Development of scientific fundamentals of building of multi-level voltage inverters for alternative power sources in the system Smart Grid

Abstract

Створено нову концепцію побудови промислових багаторівневих автономних інверторів (БРІ) на базі спектральних ортогональних перетворень дискретних функцій з m- ічним аргументом та законів m-ічної системи числення; розроблено способи та пристрої компенсації реактивної потужності навантаження автономних багаторівневих інверторів; запропоновано методику побудови систем електроживлення на основі БРІ та фільтрокомпенсуючого пристрою (ФКП) паралельного типу; розроблено структури силової частини та системи керування трифазних автономних інверторів та систем забезпечення заданого рівня коефіцієнта несиметрії; запропоновано економічно вигідне рішення використання комірок багаторівневого інвертора в якості компенсаційного перетворювача ФКП, що дає можливість комбінувати функції формування напруги живлення і компенсації реактивної потужності в одному БРІ; запропоновано спосіб керування фільтро- компенсуючим пристроєм з підтриманням постійного заряду акумуляторної батареї; розроблено систему комплексного моніторингу та оцінки параметрів джерел енергії, акумуляторних батарей, перетворювальних пристроїв та навантажень у мережі Smart Grid; розроблено способи керування перетворювачами електричної енергії, генераторами та навантаженнями локального технічного або технологічного об'єкту за вартісним критерієм.New conception of building of industrial multi-level autonomous invertors on the base of spectral orthogonal transforms of discrete functions with m-ary argument and m-ary counting system. Means and devices to compensate reactive load power for autonomous multi-level invertors are developed. Method for building of energy-supply systems on the base of multi-level invertors and parallel filter-compensating devices is proposed. Structure of power part and control system of three-phase autonomous invertors and system for providing of assigned value of non-symmetry factor are developed. Using of cells of multi-level inverter as compensating converter in filtercompensating device is proposed as economically attractive solution. It allows to combine the functions of source voltage forming and reactive power compensation within single multi-level inverter. The way of control of filter-compensating device supporting constant accumulator charge is proposed. System of complex monitoring and estimation of the parameters of electrical energy and the loads in Smart Grid is elaborated. The ways of control of electrical energy converters, generators and consumers at local technical or technological object by cost criteria are created.Создана новая концепция построения промышленных многоуровневых автономных инверторов (МАИ) на базе спектральных ортогональных преобразований дискретных функций с m-ичним аргументом и законов m-ичной системы счисления; разработаны способы и устройства компенсации реактивной мощности нагрузки автономных многоуровневых инверторов; предложена методика построения систем электропитания на основе МАИ и фильтрокомпенсирующие устройства (ФКП) параллельного типа; разработаны структуры силовой части и системы управления трехфазных автономных инверторов и систем обеспечения заданного уровня коэффициента несимметрии; предложено экономически выгодное решение использования ячеек многоуровневого инвертора в качестве компенсационного преобразователя ФКП, что дает возможность комбинировать функции формирования напряжения питания и компенсации реактивной мощности в одном МАИ; предложен способ управления фильтро-компенсирующим устройством с поддержкой постоянного заряда аккумуляторной батареи; разработана система комплексного мониторинга и оценки параметров источников энергии, аккумуляторных батарей, преобразователей электроэнергии и нагрузок в сети Smart Grid; разработаны способы управления преобразователями электрической энергии, генераторами и нагрузками локального технического или технологического объекта по стоимостному критерию