Детальная информация

Тема выпускной квалификационной работы «Разработка и исследование модели синусоидального широтно-импульсного выпрямителя». Целью работы является проработка кода программы управления работой ШИМ выпрямителя. Задача – сделать с помощью цифровых инструментов так чтобы инвертор был «виден» для сети как линейная нагрузка, тем самым работая как корректор мощности. ШИМ-выпрямители — это устройства, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC) так, чтобы терялось как можно меньше энергии. Их используют там, где важно не только изменить вид тока, но и улучшить его качество. Например, такие устройства делают электрическую сеть более стабильной и экономичной: они уменьшают потери энергии, снижают помехи и продлевают срок службы оборудования. Что касается «умных сетей», то тут всё сложнее - они требуют, чтобы все устройства в системе работали согласованно. Например, в часы максимальной нагрузки нужно быстро перераспределить энергию, чтобы избежать перегрузок. Для этого используются технологии искусственного интеллекта, которые моментально анализируют данные и управляют сетью. Такие технологии также помогают соединять локальные микросети с основной системой и правильно использовать устройства для хранения энергии. Теперь о том, как можно создавать электрический сигнал нужной формы. Есть два подхода. Простой способ (идеальный синус через преобразование)- сначала переменный ток превращается в постоянный, а потом обратно в переменный, но уже с идеальной синусоидальной формой. Тут неважно, какой был сигнал на входе — на выходе всегда получается правильный, без искажений. Это проще реализовать, но в реальности всё равно нужна дополнительная система, чтобы исправлять небольшие ошибки. Более сложный способ (исправление входного сигнала). Здесь сигнал на входе анализируется, и устройство «исправляет» его чтобы сделать его идеальным. Для этого используется специальный метод анализа — разложение сигнала на составляющие. Система отслеживает искажения, рассчитывает, как их устранить, и делает всё это в реальном времени. Этот подход сложнее, потому что требует точных измерений, вычислений и постоянной обратной связи. Во втором подходе используется регулятор (PID), который помогает справляться с неточностями и делает систему стабильной. Он учитывает, как реагирует устройство, и постепенно корректирует действия для достижения наилучшего результата. В реальном проекте чаще реализуют второй подход, но упрощают его, чтобы обрабатывать данные быстрее. Это позволяет работать с сигналом в режиме реального времени без задержек. В коде проекта реализуется второй вариант, но без преобразования Фурье. Это позволяет не отставать на половину периода в обработке сигнала и не нужны усреднения за несколько циклов- программа формирует сигнал одномоментно.

Topic of the final qualification work- "Development and investigation of a model of a sinusoidal pulse-width modulation rectifier". The purpose of the work is to develop the control program code for the operation of a PWM rectifier. The primary task is to correct the nonlinearity of the input signal. PWM rectifiers are devices that convert alternating current (AC) into direct current (DC) with minimal energy loss. They are used in applications where not only the type of electricity needs to be changed but also its quality needs improvement. For example, such devices make the electrical grid more stable and efficient: they reduce energy losses, minimize interference, and extend equipment lifespan. In the context of "smart grids," things are more complex. These grids require all devices in the system to operate in harmony. For instance, during peak load hours, energy must be redistributed quickly to avoid overloads. This is achieved using artificial intelligence technologies that instantly analyze data and manage the grid. Such technologies also facilitate the integration of local microgrids with the main system and optimize the use of energy storage devices. Now, regarding how to create an electrical signal of the required shape, there are two approaches Simple method (ideal sine through conversion)- in this approach, alternating current is first converted into direct current and then back into alternating current, but with a perfect sine wave shape. Here, the input signals form does not matter— the output always produces a clean, distortion-free sine wave. This method is easier to implement, but in practice, an additional system is still needed to correct minor errors. Complex method (correcting the input signal)- in this approach, the input signal is analyzed, and the device "corrects" it to make it ideal. This is achieved through a special method of analysis—signal decomposition into components. The system monitors distortions, calculates how to eliminate them, and performs all corrections in real-time. The second approach is more complex as it requires precise measurements, computations, and continuous feedback. This method involves using a PID controller to handle inaccuracies and stabilize the system. The controller takes into account how the device responds and gradually adjusts actions to achieve optimal results. In real projects, the second approach is more commonly implemented but simplified to process data faster. This enables real-time signal handling without delays. In the project code, the second approach is implemented but without Fourier transformation. This allows the signal to be processed instantly without lagging by half a period or averaging over multiple cycles. The program generates the signal in real time.