Реєстраційний номер
0525U000252, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор технічних наук
Дата захисту
09-05-2025
Статус
Запланована
Чому дисертація має статус "Запланована"?
Назва роботи
Розвиток методів синтезу нелінійних електротехнічних систем на енергетичній основі
Здобувач
Білецький Юрій Олегович, к.т.н.
Консультант Щур Ігор Зенонович
Опонент Мазуренко Леонід Іванович
Опонент Васько Петро Федосійович
Опонент Ковбаса Сергій Миколайович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної наукової-технічної проблеми розвитку методів синтезу керування нелінійними електротехнічними системами на енергетичній основі і поєднанню їх в комплексний підхід, що охоплює математичне моделювання систем, їх динамічний синтез, оптимізацію енергоперетворень в усталених режимах та комп’ютерне моделювання.
Запропоновано процедури синтезу систем енергоформуючого керування (СЕФК), які дають змогу передавати керуючі впливи на бажані фізично неконтрольовані координати стану через контрольовані контури системи, і, таким чином, розширити можливості керування в СЕФК. Розроблено комп’ютерну програму для їх реалізації до різних об’єктів. Запропонована процедура синтезу СЕФК з корекцією сигналів дає змогу синтезувати СЕФК із широкими можливостями регулювання, високими статичними і динамічними характеристиками, стабільною роботою керованих систем для широкого діапазону завдань робочих координат стану та простою імплементацією.
Розроблено метод параметричного синтезу СЕФК для лінійних та нелінійних систем на основі теорії оптимального керування та модифікованого рівняння Ріккаті, що дає можливість знайти структуру та параметри матриць демпфування та взаємозв'язків виходячи з обраного критерію оптимальності.
Розвинуто в напрямку застосування до нелінійних систем підхід лінійної термодинаміки нерівноважних процесів (ТДНП), а саме метод універсального опису об’єктів як перетворювачів потужності (ПП), для аналізу енергетичних процесів та покращення їх ефективності в ЕТС, зокрема до тих, які включають підсистеми різної природи. Для синхронної машини з постійними магнітами (СМПМ) з урахуванням втрат в сталі одержано її математичну модель як множину універсальних ПП для кожної робочої точки машини та сформовано карти її енергетичної ефективності, які можна використовувати як стратегію керування під час синтезу СЕФК. Вперше описано та проаналізовано вітроенергоустановку (ВЕУ) у вигляді вітротурбіни та синхронного генератора з постійними магнітами як двох каскадно з’єднаних множин ПП. Це дало змогу виявити нові аспекти енергетики цієї системи та її елементів, а також шляхи підвищення її ефективності. Моделювання та дослідження сонячної установки для помпування води (СУПВ) з відцентровою помпою (ВП) показали доцільність зміни проєктного для конкретної СУПВ значення продуктивності ВП у сторону збільшення з метою підвищення енергетичної ефективності роботи ВП та розширення діапазону робочих значень інтенсивності сонячної радіації.
Для SISO систем зі складною нелінійною динамікою, до яких застосовується СЕФК, представлений метод опису систем як універсальних ПП на основі лінійної ТДНП дає змогу отримати оптимальні координати та сформувати стратегію енергетичного менеджменту. Крім цього, за принципом СЕФК ефективно реалізовуються необхідні стратегії керування нелінійними та мультифізичними системами, зокрема МІSO та MIMO, низка яких розглянута і досліджена в роботі.
Для нелінійної ЕТС на базі ДПС незалежного збудження з двозонним регулюванням швидкості розроблено СЕФК згідно запропонованої процедури синтезу з корекцією сигналів завдання.
На основі розробленого методу запропоновано та досліджено, зокрема експериментально, різні варіанти СЕФК для гібридних акумуляторно-суперконденсатоних систем нагромадження енергії (ГСНЕ) різної конфігурації для сонячної енергоустановки та електромобіля, які забезпечують задану стратегію керування. Отримані СЕФК подовжують роботу акумуляторної батареї завдяки зменшенню динаміки зміни струму та його обмеженню. Розроблено також СЕФК що може працювати в широкому діапазоні навантажень завдяки ковзному перемиканню синтезованих регуляторів, які мають різну структуру, відповідно до потреби обмеження струму. Вперше розроблено СФЕК для ГСНЕ з багаторівневим модулем суперконденсаторів (СК), інтегрованим з каскадним DC-DC перетворювачем, що дає змогу реалізувати стратегії енергетичного менеджменту і водночас потребує у вісім разів менше параметрів для налаштування порівняно з існуючими системами, побудованими за класичними підходами. Розроблено СЕФК для енергозберігаючої СУПВ з додатковими функціями накопичення виробленої електроенергії та живлення зовнішніх електричних споживачів, що забезпечується відповідною стратегією керування.
Запропоновано пульсуючий режим роботи автономної СУПВ прямого привода з введенням в канал потоку енергії проміжного СК буфера, що забезпечує номінальне значення енергетичної ефективності роботи ВП за зміни в широких межах інтенсивності сонячної радіації. Запропоновано поєднати підхід до комп’ютерного моделювання за мето-дом макроенергетичного представлення (EMR), що дає змогу моделювати скла-дні мультифізичні системи, з СЕФК з метою покращення точності моделювання та керування.
Дата реєстрації
2025-05-14
Додано/оновлено в НРАТ
2025-05-14 / 2026-07-01
