Аннотация
Увеличение грузоподъёмности, скоростей перемещения подъёмных сосудов, глубин шахт и, как следствие, мощности приводного двигателя приводит к расширению применения систем безредукторного тихоходного электропривода. Одним из вариантов реализации такого электропривода является безредукторный электропривод на основе тихоходного синхронного электродвигателя, получающего питание от трехуровневого преобразователя частоты с активным выпрямителем напряжения (3У ПЧ с АВН). Однако эта система электропривода для шахтных подъёмных машин может вызывать существенное искажение синусоидальной формы напряжения сети. В статье рассмотрено влияние частотно-регулируемого электропривода с трёхуровневым активным выпрямителем напряжения на питающую сеть. Во время исследований воздействия частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) с АВН на питающую сеть с целью выработки решений по уменьшению искажения синусоидальной формы напряжения сети были рассмотрены следующие варианты влияния АВН на питающую сеть: при изменении мощности короткого замыкания сети; при изменении частоты коммутации; при изменении сигнала задания реактивного тока; при изменении мощности электропривода. На основе проведенных исследований были сделаны нижеследующие выводы. При внедрении ПЧ с АВН источник питания должен быть спроектирован таким образом, чтобы его мощность короткого замыкания была больше величины, при которой Кu (суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения) меньше нормативного значения. При несоответствии мощности короткого замыкания источника питания нормативному значению Кu необходимо применять регуляторы качества электроэнергии. В качестве такого регулятора качества электроэнергии предлагается применение фильтро-компенсирующего устройства на вводе 6 кВ преобразовательного трансформатора. Другим вариантом является разработка алгоритма управления полупроводниковыми приборами, позволяющего убирать в спектре существенные гармоники напряжения активного выпрямителя напряжения.
Ключевые слова
шахтная подъёмная машина, безредукторный синхронный электропривод, трёхуровневый преобразователь частоты, активный выпрямитель напряжения, высшие гармоники, суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения, форма напряжения, согласующий трансформатор, частота коммутации, мощность короткого замыкания, нагрузка электропривода
1. Электропривод стационарных установок в горной промышленности / Л.Х. Дацковский, Б.И. Абрамов, Н.Ю. Шевырева, Ю.В. Шевырев // Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу (АЭП). Новочеркасск: ООО «Лик», 2018. С. 169-174.
2. Электропривод современных шахтных подъёмных машин / Б.И. Абрамов, А.Г. Иванов, В.А. Шиленков, И.К. Кузьмин, Ю.В. Шевырев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 5-2. С. 145-162. doi: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_145
3. Three-level active neutral-point-clamped zero-current transition converter for sustainable energy systems / J. Li, J.J. Liu, D. Boroyevich, P. Mattavelli, Y.S. Xue // IEEE Transactions on Power Electronics. 2011. No. 26(12). Pp. 3680-3693. doi: 10.1109/TPEL.2011.2161890
4. Medium voltage multilevel converters - state of the art, challenges and requirements in industrial applications / H. Abu-Rub, J. Holtz, J. Rodriguez, G. Baoming // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010. No. 57(8). Pp. 2581-2596. doi: 10.1109/TIE.2010.2043039
5. Zhang F., Yan Y. Selective harmonic elimination PWM control scheme on a three phase four-leg voltage source inverter // IEEE Transactions on Power Electronics. 2009. No. 24(7). Pp. 1682-1689. doi: 10.1109/TPEL.2009.2014378
6. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.
7. Виноградов А.Б., Коротков А.А. Алгоритмы управления высоковольтным многоуровневым преобразователем частоты. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2018. 184 с.
8. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2008. 320 с.
9. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 20 с.
10. Мулемба Ф.Б.А., Шевырев Ю.В. Исследование влияния частотно-регулируемого электропривода с активным выпрямителем напряжения шахтной подъёмной машины на форму напряжения сети // Автоматизированный электропривод, робототехника и электроэнергетика: сборник материалов международной научно-практической конференции, посвященной 50-летнему юбилею кафедры электропривода ЛГТУ. Липецк: Липецкий государственный технический университет, 2024. С. 237-240.
11. Николаев А.А., Гилемов И.Г. Разработка и исследование усовершенствованного алгоритма ШИМ активного выпрямителя с изменяемыми таблицами углов переключения // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2020. №. 6. С. 48-56. doi: 10.17588/2072-2672.2020.6.048-056
12. Multiple sets of solutions for harmonic elimination PWM bipolar waveforms: Analysis and experimental verification / V.G. Agelidis, A. Balouktsis, I. Balouktsis, C. Cossar // IEEE Transactions on Power Electronics. 2006. No. 21(2). Pp. 415-421. doi: 10.1109/TPEL.2005.869752
13. Разработка и исследование усовершенствованных алгоритмов ШИМ активных выпрямителей с целью улучшения качества электроэнергии во внутризаводских электрических сетях 6-35 кВ / А.А. Николаев, М.В. Буланов, А.С. Маклаков, И.Г. Гилемов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2023. № 6. С. 69-81. doi: 10.17588/2072-2672.2023.6.069-081
Влияние на форму напряжения сети частотно-регулируемого электропривода с активным выпрями-телем напряжения безредукторной шахтной подъём-ной машины / Ф.Б.А. Мулемба, Ю.В. Шевырёв, Н.Ю. Шевырева, И.К. Кузьмин // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 3(64). С. 51-58. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-3(64)-51-58