Цель данной работы – формирование в реальном времени сигналов задания потокосцепления и момента в системе векторного управления асинхронным электродвигателем тягового электропривода. Сигналы задания должны максимизировать момент в условиях нестабильности напряжения источника питания, в частности в режиме ослабления магнитного поля. Обычный способ управления режимом ослабления поля заключается в формировании задания потокосцепления обратно пропорционально скорости либо квадрату скорости. Так формируемые сигналы задания не способны обеспечить максимум располагаемого момента во всем диапазоне изменения скорости, и увеличение располагаемого момента достигается различными путями. Например, обратная связь по напряжению используется для увеличения располагаемого момента в условиях внутренних и внешних возмущений. Широкое изменение скорости при ослаблении потокосцепления выявляет нелинейные свойства асинхронного электродвигателя. Однако в системах векторного управления обычно применяются пропорционально-интегрирующие (ПИ) регуляторы. Следовательно, во-первых, линейные ПИ-регуляторы должны быть робастными, во-вторых, сигналы задания для потокосцепления и момента должны гарантировать линейное без насыщения функционирование каждого ПИ-регулятора системы управления. Предложенные выражения для расчета входных сигналов задания для потокосцепления ротора и электромагнитного момента как функции текущего значения скорости ротора являются приближенными выражениями. Оценка возможной погрешности показывает, что погрешность допустима. Имитационное моделирование выполнено для системы векторного управления асинхронным электродвигателем и с учетом вычисления сигнала управления микроконтроллером и динамики преобразователя частоты. Имитационное моделирование системы подтверждает эффективность управления с применением предложенных выражений для формирования в реальном времени сигналов задания потокосцепления и момента.

Системы накопления электрической энергии находят широкое применение в электротранспорте, энергетике, для обеспечения автономного электроснабжения и регулирования нагрузки энергосистем. Один из способов увеличения технической и экономической эффективности накопителей – их гибридизация, т. е. создание накопителей, состоящих из блоков разнотипных батарей. В литературе отсутствуют систематический анализ качественно-количественных эффектов гибридизации и соответствующие методические рекомендации по выбору схемы и оценке эффективности гибридизации. В статье этот вопрос рассмотрен с теоретической и методической позиций, даны рекомендации для конструирования накопителей, обслуживающих солнечные или ветростанции малой мощности. Сделан краткий обзор данных по показателям стоимости буферизации электроэнергии литий-ионными, свинцовыми аккумуляторами и суперконденсаторами. Предложена методика определения необходимости и степени гибридизации накопителя энергии на основе простейших зависимостей параметров накопителя от степени гибридизации. Введены понятия коэффициента синергетического эффекта гибридизации и степени внутренней буферизации электроэнергии.  Представлена количественно-качественная модель оценки эффективности гибридизации. Предложен методический подход для расчета степени внутренней рекуперации и оценки коэффициента синергетического эффекта гибридизации. Показано, что в общем случае дополнение литий-ионных аккумуляторов блоком суперконденсаторов не приводит к снижению стоимости буферизации электроэнергии ввиду высокого отношения стоимости буферизации суперконденсатором к стоимости буферизации литий-ионными аккумуляторами.  При этом экономическая целесообразность использования суперконденсаторов для компенсации высоких импульсных нагрузок может быть определена на основе анализа частотного спектра графика нагрузок накопительного блока. Разработанные модели и подходы могут найти применение при проектировании электрохимических систем накопления энергии для заданных условий эксплуатации.

При насыщении трансформатора тока, преимущественно вследствие наличия экспоненциально затухающей апериодической составляющей в токе повреждения, его вторичный ток имеет характерную непериодическую искаженную форму, существенно отличающуюся от его первичной (истинной) формы, что ведет к занижению вычисляемого релейной защитой значения вторичного тока по сравнению с его истинным значением. Указанное приводит к затягиванию   времени   срабатывания или вовсе к отказу  функционирования  устройств 

релейной защиты, так как уставки и алгоритмы релейной защиты рассчитаны и построены соответственно из предположения о том, что форма сигнала вторичного тока является синусоидальной и пропорциональной первичному. А поскольку в общем случае при использовании классических электромагнитных трансформаторов тока исключить возможность их насыщения невозможно, то выявление указанного режима функционирования является актуальной технической задачей. В статье предлагается использовать искусственную нейронную сеть, которая совместно с традиционным способом определения насыщения на основе сравнения значений соседних выборок вторичного тока позволяет реализовать быстрый и надежный детектор насыщения трансформатора тока. Детально рассмотрены этапы практической реализации такой искусственной нейронной сети. В среде имитационного моделирования MATLAB-Simulink методом вычислительного эксперимента выполнена проверка функционирования предложенного детектора, которая подтвердила, что он позволяет быстро и безошибочно определять насыщение в широком диапазоне изменения параметров энергосистемы и самого трансформатора тока. 

