Исследуемая проблема колебания напряжения в узлах нагрузки возникла при эксплуатации в системах электроснабжения промышленных объектов электроприемников, имеющих достаточно низкий коэффициент мощности при работе в динамических режимах с потребляемой мощностью, сравнимой с мощностью короткого замыкания источника питания. Таковыми являются, например, электроприводы на базе асинхронного электродвигателя прямого включения.
Основным источником потерь электроэнергии в рассматриваемых системах являются перетоки реактивной мощности, приводящие к падению напряжения в узлах потребления нагрузки. При этом наибольшие потери возникают изза кратковременных провалов напряжения в динамических режимах работы оборудования, когда помимо бросков потребления тока резко изменяется и коэффициент мощности. Помимо этого, при подключении к трехфазной сети однофазных электроприемников на практике зачастую нельзя добиться полного баланса потребляемых активных и реактивных мощностей по фазам, что приводит к появлению несимметрии напряжения в питающей сети [1].
Режимы работы вне номинальных значений напряжения питания приводят к повышению расходов на электроэнергию, а также снижению ресурса работы электрооборудования [2].
Осуществлять компенсацию колебаний напряжения принципиально возможно с помощью источников бесперебойного питания (ИБП) и устройств динамической компенсации искажений напряжения (УДКИН) [3]. ИБП позволяют поддерживать электроснабжение потребителей в течение некоторого ограниченного промежутка времени. Однако данные устройства начинают свою работу только после того, как напряжение питания упадет до 10–15 % от номинального, т. е. когда фактически произойдет отключение электроэнергии. В свою очередь, УДКИН позволяет компенсировать кратковременные провалы напряжения только до определенного уровня (по трем фазам сети до 40 % и однофазным электроприемникам до 55 %). При этом как ИБП, так и УДКИН рассчитаны на работу с электроприемниками с высоким (0,8–0,9) коэффициентом мощности [4, 5]. Таким образом, данные устройства не подходят для компенсации колебаний напряжения, вызванных резкопеременной нагрузкой с изменяющимся коэффициентом мощности. В этом случае возможно применять быстродействующие установки компенсации реактивной мощности, например фильтрокомпенсирующие устройства на базе конденсаторных батарей или статических преобразователей [6, 7]. Последние позволяют плавно генерировать реактивную мощность как емкостного, так и индуктивного характера в широких пределах. Необходимое быстродействие возможно обеспечить с применением цифровых систем управления, реализующих алгоритмы идентификации параметров узла нагрузки в реальном времени. В данной статье рассматривается вопрос идентификации параметров узла нагрузки в целях реализации цифровой системы регулирования напряжения на базе статических компенсационных преобразователей [8].