Аннотация
В работе произведена сравнительная оценка эффективности различных алгоритмов широтно-импульсной модуляции для активных выпрямителей мощных трехуровневых преобразователей частоты главных электроприводов прокатных станов с позиции обеспечения устойчивой работы при внешних провалах напряжения. Современные электроприводы прокатных станов, как правило, выполняются на основе мощных синхронных двигателей и преобразователей частоты, состоящих из активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения. Несимметричные провалы напряжения, возникающие во внешней питающей сети, часто вызывают отключение главных электроприводов, что приводит к экономическим убыткам: браку продукции и простою оборудования. Обеспечение устойчивой работы прокатных станов в таких режимах является актуальной задачей. Объектами исследования были выбраны непрерывный стан холодной прокатки 2000 ЛПЦ-11 ПАО «ММК» и стан горячей прокатки 1750 ЗАО «MMK Metalurji». Были разработаны математический модели преобразователей частоты в программном пакете Matlab Simulink для следующих алгоритмов ШИМ: классического, векторного, с удалением выделенных гармоник и с фиксированными углами переключения. На математической модели производились исследования работы активного выпрямителя в номинальном режиме работы и при возникновении однофазных провалов напряжения глубиной 30% и длительностью 200 мс. На математической модели проводился анализ сетевых токов на входе активного выпрямителя и напряжения в звене постоянного тока. Исследования показали, что отключение ПЧ с АВ может произойти как от срабатывания максимальной токовой защиты, так и при срабатывании защиты минимального напряжения в звене постоянного тока. По результатам моделирования произведен сравнительный анализ работы ПЧ при провалах напряжения с использованием различных алгоритмов ШИМ. Также сделаны выводы о влиянии параметров регуляторов тока и напряжения системы активного выпрямителя на устойчивость работы ПЧ с АВ при несимметричных провалах напряжения.
Ключевые слова
Активный выпрямитель, преобразователь частоты, широтно-импульсная модуляция, алгоритмы ШИМ, математическая модель, Matlab Simulink, провал напряжения, устойчивость, система управления, прокатный стан.
1. Использование статического тиристорного компенсатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи для обеспечения устойчивости электроэнергетической системы и повышения надежности внутризаводского электроснабжения / Николаев А.А., Корнилов Г.П., Ивекеев В.С., Ложкин И.А., Котышев В.Е. // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. №1. С.1-11.
2. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 20 с.
3. Николаев А.А. Повышение эффективности работы электротехнического комплекса «дуговая сталеплавильная печь – статический тиристорный компенсатор». Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2017. 318 с.
4. Исследование воздействия активных выпрямителей большой мощности на питающую сеть / Храмшин Т.Р., Корнилов Г.П., Николаев А.А., Храмшин Р.Р., Крубцов Д.С. // Вестник Ивановского государственного технического университета. 2013. №1. С.80-83.
5. Маклаков А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. №3. С. 16-25.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Алгоритм пространственно-векторной модуляции трехуровневого преобразователя / Маклаков А.С., Маклакова Е.А., Антонова Е.В., Демов М.А. // Актуальные вопросы энергетики: материалы Всероссийской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов. Омск, 2016. С. 100-106.
11. Azeddine Draon, Senior Mieee A space vector modulation based three-level PWM Rectifier under Simple Sliding Mode Control Strategy // Energy and power Engineering, 2013. №5. P. 28-35.
12. Farhan Beg Space Vector Pulse Width Modulation Technique Based Design and Simulation of a Three-Phase Voltage Source Converter System // World Academy of Science, Engineering and Technology. 2014. №9. P. 1304-1307