Введение к работе
Актуальность темы
Переход от нерегулируемого к регулируемому электроприводу является устойчивой тенденцией развития современных технологий. Установка регулируемого электропривода (РЭП) позволяет экономить электроэнергию, воду, тепло, снизить износ технологического оборудования. Однако цена РЭП оказывается пока что сдерживающим фактором его массового внедрения. Особенно это заметно в диапазоне больших мощностей, где электропривод остается еще в основном нерегулируемым.
Изучение специфики отечественной промышленности и системы энергоснабжения позволило выявить, что установленные в настоящее время мощные электроприводы переменного тока (более 400 кВт) - высоковольтные нерегулируемые. Установка регулируемого высоковольтного электропривода обходится значительно дороже.
К современному РЭП предъявляют высокие требования по надежности и бесперебойности работы. В настоящее время в Московской Объединенной Энергетической Компании (МОЭК), эксплуатирующей десятки РЭП мощных сетевых насосов с приводными высоковольтными асинхронными двигателями, стоит трудноразрешимая задача обеспечения бесперебойной работы при авариях в системе энергоснабжения. Проблема в том, что установленные высоковольтные преобразователи частоты (ПЧ) не могут реализовать бесперебойную работу привода даже при кратковременных исчезновениях питающего напряжения, что приводит к останову котла в результате срабатывания защиты по расходу воды. Последующий розжиг котла занимает порядка 2-х часов, что особенно критично в зимний период времени.
Указанные выше проблемы заставляют искать новые, более эффективные и экономичные пути их решения. Один из возможных вариантов рассматривается в данной диссертации - это установка низковольтного электропривода с перспективным вентильно-индукторным электродвигателем (ВИД) с независимым возбуждением. Данный тип электропривода исследован недостаточно полно и находится лишь на уровне малочисленных экспериментальных разработок при мощности ВИП до 7,5 кВт.
Одно из основных достоинств ВИД с независимым возбуждением - это секционированная статорная обмотка, которая существенно расширяет область применения данных электроприводов.
ИОКА.1Ы*'« j да8и.рчевй
гтербург
03 Wh&K\}4%-
Преимущества ВИД с секционированной ста гЬрнМ|Од^^и!рчевїОДьг.
С.-Петербург
меньшие пульсации электромагнитного момента;
каждая секция (обычно трехфазная) может рассматриваться как независимая обмотка;
о секционирование статорной обмотки двигателя позволяет ограничить установленную мощность инвертора секции значением, реализуемым при использовании стандартной элементной базы без необходимости перехода к высоковольтной технике, что открывает перспективу создания вентильно-индукторных приводов на мощности до нескольких МВт, при стандартных уровнях напряжения 380В;
секционирование статорной обмотки двигателя существенно повышает
надежность электропривода, так как при выходе из строя одного силового
канала остальные остаются в рабочем состоянии.
Изложенное позволяет считать тему диссертации актуальной.
Цель диссертационной работы
Разработка и исследование мощного низковольтного регулируемого вентильно-индукторного электропривода для механизмов бесперебойной работы.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:
обоснование выбора типа электродвигателя и системы электропривода;
разработка структуры системы вентильно-индукторного электропривода, обеспечивающей наращивание мощности низковольтного электропривода до нескольких мегаватт и бесперебойность работы при отказах в системе электроснабжения и преобразователе электропривода;
- разработка математической модели системы электропривода, дающей
адекватные представления о физических процессах преобразования энергии в
данной системе и исследования на модели для изучения специфики системы и
определения ее параметров на предпроектной стадии;
- создание образцов маломощного экспериментального и мощного опытного электропривода, проведение натурных исследований и испытаний.
Методы исследования
Использованы базовые положения теории электромеханического преобразования энергии, теории обобщенной машины, фазные и координатные преобразования Кларка и Парка, практические аспекты курса промышленной электроники. При реализации математической модели применены методы математического имитационного моделирования. Анализ результатов
теоретических исследований, математического моделирования сравнивался с экспериментальными данными, выполненными на опытном образце вентильно-индукторного электропривода.
Новые научные результаты
1. На основании сопоставления различных систем электропривода
установлено, что требованиям к мощным электроприводам бесперебойной
работы, повышенной живучести и надежности в наибольшей степени отвечает
вентильно-индукторный электропривод, в котором используется
многосекционный ВИД с независимым возбуждением.
-
Разработана структура системы вентильно-индукторного электропривода, обеспечивающая наращивание мощности низковольтного вентильно-индукторного электродвигателя путем увеличения числа гальванически несвязанных трехфазных обмоток статора, числа однотипных преобразователей частоты и бесперебойность работы за счет питания системы одновременно от двух фидеров сети, а также наличие резерва мощности электропривода, достаточной для вывода одного преобразователя из эксплуатации без снижения мощности механизма;
-
Исследованиями на математической модели электропривода, в том числе невоспроизводимых или опасных для реального объекта режимов, на предпроектной стадии установлены существенные параметры электропривода: требуемое номинальное напряжение питания двигателя, токи силовых полупроводниковых приборов и уставки защит преобразователя.
4. Результаты исследований позволили создать уникальный вентильно-
индукторный электропривод ВИП-630 для сетевого насоса РТС "Коломенская"
г.Москвы, обеспечивающий реализацию комплекса требований к электроприводу
бесперебойной работы
Практическая ценность работы
Результаты данной работы использованы при разработке, проектировании и наладке мощного вентильно-индукторного электропривода ВИП-630 для сетевого насоса РТС "Коломенская" г.Москвы.
Апробация работы
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XI Международной конференции "Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты", Крым, 18-23 сентября 2006 г.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано пять печатных работ. Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 40 наименований. Ее содержание изложено на 159 страницах машинописного текста, включая 88 рисунков, 16 таблиц и 3 приложения.
