Энергетическая эффективность и качество энергопотребления электроприводов при групповом питании Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Энерго- и ресурсосбережение средствами электропривода

10. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.

11. Зайцев А.И., Плехов А.С. Силовая промышленная электроника: учебное пособие Воронеж: Научная книга, 2008. С.252.

12. Плехов А.С., Кашканов А.О., Фомин С.А. Энергосбережение на основе компенсационного преобразователя // Актуальные проблемы электроэнергетики: труды НГТУ. Н.Новгород: НГТУ, 2009. С.177-179.

A. Zajcev, A. Plexov, V. Titov

Possibilities of compensatory converters application in the link of the direct current of electric drives on the basis of the autonomous inverter of the current

On an example of technology of power savings during exploitation of electric drives in housing and communal services theoretical preconditions economy a power consumption are considered by using active compensatory rectifiers in a link of a direct current of frequency-operated electric drives. Variants of realization of this technology of power savings by means of indemnification of reactive power can get out according to a situation. Technical solutions of alternative problems of realization of technology of power savings are offered.

Keywords: electric drive, reactive power, electric motor, gates, the compensatory

rectifier.

Получено 06.07.10

УДК 620.9:502.14:62.83

В.С. Хорошавин, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (8332) 64-25-25,

khoroshavinvs@vgu.ru (Россия, Киров, ВятГУ),

Н.И. Присмотров, д-р техн. наук, проф., (8332) 64-84-37,

khoroshavinvs@vgu.ru (Россия, Киров, ВятГУ),

Д.В. Ишутинов, ст. преп., (8332) 64-84-37,

khoroshavinvs@vgu.ru (Россия, Киров, ВятГУ),

Е.Н. Пировских, ст. преп., (8332) 64-84-37,

khoroshavinvs@vgu.ru (Россия, Киров, ВятГУ)

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПРИ ГРУППОВОМ ПИТАНИИ

Рассматриваются вопросы повышения энергетической эффективности и коррекции качества электрической энергии в системах группового питания регулируемых электроприводов от общего входного преобразователя.

Ключевые слова: групповое питание, компенсации реактивной мощности,

Функциональная схема группового питания регулируемых электроприводов (ЭП) с коррекцией качества электроэнергии приведена на

рисунок а, б. Схема содержит общий входной преобразователь напряжения (ПН) с двухсторонней проводимостью, емкостной накопитель (С) и дроссель (Др), которые вместе образуют активный преобразователь (АП). АП совместно с системой управления (СУ) обеспечивает коррекцию качества электроэнергии.

Групповое питание ЭП обеспечивает возможность взаимного обмена энергией между приводами, работающими в двигательном и тормозном режиме, что исключает двусторонний обмен энергией между электроприводами и сетью. За счет этого устраняются дополнительные потери в трансформаторе (Тр) и подводящих кабелях, снижается ёмкость конденсатора, аккумулирующего энергию в тормозных режимах работы ЭП.

В приведенной на рисунке, а системе релейно-векторного управления активной компенсации реактивной мощности и мощности искажения используется двухфазная модель с синхронно вращающейся системой координат X, Y [1]. Ось X этой системы координат ориентирована по результирующему вектору напряжения ис (рисунок, б).

В данной системе коррекции качества электроэнергии контур регулирования, обеспечивающий требуемую форму потребляемого из сети тока /с, реализован на базе релейных регуляторов тока (РРТ) с векторным управлением.

На основании измеренных мгновенных значений напряжения и1 и тока нагрузки ¡1 с помощью фазных преобразователей ФП1 и ФП2 осуществляется переход от трёхфазной системы к двухфазной неподвижной системе координат а, р. Расчет составляющих векторов напряжений и токов выполняется по соотношениям

и1а=^ • и1А ; и1Р=~12 '(и1В - и!С ); /1а=][2'¡Ы ;

'(в - '1С ) (1)

где V¡А, V¡в, и1С, ¡1А, ¡1В, ¡¡с - соответственно мгновенные значения напряжений и токов нагрузки.

С помощью вычислительного устройства ВУ определяется пространственное положение обобщенного вектора напряжения нагрузки:

сО*ф0ЭЛ = и1а/<]и1а+ ив ; ^пф0ЭЛ = и1^\11/а + и\р . (2)

На выходе координатного преобразователя КП1 формируются активные и реактивные составляющие тока ¡1 на основании соотношений:

¡1Х = ¡1а сО^0ЭЛt + ¡10 ЭЛt; ¡17 = -11а ЭЛt + ¡10 сО^0ЭЛt .(3)

При компенсации реактивной мощности и высших гармоник, для формирования задающего воздействия, используется лишь активная составляющая тока ¡1Х. Реактивная составляющая тока ¡17 задаётся равной нулю.

дг3

л.

ФП1

■IV

3/2

з а

с«

ВУ

ф *—

ф

-

-*■

1. .Г

ФП2

1ср

КП1

КП2

*ДГ

1„ = 0

Нелинейная нагрузка

Функциональная схема (а) и векторная диаграмма (б) группового питания регулируемых электроприводов с коррекцией качества электроэнергии

Со а

^з

Оо О

г; Чз

О О О

2х ^з

а

г;

►С

Гй О.

О

I

г; §

I

о г;

05

о

О/

а

С помощью КП2 осуществляется переход от осей X, У к осям а, в при

¡1а = ¡IX ^^ОЭЛ*; ¡1р = ¡IX ^П^ОЭЛ1 • (4)

Из составляющих ¡¡а, ¡¡р с помощью фильтров (Ф) выделяются первые гармоники токов ¡иа, ¡ир. Далее с помощью ФП3 определяется трёхфазная система основной гармоники токов:

1, 73 '

"2 ¡1а + ¡1р

i\.\A /\а; i\.\B

i\.\C

\

V

(5)

I/ ^

2 Ia 2

У

Задающие сигналы 1за.1, 1ЗБл, 1Зс.1 пропорциональные требуемому току АП, необходимому для компенсации реактивной мощности и мощности искажений, формируются в узле сравнения в соответствии с (6) путём вычитания мгновенных значений искажённого тока нелинейной нагрузки l1 из мгновенных значений активной составляющей основной гармоники тока найденного по (5):

1АП - lC -1\.\. (6)

В замкнутой системе регулирования за счет отрицательной обратной связи по току 1АП на входе РРТ реализуется режим ШИМ, в результате чего ток АП пульсирует с высокой частотой относительно задания, образуя токовый коридор. Амплитуда и частота пульсаций тока определяю параметрами фазы ЯФ, ХФ и шириной петли РРТ.

В таких системах возможна также реализация режимов компенсации кратковременных провалов напряжения и симметрирования нагрузки [2].

Следовательно, рассматриваемая система ЭП позволяет комплексно решать проблемы повышения энергетической эффективности и качества энергопотребления в повторно-кратковременном режиме с групповым питанием ЭП в узлах с несинусоидальной, асимметричной и резкоперемен-ной нагрузками.

Список литературы

\. Ковач К.П., Рац Н.М. Переходные процессы в машинах переменного тока. М.: Госэнергоиздат, \963. 744 с.

2. Присмотров Н.И., Ишутинов Д.В. Качество электроэнергии: учебное пособие. Киров, 2009. \63 с.

V. Xoroshavin, N. Prismotrov, D. /shutinov, E. Pirovskix

Power efficiency and quality of power consumption of electric drives at a group consumption

The issues of energy efficiency and correction of power quality in power systems group supply by controlled electric drives from the total input converter are considered.

Key words: group consumption, indemnifications a reactive-power.

Получено 06.07.I0