1) Идея

Проект «Коррекция электрического напряжения» направлен на разработку устройства или системы, которая стабилизирует параметры электросети — удерживает напряжение в допустимых пределах при провалах, всплесках, гармонических искажениях и других отклонениях.

2) Связь с НПТЛ

Проект «Коррекция электрического напряжения» наиболее точно соотносится с национальным проектом технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии» (№ 6). Ключевое направление:

• Уровень 2: 6.4 — «Новые решения и технологии в энергетической и электротехнической отрасли»
• Уровень 3: 6.4.3 — «Критически важные виды электротехнического оборудования (а также основные элементы, компоненты и системы такого оборудования)»

Тип связи — прямая, так как устройства коррекции напряжения (стабилизаторы, компенсаторы реактивной мощности, регуляторы) являются критически важным электротехническим оборудованием.

Дополнительные связи:

• 6.2.1 — системы накопления электроэнергии (используются в устройствах динамической компенсации)
• 6.1.2 — оборудование для ВИЭ (коррекция напряжения необходима при интеграции возобновляемых источников)
• 10.8.1 — микроконтроллеры, ПЛИС, интерфейсные контроллеры (управление системой коррекции)
• 10.14.1 — микросхемы управления питанием (силовая электроника корректирующих устройств)
• 10.6.1 — МЭМС, датчики (измерение параметров сети)

Студенческий проект «Коррекция электрического напряжения» напрямую связан с национальным проектом технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии» (уровень 2: 6.4 «Новые решения и технологии в энергетической и электротехнической отрасли»; уровень 3: 6.4.3 «Критически важные виды электротехнического оборудования (а также основные элементы, компоненты и системы такого оборудования)»). Разрабатываемые решения по коррекции электрического напряжения относятся к критически важным видам электротехнического оборудования, обеспечивая стабилизацию параметров электросети, повышение качества электроснабжения и снижение технологических потерь при передаче электроэнергии. Связь подтверждается дополнительными направлениями (6.2.1, 6.1.2, 10.8.1, 10.14.1, 10.6.1) и отражает вклад проекта в развитие отечественной энергетической инфраструктуры и технологического суверенитета в электротехнической отрасли.

3) Цель проекта

1. Разработать алгоритм и программно-аппаратное решение для автоматической коррекции отклонений электрического напряжения в электросети (провалы, всплески, гармонические искажения), обеспечивающее поддержание номинальных параметров питания в реальном времени.
2. Спроектировать и собрать прототип устройства коррекции напряжения на отечественной компонентной базе (микроконтроллеры, силовая электроника, датчики), продемонстрировавший работоспособность на лабораторном стенде.
3. Оценить эффективность разработанного решения по критериям точности стабилизации, быстродействия отклика и энергоэффективности, а также определить перспективы его интеграции в промышленные и бытовые системы электроснабжения.

4) Задача проекта

1. Провести анализ причин отклонений напряжения в электросетях (провалы, всплески, гармонические искажения) и изучить существующие методы и устройства коррекции, определив их преимущества и недостатки.
2. Разработать алгоритм автоматического detection-коррекции отклонений напряжения в реальном времени, включая математическую модель управления силовой частью устройства и программную реализацию для микроконтроллера или ПЛИС.
3. Спроектировать схемотехническое решение силовой части устройства коррекции (активный фильтр, компенсатор или стабилизатор) с подбором отечественной компонентной базы — силовых модулей, датчиков, микроконтроллеров.
4. Собрать прототип устройства на лабораторном стенде и провести серию экспериментов: проверить точность стабилизации, время отклика, диапазон компенсируемых отклонений и устойчивость при различных типах нагрузок.
5. Проанализировать результаты экспериментов, оценить эффективность решения по критериям точности, быстродействия и энергоэффективности, сформулировать выводы и рекомендации по дальнейшему применению и масштабированию разработки

5) Ожидаемые результаты проекта

1. Работающий прототип устройства коррекции напряжения — собранный на отечественной компонентной базе лабораторный образец, обеспечивающий автоматическую стабилизацию выходного напряжения при отклонениях входного (провалы, всплески, гармонические искажения) в заданном диапазоне нагрузок.
2. Программно-аппаратный алгоритм управления — реализованный на микроконтроллере или ПЛИС алгоритм обнаружения отклонений и управления силовой частью в реальном времени, с документированной математической моделью и исходным кодом.
3. Схемотехническая документация — комплект электрических принципиальных схем, спецификация компонентов (с приоритетом отечественных аналогов), описание конструкции и технические условия на устройство.
4. Экспериментальные характеристики — измеренные на стенде показатели: точность стабилизации (отклонение от номинала), время отклика на возмущение, диапазон компенсируемых отклонений, КПД устройства при различных типах нагрузки (активная, индуктивная, нелинейная).
5. Аналитический отчёт с рекомендациями — оценка эффективности решения, сравнение с существующими аналогами, обоснование областей применения (промышленные сети, объекты критической инфраструктуры, интеграция с ВИЭ) и перспективы масштабирования разработки.

На страницу проекта