Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Момот Борис Александрович

Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником
<
Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Момот Борис Александрович. Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником: диссертация ... кандидата технических наук: 05.09.03 / Момот Борис Александрович;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный""], 2014.- 151 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Сети автономного электроснабжения 10

1.1 Автономные энергетические системы 10

1.1.1 Дизельные электростанции 10

1.1.2 Паротурбогенераторные установки 15

1.1.3 Газотурбогенераторные установки. 19

1.1.4 Ветрогенераторы 20

1.1.5 Солнечные электростанции 22

1.2 Современные системы управления частотно-регулируемым приводом 27

1.2.1 Векторное управление 27

1.2.2 Пространственно-векторная модуляция 30

1.2.3 Прямое управление моментом 36

1.3. Проблема согласования мощности 41

1.4 Выводы к главе 1 49

Глава 2 Электромагнитная совместимость между сетью автономного электроснабжения и частотно-регулируемым приводом 51

2.1 Структура преобразователя частоты с неуправляемым выпрямителем 51

2.2 Структура преобразователя частоты с 12-ти пульсным выпрямителем 52

2.3 Применение активных и пассивных фильтров 55

2.4 Применение частотно-регулируемого привода с активным выпрямителем 59

2.5 Выводы к главе 2 78

Глава 3 Математическое моделирование 82

3.1 Модель системы электроснабжения с автономным источником электрической энергии. 82

3.2 Моделирование скорости изменения потребляемой мощности частотно-регулируемым приводом. 89

3.3 Моделирование сети с автономным источником электрической энергии с регулируемой скоростью изменения нагрузки 97

3.4 Сравнение искажений формы кривой тока, потребляемой преобразователем частоты с активным выпрямителем и с 12-ти пульсной схемой выпрямления 100

3.5 Моделирование влияния изменения нагрузки на форму тока, потребляемого преобразователем частоты с активным выпрямителем 109

3.6 Выводы к главе 3 116

Глава 4 Экспериментальное исследование 118

4.1 Объект исследования 118

4.2. Выявление отклонений частоты при изменении задания на скорость вращения привода . 123

4.3 Анализ качества электрической энергии 128

4.4 Выводы к главе 4 134

Заключение 136

Список литературы 138

Приложение А 146

Введение к работе

Актуальность:

Частотно-регулируемый привод переменного тока является основным потребителем для широкого класса систем автономного электроснабжения. Ввиду ограниченной мощности источника в сетях с автономным источником электрической энергии привод переменного тока оказывает существенное влияние на качество электрической энергии в данном виде сетей. В связи с этим разработка методов, снижающих воздействие привода на сеть с автономным источником электрической энергии, является актуальной задачей.

Степень разработанности:

Вопросами электромагнитной совместимости и энергетической эффективности частотно-регулируемого привода занимались Емельянов А.П., Ефимов А.А., Шрейнер Р.Т. и другие. В данных работах рассматривалось влияние оказываемое электроприводом на сеть и методы снижения данного влияния. Однако в данных работах не учитывались характеристики источника электрической энергии.

Устойчивость электрических сетей с автономным источником электрической энергии исследовали такие ученые как Токарев Л.Н., Куфтин Д.С. и другие. В данных работах не рассматривался вопрос повышения устойчивости системы путем изменения характеристик потребителя электрической энергии.

Вопрос снижения влияния частотно регулируемого привода большой мощности на сеть с автономным источником электрической энергии в данных работах не был рассмотрен.

Цели и задачи исследования:

Повышение качества электрической энергии и обеспечение электромагнитной совместимости между частотно-регулируемым приводом и сетью с автономным источником электрической энергии.

Для достижения обозначенной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи исследования:

    1. Сравнение существующих структур частотно-регулируемого электропривода с целью оценки целесообразности их применения в сетях с автономным источником электрической энергии;

    2. Разработка математических моделей частотно-регулируемого привода с преобразователем частоты различных топологий. Разработка математической модели сети с автономным источником электрической энергии;

    3. Экспериментальные исследования сети автономного электроснабжения с частотно-регулируемым электроприводом, сопоставимого по мощности с источником электрической энергии;

    4. Разработка рекомендаций по выбору структуры электропривода при питании от сети с автономным источником электрической энергии. Разработка методов, направленных на повышение устойчивости системы автономного электроснабжения, содержащей в своем составе частотно-регулируемый привод большой мощности.

