Аннотация
В работе произведена оценка эффективности устойчивости главных электроприводов прокатных станов на базе трехуровневых преобразователей частоты (ПЧ) с активными выпрямителями (АВ) при компенсации провалов напряжения за счет генерации реактивного тока. Представлены результаты моделирования параллельной работы ПЧ с АВ и электросталеплавильного комплекса при перенапряжениях, вызванных коммутацией фильтрокомпенсирующих цепей СТК. Предложен способ повышения устойчивости работы ПЧ с АВ при параллельной работе с дуговой сталеплавильной печью (ДСП) при дополнительных искажениях, вызванных переходными процессами при коммутации СТК и фильтрокомпенсирующих цепей. Современные электроприводы прокатных станов выполняются на основе синхронных двигателей и преобразователей частоты, состоящих из активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения. Несимметричные провалы напряжения питающей сети вызывают отключение главных электроприводов, что приводит к экономическим убыткам и браку продукции. Обеспечение устойчивой работы прокатных станов в таких режимах является актуальной задачей. Объект исследования – стан горячей прокатки 1750 ЗАО «MMK Metalurji». В программном пакете Matlab Simulink была разработана математическая модель преобразователя частоты для алгоритмов ШИМ с удалением выделенных гармоник и система диагностики провалов напряжения. На математической модели производились исследования работы активного выпрямителя в номинальном режиме работы и при возникновении провалов напряжения. На математической модели проводился анализ сетевых токов на входе активного выпрямителя и напряжения в звене постоянного тока. Согласно исследованиям, ПЧ с АВ отключается от срабатывания максимальной токовой защиты и при срабатывании защиты минимального напряжения в звене постоянного тока. По результатам моделирования произведен сравнительный анализ работы ПЧ при провалах напряжения при использовании автоматической системы диагностики провалов напряжения. 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, алгоритмы ШИМ, провалы напряжения, электроприводы прокатного стана, статический тиристорный компенсатор, фильтрокомпенсирующая цепь, дуговая электросталеплавильная печь.
1. 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.
2. Пупин В.М., Куфтин Д.С., Сафонов Д.О. Анализ провалов напряжений в питающих сетях предприятий и способы защиты электрооборудования // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2011. № 4. С. 35-41.
3. Иванов В. И., Арцишевский Я. Л. Методика прогнозирования статистики провалов питающего напряжения в секционированных распределительных сетях электроснабжения // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2004. № 6. С. 18-22.
4. Шпиганович А.Н., Муров И.С. Провалы напряжения в электрических системах предприятий // Национальная ассоциация ученых. 2015. № 2-4 (7). С. 6-7.
5. 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.
6. Исследование влияния провалов напряжения в системе электроснабжения завода ММК “Metalurji” на работу главных электроприводов стана горячей прокатки / А.А. Николаев, А.С. Денисевич, И.А. Ложкин, М.М. Тухватуллин // Электротехнические системы и комплексы. 2015. №3(28). С.8-14.
7. Николаев А.А., Денисевич А.С., Буланов М.В. Исследование параллельной работы автоматизированных электроприводов прокатного стана и дуговой сталеплавильной печи // Вестник ИГЭУ. 2017. Вып. 3. С. 59-69
8. 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.
9. Маклаков А.С., Радионов А.А. Исследование векторной ШИМ с различными таблицами переключения силовых ключей трехуровневого преобразователя // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. Т. 2. № 1. С. 30-37.
10. Николаев А.А., Денисевич А.С., Ивекеев В.С. Повышение устойчивости преобразователей частоты с активными выпрямителями при коммутациях электрооборудования электросталеплавильного комплекса// Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2019. №5. С. 48-58.
11. O’Brien K., Teichmann R., Bernet S. Active rectifier for medium voltage drive systems // Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2001. DOI: 10.1109/APEC.2001.911701.
12. Маклаков А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. №3. С. 16-25.
13. 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.
14. Алгоритм пространственно-векторной модуляции трехуровневого преобразователя / А.С. Маклаков, Е.А. Маклакова, Е.В. Антонова, М.А. Демов // Актуальные вопросы энергетики: материалы Всероссийской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов. 2016. С. 100-106.
15. Николаев А.А., Анохин В.В., Урманова Ф.Ф. Разработка способа снижения коммутационных перенапряжений при наличии фильтров высших гармоник статического тиристорного компенсатора// Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. Т.2. №4. С.72-76.
16. Николаев А.А., Корнилов Г.П., Денисевич А.С. Разработка усовершенствованной методики расчета параметров фильтрокомпенсирующих цепей статического тиристорного компенсатора электродуговой печи // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2018. Т. 18. №4. С. 89-100.
17. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 20 с.
18. Azeddine Draon, Senior Mieee A space vector modulation based three-level PWM Rectifier under Simple Sliding Mode Control Strategy // Energy and power Engineering, 2013. No 5. P. 28-35.
19. 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. No 9. P. 1304-1307.