Аннотация
Рассмотрена проблема искажения тока сети и большого энергопотребления подъемными кранами с частотно-регулируемым асинхронным электроприводом и промышленными комплексами подъемно-транспортного оборудования. Предложена технология повышения энергетических показателей энергоемкого электротехнического комплекса, характеризующих эффективность потребления и использования электроэнергии. Для повышения КПД за счет перераспределения энергии генераторного торможения между электроприводами и комплексами подъемных кранов выполнено подключение всех индивидуальных, для каждого асинхронного двигателя, автономных инверторов напряжения с входными С-фильтрами к общей выпрямительной подстанции, подобной типовой тяговой подстанции постоянного тока. В состав подстанции входит силовой преобразовательный трансформатор, диодный выпрямительный агрегат и выходной реактор. Для повышения коэффициента мощности силового трансформатора и сети применена коррекция входного тока диодного выпрямительного агрегата посредством активного фильтра тока сети. Кроме этого, предложен алгоритм и разработана система управления, позволяющие, сохраняя синусоидальность тока на входе выпрямительного агрегата, производить переключение транзисторного ШИМ коммутатора активного фильтра тока сети на транзисторный рекуператор по информации о знаке тока в звене постоянного напряжения и состоянию диодов выпрямительного агрегата. Приводятся результаты исследования в среде Matlab физических процессов выпрямительно-инверторного агрегата в составе электротехнического комплекса подъемно-транспортного оборудования.
Ключевые слова
Частотно-регулируемый электропривод, диодный выпрямительный агрегат, искажения тока сети, активный фильтр тока сети, рекуператор, потребление электроэнергии, комплекс подъемных кранов.
1. Управление качеством электроэнергии слабых сетей посредством активного выпрямителя напряжения / А.С. Плехов, Д.Ю. Титов, Ю.В. Шевырев и др. // Интеллектуальная электротехника. 2018. №1. С. 101–111.
2. Гречишников В.А., Шаламай И.В., Власов С.П. Уменьшение потерь электроэнергии в тяговой сети за счет выравнивания напряжения на шинах тяговых подстанций постоянного тока // Электротехника. 2017. №9. С. 46–48.
3. Пат. 142676 Российская Федерация, МПК B66C 13/22 (2006.01). Система частотно-регулируемых электроприводов для комплекса грузоподъемных кранов / Климаш В.С., Соколовский М.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Комсомольский на Амуре государственный технический университет». №2013145059; заявл. 08.10.2013; опубл. 27.06.2014, Бюл. №18.
4. Медведев В.Н. Электромагнитная совместимость высоковольтных преобразователей частоты с сетями электроснабжения тепловых предприятий // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. №2. С. 22–29.
5. Харитонов Я.С., Бебихов Ю.В., Егоров А.Н. Сопоставление и анализ результатов контроля качества электроэнергии в системах электроснабжения горных предприятий // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. №4. С. 54–59.
6. Качество электрической энергии: современное состояние, проблемы и предложения по их решению / Л.И. Коверникова, В.В. Суднова, Р.Г. Шамонов и др.; под общей редакцией Н.И. Воропай. Новосибирск: Наука, 2017. 219 с.
7. Aldousari B.F. Power system harmonics // Int. Journal of Engineering Research and Application. 2016. Vol. 6, no. 10, pp. 55–61.
8. Harshitha G.B. Simulation studies on autotransformer rectifier unit for aircraft applications // International Journal of Electrical Engineering & Technology (IJEET). 2018. Vol. 9, no. 5, pp. 1–11.
9. Gamit K., Chaudhari K. Multi pulse rectifier using different phase shifting transformers and its THD comparison for power quality issues // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2016. Vol. 3, no. 1, pp. 1025–1033.
10. Akagi H. New trends in active filters for power conditioning // IEEE Transactions on Industry Applications. 1996. Vol. 32, no. 6, pp. 1312–1322.
11. Пат. 2713493 Российская Федерация, МПК H02J 5/00 (2006.01). Выпрямитель с активным фильтром / Климаш В.С., Соколовский М.А., Петухов А.В.; заявитель и патентообладатель Климаш В.С., Соколовский М.А. №2019127420; заявл. 25.03.2019; опубл. 05.02.2020, Бюл. №4.
12. Akagi H. Modern active filters and traditional passive filters // Bulletin of The Polish Academy of Sciences. Technical Sciences. 2006. Vol. 54, no. 3, pp. 255–269.
13. Sharma U., Kharbanda S. Instantaneous reactive power theory active power line conditioner // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2017. Vol. 4, no. 5, pp. 3302–3305.
14. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории устройств силовой электроники в среде Matlab-Simulink. Урок 16. Исследование электрической цепи с трехфазным активным фильтром // Силовая электроника. 2013. №1. С. 80–86.
15. Ефимов А.А., Шрейнер Р.Т. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока / под общ. ред. Р.Т. Шрейнера. Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2001. 250 с.
16. Новожилов М.А., Пионкевич В.А. Разработка и исследование математических моделей трехфазных мостовых выпрямителей и инверторов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. №3. С. 553–574.
17. Герман-Галкин С.Г. Моделирование устройств силовой электроники. Урок 10. Вторичный источник питания полупроводникового электропривода с рекуперацией энергии в сеть // Силовая электроника. 2009. №4. С. 102-107.
18. Климаш С.В., Климаш В.С., Власьевский С.В. Специализированные модули для исследования энергетических показателей электротехнических устройств в среде Matlab // Электротехнические системы и комплексы. №3(36). С. 11–16.
19. ГОСТ 30804.3.12-2013 (IEC 61000-3-12:2004). Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы, гармонических составляющих тока, создаваемых техническими средствами с потребляемым током более 16 А, но не более 75 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным распределительным системам электроснабжения. Нормы и методы испытаний. Введ. 01.01.2014. М.: Стандартинформ, 2014. 28 с.
20. IEEE Std 519-2014. IEEE Recommended practice and requirements for harmonic control in electric power systems. Approved 27.03.2014. IEEE-SA Standards Board. 2014. 17 p.