CC BY
55
5. Бабичев С. А., Бычков Е.В., Крюков О.В. Анализ технического состояния и безопасности электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Электротехника, 2010.
6. Бабичев С.А., Крюков О.В., Титов В.Г. Автоматизированная система безопасности электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Электротехника, 2010.
I. Rubtsova, S. Babichev, B. Papkov, O. Kryukov
Management and monitoring of electric drives of compressor stations in the conditions of stochastic indignations
Effective systems of the controllable electric drive of superchargers compressor stations in the conditions of action of casual indignations are presented. The statistical analysis of operational factors of ageing of stator windings isolation of synchronous machines is resulted. It is considered method designing of the built in systems of monitoring andforecasting of technical condition СТД-12500 in a mode "on-line" on the basis of intellectual gauges and fuzzy-controller
Keywords: controllable electric drive, statistical analysis of operational factors, a mode "on-line".
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
В.А Ажнакин, инженер, (495) 608-84-67, vniiem@vniiem.ru, П.А. Бородин, инженер, (495) 608-84-67, vniiem@vniiem.ru, Р.Н. Ельшин, нач. лаборатории, (495) 608-84-67, vniiem@vniiem.ru (Россия, Москва, ФГУП «НПП ВНИИЭМ»)
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МЕХАНИЗМОВ ОРГАНОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РЕАКТОРОВ ВВЭР
Рассматриваются особенности режимов работы преобразователей частоты электроприводов СУЗ, реализованные методы повышения энергетических и эксплуатационных показателей, надежности, безопасности, эффективности управления линейными шаговыми и синхронными реактивными двигателями систем управления и безопасности.
Ключевые слова: режимы работы преобразователей, повышение энергетических и эксплуатационных показателей, управление линейными шаговыми и синхронными реактивными двигателями.
Для систем управления и защиты (СУЗ) реакторов ВВЭР-440 3-го блока Кольской АЭС (электропривод с синхронным реактивным двигателем СРД) и ВВЭР-1000 5-го блока Нововоронежской АЭС (электропривод с линейным шаговым двигателем ЛШД) НПП ВНИИЭМ были разработа-
ны преобразователи частоты на IGBT-транзисторах на базе автономных инверторов напряжения с ШИМ с частотой коммутации 2400 Гц. Преобразователи частоты обеспечивают питание электродвигателей приводов органов регулирования ОР СУЗ.
Схема силового питания преобразователей представлена на рис. 1. Питание преобразователей осуществляется по двум вводам постоянного тока напряжением 310В (Нововоронежская АЭС) или 220В (Кольская АЭС), объединенными силовым диодным сумматором.
Силовой сумматор
Цепь вывода энергии
VD1
) С см Ч о D О 0 с И VO2 ) ) R1 2 VD3
F1 С1 F2 С2 ДН ---
Рис. 1. Схема силового питания преобразователей частоты
После диодного сумматора установлена цепь вывода энергии (включает в себя цепь заряда входных конденсаторов) для поглощения энергии индуктивности в режиме аварийной защиты и при формировании более крутрого заднего фронта перемещающего импульса, когда должен обеспечиваться максимально быстрый вывод тока из фаз электродвигателей. Входное напряжение измеряется датчиком напряжения, информация с которого обрабатывается системой управления СУ на базе микроконтроллера TMS320F2812 фирмы «Texas Instruments».
На рис. 2 представлена трехфазная мостовая схема, лежащая в основе преобразователя частоты привода СУЗ на Кольской АЭС, где в качестве исполнительного механизма привода ОР СУЗ используется синхронный реактивный двигатель (СРД). Номинальная частота вращения поля СРД 1,04Гц. Для обеспечения перемещения ОР в фазах обмоток статора СРД требуется формирование переменного тока частоты 1,04Гц, что достигается в результате управления силовыми транзисторами в соответствии с алгоритмом, в основе которого лежит векторная широтно-импульсная модуляция. Для обеспечения фиксации положения ОР требуется протекание тока по двум фазам обмоток статора СРД. Это обеспечивается коммутацией трех ключей, входящих в разные плечи трехфазного моста (Т2, Т3, Т6 или Т1, Т4, Т5) (рис. 2). Управление тремя ключами повышает надежность формирования режима фиксации положения ОР СУЗ. При какой-либо неисправности в одной из фаз обмоток статора СРД, по которым вы-
полнялась фиксация положения ОР, преобразователь имеет возможность максимально быстро сформировать ток в третьей ранее незадействованной в фиксации положения фазе.
Рис. 2. Трехфазная мостовая схема питания электродвигателя привода ОР СУЗ Кольской АЭС
Последовательно в каждой фазе установлен датчик тока, позволяющий обеспечивать обратную связь по току. В реализованном преобразователе трехфазный мост представляет собой интегрированный модуль. Непосредственно на входные зажимы модуля (шина (+) и шина (-)) устанавливается снабберный конденсатор.
На рис. 3 представлена схема питания электродвигателя привода ОР СУЗ Нововоронежской АЭС, имеющая в своей основе два полууправляемых моста. В качестве исполнительного механизма привода ОР СУЗ на данной станции используется линейный шаговый двигатель (ЛШД). Линейная скорость перемещения ОР может быть установлена двумя значениями: 25 мм/с и 50 мм/с. Перемещение ОР осуществляется при формировании импульсов тока заданной амплитуды и длительности в обмотках ЛШД в определенной последовательности. Изменение скорости перемещения обеспечивается изменением длительности перемещающих импульсов и частоты их следования. Для формирования режима фиксации требуется формирование постоянного тока заданной величины по двум фазам ЛШД. При этом четыре транзистора работают по алгоритму, позволяющему снизить пульсации тока нагрузки и перегрев кристаллов.