    Идея работы:

    Обоснование и применение преобразователя частоты с активным выпрямителем в структуре электропривода в условиях автономной сети, что позволяет обеспечить электромагнитную совместимость между источниками электрической энергии, электроприводом и остальными потребителями, повышает коэффициент мощности привода, а также дает возможность торможения с рекуперацией энергии в питающую сеть. Модификация алгоритмов управления частотно-регулируемым приводом позволит снизить отклонения частоты в питающей сети.

    Методология и методы исследований:

    Математическое моделирование различных режимов работы электропривода с полупроводниковым преобразователем, а также сети электроснабжения с автономным источников электрической энергии в программном комплексе Matlab Simulink. Экспериментальное исследование сети с автономным источником электрической энергии.

    Научная новизна работы:

    1. Научно обосновано применение активного выпрямителя в составе полупроводникового преобразователя частоты в системах с автономным источником электрической энергии;

    2. Разработаны методики повышения устойчивости систем с автономным источником электрической энергии, содержащих в своем составе электропривод соизмеримой мощности.

    Положения, выносимые на защиту:

    1. Разработанные методы корректировки алгоритма управления электроприводом переменного тока большой мощности позволяют снизить отклонение частоты и напряжения в электрических сетях с автономным источником электрической энергии;

    2. Частотно-регулируемый электропривод с активным выпрямителем является индивидуальным комплексным энергосберегающим оборудованием, позволяющим обеспечивать коэффициент мощности близким к единице и коэффициент несинусоидальности напряжения в регламентируемых пределах для сети с автономным источником энергии.

    Степень достоверности и апробация результатов, выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, основана на удовлетворительной сходимости результатов математического моделирования и экспериментальных исследований.

    Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях: НПО «Аврора» «Корабельные системы управления и обработки информации» (ноябрь 2013 г.), Международной научно-практической конференции «Стратегические коммуникации и теоретические знания» (ноябрь 2013 г.), IX международная научно-техническая конференция г. Омск (декабрь 2013 г.), конференция молодых ученых Национального минерально-сырьевого университета «Горный» (апрель 2012 г).

    Теоретическая и практическая значимость работы:

    1. Обоснование целесообразности использования структуры электропривода с активным выпрямителем напряжения в системах с автономными источником электрической энергии;

    2. Разработка методов управления частотно-регулируемым приводом, снижающих влияние резкого изменения нагрузки электропривода на систему электроснабжения с автономным источником.

    Реализация результатов работы:

    Рекомендации по структуре и составу оборудования электропривода в условиях автономной системы использованы при разработке системы электродвижения в «Крыловском Государственном Научно-исследовательском центре». Метод повышения устойчивости автономной системы был реализован на проекте морского буксира 745 «Виктор Конецкий».

    Личный вклад автора:

    Определение и постановка задачи. Исследование структуры приводов, питающихся от автономных систем электроснабжения. Теоретическое обоснование энергоэффективности частотно-регулируемого электропривода с активным выпрямителем. Разработка алгоритмов управления приводом, повышающих устойчивость системы с автономными источниками электрической энергии.

    Публикации: По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы в том числе 2 печатные работы в научных изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

    Структура и объем работы.

    Современные системы управления частотно-регулируемым приводом

    Основные принципы векторного управления частотно-регулируемым приводом были разработаны в 70-х годах ХХ века [23]. На сегодняшний день частотно-регулируемый привод с векторным управлением получил широкое распространение и выпускается большей частью фирм, производящий преобразователи частоты.

    Векторное управление основывается на оперировании обобщающими векторами и их проекциями на ортогональные оси. Благодаря использованию обобщающих векторов, стало возможным упростить систему уравнений приводом и производить вычисления с проекциями как со скалярными величинами. Для преобразования из проекций в векторные величины и осуществления обратных преобразований векторные системы управления содержат тригонометрические и фазовые преобразователи. Тригонометрические преобразователи позволяют преобразовать проекции обобщающих векторов из одной системы координат в другую систему координат. В качестве систем координат, как правило, выбирают системы неподвижную, связанную со статором и вращающуюся синхронно с выбранным опорным вектором. Фазовые преобразователи служат для преобразования трехфазной системы векторов в двухфазную систему и для обратного преобразования. Формулы для преобразования обобщающего вектора тока статора 1\ из неподвижной системы координат во вращающуюся систему координат с осями si и s2 (1.2.1) [25]: Is2 =I cosr-Is«sm ,J где - текущий угол поворота вращающейся системы координат относительно неподвижной системы. Обратное преобразование производится по формулам: Формулы для преобразования из трехфазной системы координат в двухфазную: Usa =UA, } Обратное преобразование из двухфазной системы координат в трехфазную систему:

