ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Исследования позволили решить ряд задач по усовершенствованию проектирования озонаторных установок:

- предложенная структурная математическая модель высоковольтной озонаторной трубки позволяет рассчитать переходные и аварийные режимы;

- интеграцией модели озонаторной трубки в имитационную модель системы преобразователь частоты - озонатор достигается сокращение затрат машинного времени при проектировании установки;

- разработанный с использованием технологии визуального программирования пакет прикладных компьютерных программ обеспечивает повышение точности расчетов и достижение более высоких значений коэффициента полезного действия агрегатов для озонирования питьевой воды.

Озонаторная установка состоит из трехфазного выпрямителя, тиристорного инвертора напряжения, высоковольтного трансформатора и генератора озона, подключенного к вторичной обмотке трансформатора. Электрические параметры озонатора представляют активно-емкостный тип нагрузки, характеризующейся нелинейной вольтамперной характеристикой. Выбор тиристоров в качестве вентильных блоков инвертора предпочтителен, поскольку роль коммутирующих конденсаторов выполняет сам озонатор. Массо-габаритные показатели такого преобразовательного агрегата становятся сравнимы с параметрами транзисторных источников питания. Одновременно повышается эксплуатационная надежность устройства, поскольку тиристоры характеризуются более высокой перегрузочную способность по току, чем транзисторы.

Структурная схема имитационной математической модели системы полупроводниковый преобразователь частоты - генератор озона, сформированная в среде компьютерной математики matlabsimulink, представлена на рис.1. Схема содержит три субсистемы (выпрямитель, инвертор и озонатор), высоковольтный повышающий трансформатор, блоки измерения и визуализации результатов моделирования, организованные на основе датчиков мгновенных значений напряжения (ДН) и тока (ДТ).

Субсистема выпрямитель представляет собой визуализированную программу машинного анализа промышленной системы электроснабжения, трехфазного полупроводникового выпрямителя и выходного пассивного электрического фильтра.

Субсистема инвертор напряжения состоит из четырех блоков «тиристор», моста обратных диодов, звеньев, имитирующих входную цепь инвертора, вспомогательного коммутирующего конденсатора, а так же системы управления моделями тиристоров.

Рис. 1. Имитационная математическая модель озонаторной установки.

Рис.2. Структурная схема субмодели озонатор.

Структура программы анализа электрических процессов в генераторе озона (рис. 2) оформлена в субмодель «озонатор». Генератор озона моделируется системой дифференциальных уравнений, записанной для двух последовательно включенных конденсаторов (цепочкиrc1,rc2), один из которых (rc2) имеет существенно нелинейную характеристику. Нелинейность конденсатора в математической модели задается функциями, описывающими мостовую схему соединения блок-моделей полупроводниковых диодов. Вход мостовой схемы соединен параллельно блок-модели конденсатораrc2. Выход диагонали моста подсоединен к блокам, содержащим подпрограммы расчета процессов в источнике опорного напряжения (батарея,r,r1). Диапазоны варьирования параметров математических блоков, входящих в субмодель «озонатор», устанавливаются исходя из данных, полученных на основе экспериментальных испытаний промышленных образцов озонаторных трубок или по их паспортным характеристикам.