Аннотация
За более чем полувековой период эксплуатации систем регулируемого электропривода, построенных на полупроводниковых элементах, в качестве наиболее надежных и экономически эффективных систем зарекомендовали себя тиристорные преобразовательные устройства. Тиристорные преобразователи напряжения (ТПН) заняли свою нишу в качестве устройств плавного пуска (УПП) мощных асинхронных электроприводов и являются перспективными для использования в качестве систем с экономайзером и для разработки устройств регулирования скорости привода. Однако применение ТПН вызывает существенные гармонические искажения формы потребляемого тока. Излишне потребляемая реактивная мощность, потребление постоянного тока при несогласованности углов открытия тиристоров и импульсы тока, вызываемые их коммутацией, приводят к возникновению дополнительных потерь электрической энергии в элементах системы электроснабжения, ускоряют старение изоляции токоведущих частей оборудования и негативно влияют на его электромагнитную совместимость. Причем, если для УПП с редкими пусками привода данными воздействиями можно пренебречь, ввиду шунтирования ТПН после разгона двигателя, то для УПП с частыми пусками и систем, где ТПН остается в работе после разгона, их необходимо учитывать. В данной работе описано решение, направленное на компенсацию гармонических искажений потребляемого тока в системах с ТПН. Основным элементом предлагаемого устройства является активный фильтр электроэнергии (АФЭ), выполненный на IGBT-ключах, управляемых релейным регулятором тока. Произведен аналитический обзор процесса компенсации гармонических искажений тока при помощи АФЭ, рассмотрена его структура и подобраны компоненты. Работа ТПН с устройством компенсации была исследована путем математического моделирования в программной оболочке MATLAB Simulink. В статье приведена модель исследования, сравнительные энергетические характеристики и анализ гармонического состава тока для ТПН и системы «ТПН с АФЭ». Осуществлена оценка возможностей и эффективности применения предложенного устройства с УПП.
Ключевые слова
Регулируемый электропривод, тиристорный преобразователь напряжения, устройство плавного пуска, экономайзер, гармонические искажения, потери электроэнергии, компенсация гармонических искажений, активный фильтр электроэнергии, релейный регулятор тока, математическая модель, MATLAB Simulink, система электроснабжения.
1. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: учебник для студентов высших учебных заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 304 с.
2. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 256 с.
3. Шваяков А.В., Коваль А.С. Нечеткий регулятор тока в асинхронном электроприводе с параметрическим управлением // Студенческий вестник. Электронный научно-технический журнал. Октябрь 2005. URL: http://e.biblio.bru.by/xmlui/bitstream/handle/1212121212/1068/99259469.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 13.04.2017).
4. Москаленко В.В. Электрический привод. М.: Мастерство: Высшая школа, 2000. 368 с.
5. Петухов В.С., Соколов В.А. Повреждения трансформаторов и электродвигателей. Причина – в системе плавного пуска // Новости электротехники. 2005. №2(32).
6. Зюзев А.М., Степанюк Д.П., Бубнов М.В. Электромагнитная совместимость с сетью устройств плавного пуска асинхронных двигателей // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2016. № 2 (544). С. 53–57.
7. Зюзев А.М., Степанюк Д.П., Бубнов М.В. Применение ФКУ для улучшения электромагнитной совместимости с сетью устройств плавного пуска асинхронных двигателей // Электроприводы переменного тока: труды шестнадцатой международной научно-технической конференции. Екатеринбург: Изд-во Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2015. С. 83–88.
8. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2010. 348 с.
9. Кучумов Л. А., Кузнецов А.А., Червочков Д. Устройства плавного пуска электродвигателей. Неоднозначность протекающих процессов // Новости электротехники. 2014. №2(86).
10. Мещеряков В.Н., Хабибуллин М.М. Компенсация гармонических искажений и реактивной мощности в однофазных электрических сетях посредством параллельного активного фильтра энергии на базе релейного регулятора тока // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2013. №4. С. 54–57.
11. Мещеряков В.Н., Хабибуллин М.М. Применение параллельного активного фильтра электроэнергии для компенсации реактивной мощности и гармонических составляющих тока в трехфазных электрических сетях // Управление большими системами: Материалы IX Всероссийской школы-конференции молодых ученых. Липецк, 2012. С. 173–176.
12. Мещеряков В.Н., Хабибуллин М.М. Система управления параллельным активным фильтро-компенсирующим устройством на базе релейного регулятора тока в трехфазных электрических сетях // Электротехнические комплексы и системы управления. 2012. №2. С. 49–54.
13. Мещеряков В.Н., Шеин М.А. Активная фильтрация высших гармонических составляющих тока в трехфазных электрических сетях // Вести высших учебных заведений черноземья. 2010. №1. С. 35–39.