Целью механического расчета гибких проводников распределительных устройств и линий электропередачи является определение стрел провеса, тяжений, нагрузок на опорные конструкции, минимальных расстояний до соседних токоведущих частей и других параметров. Расчеты должны производиться с учетом распределенных и сосредоточенных нагрузок. Распределенные нагрузки, направленные вертикально, определяются весом провода, гирлянд изоляторов, возможных гололедных отложений на них. Распределенные нагрузки в горизонтальной плоскости должны рассчитываться в климатических режимах с боковым напором ветра. Сосредоточенные нагрузки создаются такими элементами, как отпайки к электрическим аппаратам, междуфазные изолирующие распорки, заградительные шары, шлейфы и т. п., и действуют преимущественно в вертикальной плоскости, а в случае отпаек могут иметь практически произвольное пространственное направление. К наиболее точным методам механического расчета гибких проводников относят методы, основанные на численном решении уравнения проводов в виде гибкой упругой нити. Такой алгоритм реализован в авторской компьютерной программе MR21. Однако во многих случаях предпочтительными оказываются упрощенные методики, доступные более широкому кругу пользователей. В статье представлена упрощенная методика механического расчета гибких проводников, базирующаяся на уравнении состояния провода, позволяющая учитывать сосредоточенные и распределенные нагрузки. Различные климатические режимы и нагрузки учитываются с помощью коэффициентов горизонтальной и вертикальной нагрузки в рассчитываемом и исходном режимах. Приведены выражения для расчета вышеуказанных коэффициентов для любого числа отпаек в пролете с точным определением их пространственного расположения, а также представлены формулы для расчета стрел провеса и горизонтальных отклонений проводников. Компьютерная программа MR21, апробированная ранее, в данной работе используется в качестве инструмента проверки результатов расчета по предлагаемой упрощенной методике.

На основе анализа теплогидравлических процессов и структурно-функциональ-ного устройства предложенной системы теплохладоснабжения зданий установлена многофакторная зависимость действительного коэффициента преобразования для оценки эффективности трансформации отбираемой теплоты грунтового массива и вентиляционного воздуха. Она позволяет моделировать индивидуальное влияние исходных параметров и эксплуатационных режимов работы системы в поиске рациональных условий высоко-эффективного использования энергетических потоков для теплохладоснабжения зданий в соответствующие периоды года. Результатами качественной оценки многофакторной взаимосвязи действительного коэффициента преобразования обоснована возможность энергоэффективной работы анализируемой системы, которая обеспечивается в расчетных условиях отопительного периода при соотношении циркулирующих расходов через испаритель и конденсатор теплового насоса выше 1,8, что рационально для спортивно-оздоровительных и торгово-развлекательных комплексов. Усовершенствованное структурно-функциональное устройство системы на основе бинарного низкотемпературного источника повышает эффективность парокомпрессионной трансформации энергетических потоков, косвенно подтверждая целесообразность максимального использования энергетического потенциала вентиляционного воздуха в течение года с соответствующей аккумуляцией избыточной теплоты в грунтовом массиве, а следовательно, и возможность уменьшения глубины дорогостоящих скважин либо количества зондовых теплообменников.

Исследован обособленный генерирующий комплекс, главная особенность которого – функционирование в течение контрольного периода при жестком ограничении топливного ресурса. Назначение комплекса – производство электрической и тепловой энергии для нужд потребителя. Предложена модель управления производством для двух сценариев: при безусловном обеспечении нужд потребителя электрической энергией и обязательной реализации графика отпуска тепловой энергии. Рассмотрены особенности реализации модели для обособленной теплоэлектроцентрали (мини-ТЭЦ) с гарантированным отпуском электрической энергии потребителю, обоснованы режимы когенерации в условиях ограниченного запаса топлива безотносительно к категории потребителя. Показано, что в таких режимах общий отпуск тепловой энергии за контрольный период времени при ограниченном на данный период запасе топлива не зависит от заданного производства этого вида энергии в режимах максимальной и минимальной электрических нагрузок. Показан вариант оптимизации при выборе дополнительного источника теплоты для удовлетворения нужд потребителя. В случае выбора возобновляемого источника энергии (ВИЭ) управление комплексом когенерация – ВИЭ согласно предлагаемой стратегии позволяет минимизировать необходимую мощность ВИЭ. Основой управления производством является математическая модель генерирующего комплекса, представленная в настоящей работе. В части описания поведения сложной физической системы в целом использован энергетический подход (метод Гамильтона), который оказался весьма удобным для решения поставленной задачи, поскольку вариационные принципы не зависят от выбора системы координат. Описание турбоустановки как объекта, входящего в генерирующий комплекс и во многом определяющего связь расхода топлива и количества произведенной электрической и тепловой энергии, произведено с безусловным выполнением требования: расход топлива есть функция состояния системы. Предлагаемая стратегия когенерации в условиях жесткого ограничения количества топлива не зависит от вида используемого органического топлива и не привязана к календарным датам контрольного периода.

Выполнен сравнительный анализ основных схем сборных водоводов скважинных водозаборов – линейной и кольцевой, что необходимо при выборе варианта для проектирования группового скважинного водозабора с циркульным расположением скважин. Установлено, что некрупный водозабор с индивидуальными радиальными подключениями к сборному узлу может иметь преимущества по снижению энергозатрат на транспортировку воды по сравнению с водозабором с кольцевым сборным водоводом, однако это в любом случае должно быть обосновано технико-экономическим сравнением, базирующимся на гидравлическом расчете системы подачи воды.  Получены уравнения для расчета подачи насосов скважин водозабора с линейными сборными водоводами, в которых однозначно известно направление движения потоков воды. В кольцевом же сборном водоводе всегда существует точка разделения двух потоков, направленных по кольцу к сборному узлу по часовой стрелке и против нее. Причем положение этой точки зависит от количества включенных в работу скважин водозабора и параметров труб, соединяющих участки водовода. Отсутствие алгоритмов расчета кольцевого сборного водовода с не фиксированными по величине расходами в точках подключения скважин осложняет гидравлический расчет, а значит, и нахождение оптимального варианта водозабора.  В статье представлен алгоритм гидравлического расчета водозабора с однокольцевым сборным водоводом, базирующийся на уравнении равенства потерь напора при движении воды от точки разделения двух потоков до сборного узла по различным путям движения и уравнении неразрывности. Полученный алгоритм легко распространяется на любое количество скважин.  Рассмотрен численный пример гидравлического расчета группового водозабора, состоящего из восьми скважин, подключенных к кольцевому сборному водоводу.