкт Петербургский политехнический университет Петра Великого,
Лэ Ван Хуен, аспирант, huyenlevan120193@smail.com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт Петербургский политехнический университет Петра Великого
IMPROVING THE QUALITY OF ELECTRICITY WITH NON-LINEAR LOADS IN DRIVES OF
MECHATRONIC SYSTEMS
M.Y. Alwardat, O.E.-L. M'bolo, L.V. Chernenkaya, Le Van Huyen
Power quality issues are becoming a major concern for power system engineers. Harmonics play an important role in the degradation of power quality called harmonic distortion. Harmonic distortion in the power distribution system is increasingly increasing due to the widespread use of non-linear loads. Paying too much attention to these loads can cause the harmonic voltages and currents in the power distribution system to increase to unacceptably high levels, which can adversely affect system currents. In this article, the main task is to determine the loads that cause harmonics, how to design a filter to remove harmonics and their impact on power systems, how to design a filter to remove harmonics, suggest useful filters for modified types of loads.
Key words: Harmonics, power quality, active filter, passive filter, linear and non-linear loads, PCC,
SAPF.
Mohammad Yasin Alwardat, postgraduate, moh.alwardat@yahoo.com, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
Ohouo Evers-Lauret M'bolo, postgraduate, mboloevers3@gmail.com, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
Chernenkaya Liudmila Vasilievna, doctor of technical science, professor, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
Le Van Huyen, postgraduate, huyenlevan120193@,gmail.com, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
УДК 004
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-218-226
МЕТОДИКА ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫМИ СТРУКТУРАМИ ДЕЖУРНЫХ СМЕН ОПЕРАТИВНЫХ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ
С.А. Багрецов, В.М. Калуга, А.И. Мишин, О.В. Уточкин
Рассматриваются вопросы целевого планирования совершенствования квалификационных структур операторов групп управления с учетом предполагаемого (планируемого) изменения структур их организационного взаимодействия на основе взаимного резервирования в условиях ресурсных ограничений. Задача рассматривается как задача распределения однородного ресурса. Для её решения предложено использовать градиентный метод совершенствования организационной структуры операторов на основе применения метода «двух функций».
Ключевые слова: организационная структура, взаимное резервирование, коэффициент участия, надежность, программно-целевое управление, вероятность, интенсивность обучения, метод «двух функций».
Введение. Эффективность применения значительного числа современных систем оперативного управления определяется не только качеством деятельности одного оператора, но и зависит от того насколько эффективно операторы взаимодействуют между собой. Поэтому процесс подготовки операторов в составе расчета (группы управления) должен рассматриваться в комплексе всех мер изменения квалификационной и численной структур группы операторов систем оперативного управления (СОУ). При этом, рамки изменения численной структуры операторов в эксплуатируемой СОУ, как правило,
218
