Жизнь такая же круглая как и Земля (СИ) - Леонидович Коровин Сергей Страница 11

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является спектральная и корреляционная зависимость случайных событий. Предметом исследования является планирование проведения ремонтов электрооборудования. И получение устройства компенсирующего все искажения электроэнергии.

В данной диссертационной работе используются следующие методы, а именно: корреляционный анализ случайных процессов, спектральная зависимость случайных процессов и введенный новый метод исследования называемый Пляс преобразованиями.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что разработана новая математическая система названная Пляс теории и доказанная на практических исследованиях. Пляс теория представляет собой математический анализ функции в которых известны только даты перехода количества в качество. И по этим переходам выстраивается функция состояния случайного процесса во времени.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что получен алгоритм расчета оптимального времени проведения ремонта электрооборудования и получен алгоритм, проверенный на практике, расчета времени наступления аварии с точностью порядка 90%. И получено устройство компенсирующее все искажения электроэнергии.

Личный вклад соискателя заключается в получении патента на прогнозирование аварии микропроцессорных систем. И получение патентов на активный синхронный и активный асинхронный активный фильтр.

Апробация результатов исследования была проведена на ПАО ММК им. Ильича, а именно было экспериментально доказано совпадение расчетных моментов наступления аварии и реальных моментов наступление аварий электрооборудования с точностью порядка 90%.

Моими публикациями являются получение патента на прогноз аварий микропроцессорных систем. И получение патентов на активный синхронный и активный асинхронный активный фильтр. Также статья в вестнике ПГТУ.

Структура диссертации следующая: 1 - Обзор литературы. 2 - Формулировка Пляс рядов. 3 – Математическое обоснование Пляс рядов. 4 - Пляс интеграл. 5 – Дифференциальные и интегральные ряды. 6 – Функция состояния случайного процесса и прогноз случайного события. 7 – Планирование ремонтов электрооборудования по условию минимума простоев электрооборудования.8 - Компенсация искажений электроэнергии активными фильтрами.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Принципы обработки сигналов для определения высших гармоник.

Для определения высших гармоник целесообразно применение корреляционного и взаимно корреляционного способов цифровой обработки мгновенных значений сигналов. Алгоритм корреляционной обработки сигналов:

(1.1)

где - базисный (опорный) сигнал. В качестве опорного сигнала часто берется гармонический сигнал , где - номер исследуемой гармоники; - круговая частота входного сигнала; - начальная фаза базисного сигнала. Сюда относится измерение квадратурных составляющих (в этом случае или ) или амплитуды и фазы гармоник, определения частотных характеристик. Этот метод применяется также для определения амплитуды сигнала x(t) при наличии помех. При разложении x(t) в ряд Фурье и синусоидальном базисном сигнале

(1.2)

(1.3)

Величина

(1.4)

где - амплитуда; - начальная фаза -й гармоники сигнала x(t).

При , имеем квадратурные составляющие -й гармоники, а при амплитуду -й гармоники.

Недостатком данного метода является определение методом последовательного приближения которому соответствует амплитудное значение (т.е. максимальное значение). Время измерений можно значительно сократить до одного – двух периодов исследуемого сигнала, если измерять не амплитуды гармоник, а их квадратурные составляющие. Формулы для их определения:

(1.5)

Имея квадратурные составляющие, можно определить амплитуду соответствующей гармоники.

(1.6)

Недостатком данного способа является то, что если интервал наблюдения меньше периода гармоник, содержащемся в сигнале, то точность нахождения данных гармоник с большим периодом небольшая.

Рассмотрим пример:

Зададимся гармонической функцией:

(1.7)

Рассмотрим её на интервале от 0 до 0.1

Максимальный период гармоники, соответствует частоте 1, данная гармоника имеет формулу:

(1.8)

Графики данных функций представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. – Гармонические сигналы.

Воспользовавшись формулой 1.5, найдем косинусные квадратурные составляющие используя Mathcad:

И синусные квадратурные составляющие:

Используя формулу 1.6. найдем амплитудно – частотные характеристики:

Построим график амплитудно – частотной характеристики:

Рисунок 1.2. – Амплитудно – частотная характеристика.

Как видно из графика на рисунке 1.2, мы не получили искомые гармоники 1, 20, 40 Гц. Максимум функции на частоте 20 и 40 Гц проходят близко с данными искомыми частотами. А частота 1 Гц вообще не определяется.

Используя обратное преобразование Фурье, получим:

(1.9)

В формуле 20 и 40 соответственно частоты наших гармоник.

График функции 1.9 и исходной формулы 1.7, представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3. – Графики исходной и полученной функции.

Сплошной график полученной функции. Как видно из рисунка 1.3, погрешность методов Фурье при гармониках м периодом большим времени наблюдения оставляет желать лучшего.

1.2. ПРИМЕНЕНИЕ АКТИВНОГО КОНДИЦИОНЕРА ГАРМОНИК

Активный кондиционер гармоник (Active Harmonic Conditioner - AHC) [ 8, 9, 10 ] в отличие от магнитного синтезатора подключается не последовательно с нелинейной нагрузкой, а параллельно ей (рис.2.6.).

Рис. 2.6. Схема включения активного кондиционера гармоник (АКГ).

Принцип действия активного кондиционера гармоник (АКГ) основан на анализе гармоник тока нелинейной нагрузки и генерировании в распределительную сеть таких же гармоник тока, но с противоположной фазой. Как результат этого, высшие гармонические составляющие тока нейтрализуются в точке подключения АКГ. Это означает, что они не распространяются от нелинейной нагрузки в сеть и не искажают напряжения первичного источника энергии.

Ток нелинейной нагрузки содержит основную ( i1 ) и высшие ( in ) гармоники:

      (2.11)

Ток АКГ содержит противофазные току нагрузки высшие гармоники:

      (2.12)

В результате ток, потребляемый от источника, практически синусоидален, так как содержит только основную (первую) гармонику:

      (2.13)

Таким образом, источник обеспечивает только основную гармонику тока нагрузки, а АКГ покрывает практически весь спектр высших гармоник от 2-ой до 25-ой. АКГ может быть установлен в любой точке распределительной сети и способен компенсировать высшие гармоники от одной или нескольких нелинейных нагрузок.