    Чаще всего вращающуюся систему координат ориентируют по вектору потокосцепления ротора. Система уравнений, описывающих состояние короткозамкнутого асинхронного электродвигателя во вращающейся со скоростью вектора потокосцепления ротора системе координат, имеют вид [25]: at at

    Как видно из приведенных уравнений, векторная система управления позволяет раздельно управлять контуром потокосцепления и момента.

    Современные системы векторного управления выполняются по принципу подчиненного двухконтурного регулирования. Канал регулирования потокосцепления ротора двигателя содержит внутренний контур регулирования составляющей тока статора isl. В качестве регулятора используется ПИ-регулятор. Внешний контур регулирования модуля потокосцепления Чт также использует ПИ-регулятор (1.2.1). Канал регулирования электромагнитного момента асинхронного двигателя содержит внутренний контур регулирования составляющей тока статора iS2 и контур регулирования скорости вращения привода. В качестве регуляторов, как правило, используются ПИ-регуляторы.

    Векторные системы управления электроприводом получили свое широкое распространение благодаря способности обеспечивать достаточно высокие энергетические характеристики и быстродействие во всем диапазоне частот работы привода. К недостаткам векторного управления можно отнести необходимость настройки большого числа ПИ-регуляторов, в условиях меняющихся параметров асинхронного двигателя, настроить регуляторы на заданные критерии качества регулирования бывает затруднительно. [45]

    Пространственно-векторное управление является развитием системы векторного управления электроприводом. Система пространственно-векторной модуляции заменяет ШИМ модуляцию в классическом векторном управлении [46, 63]. Отличие заключается в способе формирования напряжения на выходе автономного инвертора. Положение вектора напряжения на выходе инвертора

    может принимать 6 значений U1, U2,…U6 и две нулевые позиции (рисунок 1.2.2). В нулевых позициях все ключи инвертора подключены к верхней или нижней шине инвертора. Требуемый вектор напряжения на выходе инвертора может формироваться путем поочередного включения пары смежных векторов:

    Применение активных и пассивных фильтров

    Альтернативой 12-ти пульсной схеме выпрямления в составе преобразователя частоты является установка пассивных и активных фильтров на распределительных шинах.

    Трехфазные гармонические фильтры являются шунтирующими элементами, используемыми для уменьшения искажения напряжения [8]. Для достижения приемлемого уровня искажений, как правило, включают несколько пассивных фильтров параллельно.

    Принцип действия пассивных фильтров основан на явлении резонанса напряжений. Величину индуктивности и емкости элементов подбирают таким образом, что бы на частотах, соответствующих одной из канонических гармоник, их суммарное сопротивление стремилось к нулю [3]. Основной характеристикой пассивных фильтров является добротность, выражающая отношение активного сопротивления фильтра к полному сопротивлению фильра. [19]

    В промышленности нашли применение две структуры трехфазных фильтров. Первый тип фильтров настраивается на одну частоту пропускания. Второй тип фильтров настраивается на две близкие частоты. [21, 24]

    Частотная характеристика первого типа фильтров приведена на рисунке 2.3.1. Как видно из графика – сопротивление фильтра на частоте5-ой гармоники минимальное.

    Схема одночастотной фильтро-компенсирующей установки приведена на рисунке 2.3.2, а).

    Частотная характеристика фильтро-компенсирующего устройства, настраиваемого на две резонансные частоты, при двух частотах имеет минимальное сопротивление (рисунок 2.3.3). Схема для данного вида фильтров приведена на рисунке 2.3.2, б).

    В пассивных фильтро-компенсирующих установках как правило устанавливаю конденсаторы большой емкости, что обуславливает большие размеры установки. [39] Пассивные фильтры устанавливаются на стационарных объектах, где массо-габаритные характеристики не так важны. [29]

    Альтернативой пассивным фильтрам является активный фильтр. Активный фильтр гармоник - устройство, использующее, по меньшей мере, один статический преобразователь для компенсации гармонических составляющих тока и напряжения сети. Этот обобщающий термин по существу охватывает большое количество систем, отличающихся:

    по числу используемых преобразователей и их режиму работы;

    по их типу (источник тока или напряжения);

    по общему режиму контроля (компенсация тока или напряжения);

    по возможности соединения с пассивными элементами (или же с пассивными фильтрами).

