скачать PDF

Аннотация

В работе предложена усовершенствованная система управления активным выпрямителем мощного трехуровневого преобразователя частоты, реализованная на базе широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник. Сущность усовершенствования заключается в использовании различных таблиц углов переключения, выбор которых осуществляется в зависимости от заданного коэффициента модуляции. Использование дополнительных таблиц углов переключения обеспечивает улучшение показателей качества электроэнергии на вводных шинах электропривода за счет устранения 35-й гармоники. При имитационном моделировании использовались параметры главных электроприводов стана холодной прокатки 2000 ЛПЦ-11 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат». На основании разработанной имитационной модели преобразователя частоты с активным выпрямителем была произведена сравнительная оценка исходной и усовершенствованной системы управления активным выпрямителем с позиции их влияния на гармонический состав напряжения на шинах 10 кВ в системе внутризаводского электроснабжения, которая показала снижение среднего значения суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения более чем на 5%.

Ключевые слова

Активный выпрямитель, преобразователь частоты, широтно-импульсная модуляция, показатели качества электроэнергии, система управления активного выпрямителя.

Николаев Александр Аркадьевич – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5014-4852.

Гилемов Ильдар Галиевич – аспирант, кафедра автоматизированного электропривода и мехатроники, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2481-3378.

1. Использование статического тиристорного компенсатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи для обеспечения устойчивости электроэнергетической системы и повышения надежности внутризаводского электроснабжения / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, В.С. Ивекеев, И.А. Ложкин, В.Е. Котышев // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. №1. С. 1-11.

2. Исследование воздействия активных выпрямителей большой мощности на питающую сеть / Т.Р. Храмшин, Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, Р.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов // Вестник Ивановского государственного технического университета. 2013. №1. С.80-83.

3. Маклаков А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. №3. С. 16-25.

4. Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Математическая модель активного выпрямителя в несимметричных режимах работы // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2014. №2. С.3-9.

5. Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Оценка методов широтно-импульсной модуляции напряжения активных выпрямителей прокатных станов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2013. №2. С. 48-52.

6. Крубцов Д.С., Храмшин Т.Р., Корнилов Г.П. Способы управления активными выпрямителями главных электроприводов прокатных станов // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2013. № 71. С. 3-6.

7. Маклаков А.С., Маклакова Е.А. Анализ электромагнитной совместимости 18-пульсной схемы соединения трехуровневых АВН при использовании метода ШИМ с удалением выделенных гармоник // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2016. Т. 4. №1. С. 66-73.

8. Z. Du, L. M. Tolbert and J. N. Chiasson. Harmonic elimination for multilevel inverter with programmed PWM method. in 39th IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Seattle, WA, vol. 4, pp. 2210-2215, (2004).

9. Chunhui Wu, Qirong Jiang and Chunpeng Zhang. An optimization method for three-level selective harmonic eliminated pulse width modulation (SHEPWM). in International Conference on Electrical Machines and Systems, Nanjing, vol. 2, pp. 1346–1350, (2005).

10. Радионов А.А., Маклаков А.С., Цзин Тао. Применение метода роя частиц для определения углов переключения в алгоритме широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник // Электротехнические системы и комплексы. 2019. №1(42). С. 38-44.

11. Гасияров В.Р., Радионов А.А., Маклаков А.С. Моделирование трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной нейтралью при алгоритме ШИМ с удалением выделенных гармоник // Электротехнические системы и комплексы. 2017. № 1 (34). С. 4-9.

12. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 20 с.

13. Экспериментальные исследования электромагнитной совместимости современных электроприводов в системе электроснабжения металлургического предприятия / Николаев А.А., Корнилов Г.П., Храмшин Т.Р., Никифоров Г.В., Муталлапова Ф.Ф. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т. 14. №4. С. 96-105.

14. F. Endrejat and P. Pillay, "Resonance Overvoltages in Medium Voltage Multilevel Drive System," 2007 IEEE International Electric Machines & Drives Conference, Antalya, 2007, pp. 736–741.

15. K.M. Alawasa, Y. A. R. I. Mohamed and W. Xu, “Active Mitigation of Subsynchronous Interactions Between PWM Voltage-Source Converters and Power Networks” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 29, no. 1, pp. 121–134, Jan. 2014.

16. J. Dong, L. Rixin,W. Fei, L. Fang, W. Shuo, and D. Boroyevich, “Study of conducted EMI reduction for three-phase active front-end rectifier”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 12, pp. 3823–3831, Dec. 2011