Аннотация
Современные электроприводы прокатных станов выполняются на базе преобразователей частоты с активными выпрямителями и синхронных двигателей. По сравнению с традиционными электроприводами постоянного тока они обладают лучшими энергетическими показателями: сниженное негативное воздействие на питающую сеть благодаря специальным алгоритмам широтно-импульсной модуляции и возможностью работы с единичным коэффициентом мощности. В то же время на многих предприятиях ещё продолжают работать электроприводы постоянного тока на базе системы «тиристорный преобразователь – двигатель». Помимо возможного значительного искажения формы питающего напряжения на шинах секций заводской подстанции из-за наложения высших гармонических составляющих тока, потребляемого электроприводом, на резонансную область частотной характеристики питающей сети работа электроприводов на базе тиристорных преобразователей вызывает отклонение величины напряжения в точке присоединения из-за потребления реактивной мощности. Негативное влияние таких электроприводов на качество электроэнергии в системе внутризаводского электроснабжения, учитывая их значительную мощность, может быть существенным, из-за чего возможно как ухудшение работы самих электроприводов, так и возникновение проблем с функционированием чувствительных электроприёмников, получающих питание с тех же секций главной понизительной подстанции предприятия. В работе приведён сравнительный анализ проблем электромагнитной совместимости электроприводов постоянного и переменного токов, рассмотрены причины их возникновения и технические решения, направленные на их устранение. Рассмотрены различные способы обеспечения ЭМС электроприводов с питающей сетью, применяемых в условиях действующих производств. Сделаны выводы о целесообразности применения тех или иных технических решений в зависимости от рода тока электропривода, характера проблемы, технической и экономической стороны вопроса.
Ключевые слова
автоматизированные электроприводы, преобразователи частоты, тиристорные преобразователи, качество электроэнергии, система электроснабжения, электромагнитная совместимость, частотные характеристики сети, чувствительные электроприёмники, специальные пассивные фильтры, гармонические составляющие, несинусоидальность напряжения
1. O'Brien K., Teichmann R., Bernet S. Active rectifier for medium voltage drive systems // Sixteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). IEEE, 2001. Pp. 557-562. doi: 10.1109/APEC.2001.911701
2. Retrofit of a hot rolling mill plant with three-level active front end drives / G. Alonso Orcajo, Josue Rodriguez D., Jose M. Cano, Joaquin G. Norniella, Pablo Ardura G., Rocio Llera T., Diego Cifrian R. // IEEE Transactions on Industry Applications. 2018. № 3(54). Pp. 2964-2974. doi: 10.1109/TIA.2018.2808159
3. Маклаков А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. № 3. С. 16-25.
4. Kornilov G. P., Khramshin T. R., Abdulveleev I. R. Increasing stability of electric drives of rolling mills with active front ends at voltage sag // International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). IEEE, 2019. doi: 10.1109/ICOECS46375.2019.8949945
5. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984. 160 с.
6. Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М: Энергоатомиздат, 1988. 304 с.
7. Обеспечение эффективного функционирования мощных промышленных электроприводов на базе преобразователей частоты с активными выпрямителями / Николаев А.А., Буланов М.В., Гилемов И.Г., Афанасьев М.Ю., Ивекеев В.С., Денисевич А.С. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2022. 396 с.
8. Экспериментальные исследования качества электроэнергии в сети 34,5 кВ металлургического завода ЗАО «MMK Metalurji» / А.А. Николаев, И.Г. Гилемов, С.А. Линьков, М.С. Светлаков // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 3(56). С. 44-53. doi: 10.18503/2311-8318-2022-3(56)-44-53
9. Providing Electromagnetic Compatibility of High-Power Frequency Converters with Active Rectifiers at Internal Power Supply System of Cherepovets Steel Mill / A.A. Nikolaev, I.G. Gilemov, M.V. Bulanov, V.I. Kosmatov // XVIII International Scientific Technical Conference Alternating Current Electric Drives (ACED). IEEE, 2021. doi: 10.1109/ACED50605.2021.9462264
10. Resonances in a High-Power Active-Front-End Rectifier System / J. Pontt, G. Alzamora, R. Huerta, N. Becker // IEEE Trans. Ind. Electron. 2005. Рp. 482-488. doi: 10.1109/TIE.2005.843907
11. Фомин А.В. Анализ влияния силовых полупроводниковых преобразователей на качество электрической энергии // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. №3. С. 132-140.
12. Счастный В.П., Жуковский А.И. Электромагнитная совместимость компенсирующих устройств и преобразователей регулируемого электропривода в электрических сетях промышленных предприятий // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2022. № 65(1). С. 37-51. doi: 10.21122/1029-7448-2022-65-1-37-51
13. Franquelo L.G., Napoles J. A Flexible Selective Harmonic Mitigation Technique to Meet Grid Codes in Three-Level PWM Converters // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2007. Vol. 54. No. 6. doi: 10.1109/TIE.2007.907045
14. Karshenas H.R., Kojori H.A., Dewan S.B. Generalized techniques of selective harmonic elimination and current control in current source inverters/converters // IEEE Transactions on Power Electronics. 1995. Vol. 10. No. 5. Pp. 566-573. doi: 10.1109/63.406844
15. Optimal selective harmonic control for power harmonics mitigation / K. Zhou, Y. Yang, F. Blaabjerg, D. Wang // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015. Vol. 62. No. 2. Pp. 1220-1230. doi: 10.1109/TIE.2014.2336629
16. Study of Conducted EMI Reduction for Three-Phase Active Front-End Rectifier / J. Dong, L. Rixin, W. Fei, L. Fang // IEEE Trans. Power Electron. 2011. Vol. 26. No. 12. Рp. 3823-3831. doi: 10.1109/TPEL.2010.2053219
17. Yuquan M., Lihong Z., Shufen H. Calculation of the Filter Parameters for the Aluminum Electrolyzation Rectifier // Intelligent Computation Technology and Automation. 2010. Рp. 906-910. doi: 10.1109/ICICTA.2010.500
Сравнительный анализ электромагнитной совместимости мощных электроприводов постоянного и переменного токов с питающей сетью / А.А. Николаев, М.В. Буланов, И.Г. Гилемов, А.C. Маклаков, А.С. Сарваров // Электротехнические системы и комплексы. 2025. № 2(67). С. 45-53. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2025-2(67)-45-53