    Принцип работы активного фильтра показан на рисунке2.3.4. Рисунок 2.3.4 - Схема поясняющая принцип работы активного фильтра

    При условии, что фильтр способен генерировать в любой момент времени ток, в котором гармоники имеют такую же амплитуду как и у тока нагрузки, но противоположную фазу, то в соответствии с законом Кирхгофа, в точке А обеспечивается синусоидальность формы кривой тока источника. Комбинация «нелинейная нагрузка + активный фильтр гармоник» образует нагрузку, в которой ток и напряжения связаны посредством коэффициента к, значение которого зависит от параметров нелинейной нагрузки и активного фильтра. [51]

    Таким образом, активный фильтр гармоник шунтирующего типа образует источник тока, при этом значение генерируемого тока не зависит от сопротивления электрической сети. Фильтр обладает следующими параметрами:

    ширина частотного спектра, в котором гарантируется подавление большинства гармонических составляющих тока нагрузки, в статистических режимах работы. Обычно достаточным является диапазон частот от 2 до 23 гармоники; время реагирования, достаточное для эффективной компенсации гармоник как в установившемся, так и в переходном режиме (несколько долей мс);

    максимальная мощность высших гармоник, которые активный фильтр способен скорректировать.

    Правильный подбор этих трех параметров обеспечивает эффективность компенсации высших гармоник активным фильтром, ввиду его самоадаптации и отсутствии риска взаимодействия с сопротивлением электрической сети. Также необходимо отметить, что присоединение активного фильтра шунтирующего типа не влияет на фазовые сдвиги между основными гармониками тока и напряжения и не изменяет значение коэффициента мощности сети.

    Компенсация реактивной мощности сети не является основной функцией активного фильтра, но при компенсации гармонических составляющих генерируемый реактивный ток должен соответствовать величине компенсируемой реактивной мощности.

    К недостаткам активного фильтра относятся: дополнительные потери энергии [7], связанные с преобразованием мощности искажений в тепловую энергию, высокая стоимость активных фильтров, большие массогабаритные показатели пассивных фильтров.

    Сравнение искажений формы кривой тока, потребляемой преобразователем частоты с активным выпрямителем и с 12-ти пульсной схемой выпрямления

    Целью моделирования было сравнение уравня искажений формы кривой тока и коэффициента мощности для различных схем выпрямления. Для сравнения была выбрана схема с понижающим трансформатором. Напряжение на стороне высокого напряжения было выбрано равным 6 кВ, на стороне низкого напряжения 400 В.

    При моделировании 12-ти пульсной схемы выпрямления использовался неуправляемый выпрямитель, поскольку его работа соответствует работе управляемого выпрямителя при угле открытия равным 0. что соответствует наилучшей электромагнитной совместимости между выпрямительной частью схемы и приводом. Оценка качества формы кривой тока, рекуперируемого в сеть, не проводилась, т.к. она заведомо не удовлетворяет стандартам качества на электроэнергию. [15] При моделировании были приняты следующие допущения: коммутация силовых ключей происходит мгновенно; отсутствуют потери в силовых линиях; внутренние шины преобразователя не имеют индуктивности; характеристика входных реакторов принята линейной (насыщение не учитывалось); в законе управления не реализована функция задержки по времени, обеспечивающая безопасное переключение коммутаторов. Данные допущения не оказывают существенного влияния на точность моделирования [18].

