Системный анализ для идентификации интергармоник тока и напряжения в интеллектуальных сетях для компонентов робототехнических структур

Системный анализ для идентификации интергармоник тока и напряжения в интеллектуальных сетях для компонентов робототехнических структур

Авдеев Борис Александрович
к.т.н., доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Керченский государственный морской технологический университет» (КГМТУ), доцент кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства, 298309, Республика Крым, г. Керчь, ул. Орджоникидзе, д. 82, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-6902-245X

Вынгра Алексей Викторович
КГМТУ, Преподаватель кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства, 298309, Республика Крым, г. Керчь, ул. Орджоникидзе, д. 82, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0003-0665-047Х

Черный Сергей Григорьевич
к.т.н., доцент, КГМТУ, Заведующий кафедрой электрооборудования судов и автоматизации производства, доцент, 298309, Республика Крым, г. Керчь, ул. Орджоникидзе, д. 82; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» (СПбГМТУ), 190121, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, д. 3, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-5702-3260

Материал поступил в редакцию 31 мая 2023 года

Аннотация
Развитие робототехнических систем сегодня является одним из ключевых направлений, что отображено в программах развития государства. Роботехнические комплексы и их внедрение широко применимы в гражданском и военном направлении. Развитие отрасли сегодня связано с тенденциями внедрения интеллектуальных систем и компонентов на базе комплексных решений обучения или саморазвития. В рамках данной работы будет решен только аспект идентификации интергамоник на базе комплексных интеллектуальных технологий для обеспечения стабильности элементов робототехнических систем как единого в дальнейшем робототехнического комплекса (линии производства). В статье приведен метод определения и устранения интергармоник тока и напряжения, в интеллектуальных сетях электроснабжения. Приведен поэтапный алгоритм выделения и определения частот интергармоник, их амплитуды и фазового угла, а также способ их устранения с помощью активного фильтра гармоник. В качестве источника интергармоник был использован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, работающий с переменной периодической нагрузкой на валу. В статье использовано имитационное моделирование в математическом пакете Matlab/Simulink. В результате моделирования была выделена основная гармоника тока и найдена разность между током фазы статора асинхронного двигателя и его основной гармоники. Полученная разность представлена в виде гармонического ряда Фурье с последующим определением частоты, амплитуды и фазы интергармоник. Для подтверждения теоретических расчетов был проведен эксперимент, в основе которого были устранены интергармонические искажения путем использования активного фильтра гармоник.

Ключевые слова
Робот, интергармоники, интеллектуальные сети электроснабжения, высшие гармоники, ряды Фурье.

Благодарности
Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы «Приоритет 2030» (№ 075-15-2023-235 от13.02.2023).

DOI
10.31776/RTCJ.11408

Индекс УДК 
621.31

Библиографическое описание
Авдеев, Б.А. Системный анализ для идентификации интергармоник тока и напряжения в интеллектуальных сетях для компонентов робототехнических структур / Б.А. Авдеев, А.В. Вынгра, С.Г. Черный // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 11. - № 4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2023. – С. 312-320. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. ГОСТ 30804.4.7-2013 (IEC 61000-4-7:2009). Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем
    электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. Общие положения = Electromagnetic compatibility of technical equipment. General guide on harmonics and interharmonics measuring instruments and measurement, for power supply systems and equipment connected thereto: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. N 429-ст введен впервые: дата введения 01.01.2014. – М.: Стандартинформ, 2020.
  2. Гапиров Р.А. Нормирование интергармоник как показателя качества электроэнергии в России и за рубежом / Р.А. Гапиров, Д.С. Осипов // Современные проблемы науки и образования, 2014. – № 5. – Текст: непосредственный.
  3. Сиромаха С.С. Электромагнитная совместимость интергармоники / С.С. Сиромаха, П.О. Ивкина // ОмГТУ, 2012. – №1. – Текст: непосредственный.
  4. Anant G. Kulkarni. Simulation of fault diagnosis of induction motor based on spectral analysis of stator current signal using fast fourier transform / Anant G. Kulkarni, Dr. Manoj Jha, Dr. Qureshi M.F. // IJISET - International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology. – Vol. 1. – Issue 4, June 2014. – Text: unmediated.
  5. Yassa N. Motor Current Signature Analysis for the Air Gap Eccentricity Detection In the Squirrel Cage Induction Machines / Yassa N., Rachek M., Houassine H. // Energy Procedia. – Vol. 162, 2019. – Pp. 251-262, ISSN 1876-6102, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.04.027. – Text: electronic.
  6. ГОСТ Р 51317.2.4-2000 (МЭК 61000-2-4-94). Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Уровни электромагнитной совместимости для низкочастотных кондуктивных помех в системах электроснабжения промышленных предприятий. Общие положения = Electromagnetic compatibility of technical equipment. Electromagnetic environment. Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances in industrial plants: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 13 декабря 2000 г. N 352-ст введен впервые: дата введения 2002-01-01. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.
  7. Вынгра А.В. Моделирование пуска электропривода компрессора судовой холодильной установки / А.В. Вынгра, Б.А. Авдеев // Труды Крыловского государственного научного центра, 2019. Специальный выпуск 2. – C. 143-151. – Текст: непосредственный.
  8. Федоров В.Л. Критерий определения числа гармоник рядов Фурье, аппроксимирующих напряжения и токи трансформатора // Омский научный вестник. – 2018. – №5 (161). – Текст: непосредственный.
  9. Лютаревич А.Г. Оценка эффективности использования активного фильтра гармоник в системах электроснабжения для улучшения качества электроэнергии / А.Г. Лютаревич, С.Ю. Долингер // Омский научный вестник, 2010. – №1 (87). – Текст: непосредственный.

 Полный текст статьи (pdf)