Диаграмма управляющих сигналов ШИМ, приходящих на верхний и соответствующий нижний ключ, представлена на рис. 4.
Рис. 3. Схема питания электродвигателя привода ОР СУЗ
Нововоронежской АЭС
Рис. 4. Диаграмма тока нагрузки (а) и управляющие сигналы верхнего (б) и нижнего (в) ключей
Транзистор с чоппером представляет собой интегральный модуль. На зажимы «коллектор» и «эмиттер» каждого модуля устанавливается снабберный конденсатор. Представленные схемы питания электродвигателей ОР СУЗ позволяют снизить энергопотребление (снижение величины входного тока) преобразователя за счет использования энергии накопленной в индуктивности фаз нагрузки при широтно-импульсном регулировании тока нагрузки. Во время паузы на периоде ШИМ один транзистор остается открытым (рис.4). Обмотка (обмотки) шунтируется диодом и оставшимся в работе транзистором, что обеспечивает значительное снижение величины &/&. Таким образом, энергия, накопленная индуктивностью фазы за время импульса ШИМ, не отдается в сеть, а используется для формирования тока в этой фазе.
Преобразователь и привод устанавливаются в разных помещениях и, соответственно, разделены кабелем, длина которого составляет 100...150 м в зависимости от конкретного преобразователя и привода. При указанных условиях могут возникать волновые процессы с повышением напряжения на конце линии до двукратного значения прикладываемого напряжения.
Для подавления волновых процессов и, как следствие, снижения величины перенапряжения на зажимах двигателя на выходе преобразователя устанавливается волновой фильтр непосредственно. Схемы фильтров, используемых в преобразователях, разработанных НПП ВНИИЭМ для Кольской АЭС и Нововоронежской АЭС, показаны на рис. 5.
Аф
Блок фильтра для синхронного реактивного двигателя
1-Ф ■
Иф
(а)
а
Ьф.
Блок фильтра для линейного шагового двигателя
б
Рис. 5. Схемы блока фильтра Кольской АЭС (а) и блока фильтра Нововоронежской АЭС (б)
Представленные схемы фильтров позволяют на порядок снизить величину перенапряжения на зажимах двигателя.
Рассмотренные преобразователи с соответствующими блоками фильтра входят в состав шкафов силового управления третьей серии ШСУ3Н и ШСУ3П, поставляемых на 5-й энергоблок Нововоронежской АЭС и 3-й энергоблок Кольской АЭС.
Список литературы
1.Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. Техносфера, М.: 2006.
2.Миллер Е.В. Основы теории электропривода. М.: Росвузиздат,1963.
3. Перспективы развития систем управления и защиты ядерных энергетических реакторов типа ВВЭР-1000/ Ю.Н. Ольшевский [и др.] // Вопросы электромеханики: труды НПП ВНИИЭМ. Т. 100. 2001. С. 188-197.
V. Adgnakin, P. Borodin, R. Elshin
Features of construction of the power part of converters of frequency of electric drives of mechanisms of bodies of regulation of the control system and protection of reactors VVER
Peculiarities of operation modes of CPS electric drives frequency converters, methods for increasing energy and operation characteristics, reliability, safety, efficiency of control of linear pulse and synchronous jet motors of control and safety systems are considered.
Keywords: peculiarities of operation modes, methods for increasing energy and operation characteristics, control of linear pulse and synchronous jet motors of control and safety systems are considered.
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
А.С. Аникин, асп., (351) 267-93-21,
AnikinAlex86@mail.ru (Россия, Челябинск, ЮУрГУ)
ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ VACON НА САМОХОДНЫЙ ВАГОН В 15 К
Представлен опыт внедрения частотно-регулируемого асинхронного электропривода в горных машинах: реализация тягового электропривода самоходного пневмо-колесного вагона В 15 К, построенного на одном преобразователе частоты и четырех асинхронных двигателях, подключенных параллельно, без датчиков обратных связей.
Ключевые слова: регулируемый электропривод, тяговый электропривод, преобразователь частоты.
Анализ мирового опыта создания нового и модернизации действующего технологического оборудования показывает высокую динамику развития регулируемых электроприводов во всех отраслях промышленности. Это касается даже тех отраслей промышленности, где от эксплуатируемого оборудования в первую очередь требуют высокой надежности и, следовательно, простоты конструкции. Для угледобывающей и соледобывающей отраслей актуальна задача внедрения регулируемого электропривода (ЭП) на базе преобразователя частоты (ПЧ) и асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на горнопроходческую технику. Это позволит обеспечить быстрое и точное регулирование усилий и скорости механизмов, а также энергосберегающие режимы, которые сейчас являются неотъемлемым требованием всех технологических процессов.
Одним из примеров таких механизмов, на которые внедряется частотное регулирование, является тяговый ЭП пневмоколесного самоходного вагона В15К Копейского машиностроительного завода. Вагон предназначен для транспортировки горной массы от комбайна до мест разгрузки в шахтных условиях месторождений калийных солей. Ходовая часть пред-
220