    При моделировании были заданы следующие параметры:

    1. сопротивление IGBT-транзисторов в открытом состоянии: 1мОм;

    2. характеристики двигателя: Мощность двигателя 150 кВт. Номинальная частота 50 Гц, число пар полюсов 2;

    3. характеристики сети: Напряжение 380В, Частота 50 Гц, Сопротивление 0,1 Ом, Индуктивность сети 0,01 мГн;

    4. частота коммутации силовых ключей: 5 кГц;

    5. исходя из необходимости обеспечения требуемого уровня напряжения на выходе активного выпрямителя и требований к качеству формы кривой тока, потребляемого активным выпрямителем, были приняты: индуктивность входных дросселей 1 мГн; сопротивление входных дросселей 0,1 Ом;

    6. емкость конденсатора в звене постоянного тока: 7500 мкФ;

    7. настройка регуляторов активного выпрямителя близка к настройке на технический оптимум;

    8. задание регулятора напряжения активного выпрямителя 700В;

    9. шаг времени при расчете модели 10-7 с;

    Модель схемы электроснабжения с активным выпрямителем приведена на рисунке3.4.1. Модель состоит из модели сети, модели трансформатора, модели активного выпрямителя, модели привода и вспомогательных блоков для измерения параметров.

    На рисунке 3.4.2 приведена модель системы электроснабжения с 12-ти пульсным выпрямителем. Модель состоит из модели сети, модели трансформатора с двумя комплектами вторичных обмоток, сдвинутых относительно друг друга на 30 электрических градусов, модели неуправляемых выпрямителей, модели привода и вспомогательных блоков.

    Сеть электроснабжения моделировалась трехфазным источником напряжения бесконечной мощности с последовательно подключенными активным и индуктивным сопротивлениями.

    Модель трансформатора представлена блоком, реализующим Т образную схему замещения трансформатора. Модель описана в работах [25, 31]. Модель неуправляемых выпрямителей представляет собой 6-ти пульсный мост Ларионова. Модель активного выпрямителя реализует математические зависимости, приведенные в главе 2. С целью упрощения модель привода представлена активно-индуктивной нагрузкой с последовательно включенным источником ЭДС. В результате моделирования были получены графики токов и мощности, потребляемых схемами активного выпрямителя и 12-ти пульсного выпрямителя в различных режимах работы. На рисунке 3.4.3 приведены графики токов, потребляемых активным выпрямителем в выпрямительном режиме работы на стороне низкого напряжения. Как видно из графика, после завершения переходных процессов, форма кривой токов близка к синусоидальной, однако содержит высокочастотные искажения.

    Как видно на рисунке 3.4.4 токи на стороне высокого напряжения практически повторяют по форме токи на стороне низкого напряжения. Амплитуда данных токов ниже амплитуды на стороне низкого напряжения ввиду использования понижающей схемы трансформатора.

    С целью проверки коэффициента мощности активного выпрямителя был построен график потребляемой мощности, приведенный на рисунке 3.4.5. Из графиков активной мощности следует, что после завершения переходных процессов, модель активного выпрямителя потребляет ток, совпадающий по фазе с напряжением.

    Выявление отклонений частоты при изменении задания на скорость вращения привода

    Задание на скорость вращения устанавливалось в ходовой рубке судна путем изменения положения рукоятки управления судоводителя. С рукоятки управления данный сигнал поступает в систему управления электродвижением, где данный сигнал обрабатывается, фильтруется и передается в качестве задания по цифровому интерфейсу в контроллер управляющий преобразователем частоты. Во время проведения эксперимента фиксировалось задание, приходящее в контроллер управления преобразователем частоты. Отклонения частоты фиксировалось по частотомерам установленным на секциях ГРЩ. При проведении эксперимента оба дизель-генератора работали в параллель на общие шины. Поэтому данные полученные в результате данных экспериментов оценивают устойчивость системы электроснабжения только при распределении нагрузки между двумя главными дизель-генераторами.

    Эксперимент проводился в два этапа. После предварительной настройке регуляторов скорости вращения дизель-генераторов и после их перенастройки.

    Проведение эксперимента до перенастройки регуляторов ГДГ:

    1. отклонение ручки задатчика с 0 до 50% за 5 секунд. В результате эксперимента провал частоты — 1 Гц, время переходного процесса порядка 2 секунд;

    2. отклонение ручки задатчика с 0 до 50% за 2 секунды. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты — 3 Гц. Время переходного процесса 3 секунды;

    3. отклонение ручки от 0 до 100% за 10 секунд. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты сети на 4 Гц. Время переходного процесса 6 секунд;

    4. отклонение ручки от 0 до 100% за 5 секунд. В результате эксперимента отклонение частоты не удалось измерить, так как частота упала ниже 45 Гц. Время переходного процесса составило 12 секунд.

    После проведения данных испытаний показатели приема нагрузки главными дизелями были признаны неудовлетворительными. Для снижения времени набора мощности дизель-генераторами фирмой производителем была произведена перенастройка регуляторов управления скоростью вращения. Изменение настроек регуляторов дизель-генераторов привело к снижению динамической устойчивости, повышению перерегулирования и повлекло за собой перенастройку регуляторов распределителей нагрузки и синхронизаторов, однако не привело к сильному увеличению скорости приема нагрузки дизель-генераторов.

    После проведения была проведена еще одна серия экспериментов по отклонению частоты в сети электроснабжения при изменении положения задатчика.

    1. отклонение ручки задатчика с 0 до 50% за 5 секунд. В результате эксперимента провал частоты — 1 Гц, время переходного процесса порядка 2 секунд;

    2. отклонение ручки задатчика с 0 до 50% за 2 секунды. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты — 3 Гц. Время переходного процесса 2 секунды;

    3. отклонение ручки от 0 до 100% за 10 секунд. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты сети на 4 Гц. Время переходного процесса 6 секунд;

    4. отклонение ручки от 0 до 100% за 5 секунд. В результате эксперимента отклонение частоты не удалось измерить так как частота упала ниже 45 Гц. Время переходного процесса составило 11 секунд.

    На основании данных экспериментов были сделаны выводы о несущественном увеличении скорости приема нагрузки судовой электростанцией при перенастройке регуляторов. Дальнейшее снижение скорости принятия нагрузки для дизель-генераторных агрегатов возможно только в случае изменении конструкции турбонагнетателей. Так же в результаты эксперименты подтвердили существенное влияние системы электродвижения на систему электроснабжения судна.

    Из-за вентиляторной характеристики нагрузки на привод влияние системы электродвижения на судовую сеть при высоких оборотах было намного больше чем на низких оборотах.

    На основании выводов сделанных из эксперимента по влиянию изменения задания на скорость вращения судового привода было принято решение о необходимости снижения скорости набора мощности системы электродвижения судна. Было принято решение о модификации задатчика оборотов с целью ограничения скорости изменения задания. Для этого была написана программа обрабатывающая положение задатчика скорости вращения винта и ограничивающая скорость его изменения. Текст программы приведен в приложении А.

    Программа обработки задания положения задатчика скорости вращения привода учитывает вентиляторный характер нагрузки привода и характеристики скорости набора мощности для главных дизель-генераторов. Программа обработки положения задатчика скорости вращения привода системы электродвижения судна предполагает свободное конфигурирование параметров задатчика интенсивности с целью его подстройки по результатам проверки эффективности его работы на реальном объекте.

    После написания программы была проведена серия экспериментов для настройки задатчика интенсивности. После настройки были приняты следующие решения: скорость набора мощности от 0 до 100% не менее 10 секунд, скорость набора 50% мощности 2-3 секунды, сброс задания в ноль происходит мгновенно. Данные настройки не гарантировали снижение часты сети при изменении положения задатчика скорости вращения судового привода, однако дальнейшее ограничение скорости набора мощности для привода приводило к недопустимому снижению маневренных возможностей судна.

    После внесенных изменений были произведены повторные эксперименты:

    1. отклонение ручки задатчика с 0 до 50% за 5 секунд. В результате эксперимента провал частоты — 1 Гц, время переходного процесса порядка 5 секунд;

    2. отклонение ручки задатчика с 0 до 50% за 2 секунды. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты — 2 Гц. Время переходного процесса 7 секунды;

    3. отклонение ручки от 0 до 100% за 10 секунд. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты сети на 2 Гц. Время переходного процесса 20 секунд;

    4. отклонение ручки от 0 до 100% за 5 секунд. В результате эксперимента был зафиксирован провал частоты сети на 5 Гц. Время переходного процесса составило 19 секунд.

    В ходе данных экспериментов было выявлено, что при снижении задания на скорость вращения привода происходит увеличение частоты в сети автономного электроснабжения до значений выше 55 Гц. Ограничение на скорость снижения задания не было внесено поскольку по требованиям заказчика процесс реверса должен осуществляться максимально быстро. Даже при снижении задания на 10-15% привод переходил в режим рекуперации с запиранием диодов на входе преобразователя частоты. Что приводило к мгновенному снижению мощности потребляемой системой электродвижения судна до 0.

    Похожие диссертации на Снижение влияния частотно-регулируемого привода переменного тока на качество электрической энергии в сетях с автономным источником