CC BY
8
УДК [621.314.26+621.316.94+621.317.757]:621.311.1 Александр Аркадьевич Николаев
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова», кандидат технических наук, заведующий кафедрой автоматизированного электропривода и мехатроники, Россия, Магнитогорск, e-mail: aa.nikolaev@magtu.ru
Максим Юрьевич Афанасьев
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова», аспирант кафедры автоматизированного электропривода и мехатроники, Россия, Магнитогорск, e-mail: m.afanasiev@magtu.ru
Ильдар Галиевич Гилемов
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова», аспирант кафедры автоматизированного электропривода и мехатроники, Россия, Магнитогорск, e-mail: gilemov.ig@outlook.com
Михаил Викторович Буланов
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова», аспирант кафедры автоматизированного электропривода и мехатроники, Россия, Магнитогорск, e-mail: bulanovv.m.v@gmail.ru
Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения прокатных станов с использованием преобразователей частоты с активными выпрямителями за счет применения специализированных пассивных фильтров1
Авторское резюме
Состояние вопроса. За последние годы преобразователи частоты с активными выпрямителями получили большое распространение ввиду своих преимуществ, таких как: возможность рекуперации энергии в тормозных режимах электропривода и поддержка заданного значения коэффициента мощности на входе активного выпрямителя. При этом данные преобразователи обладают существенным недостатком, заключающимся в ухудшении качества напряжения во внутризаводской распределительной электрической сети 6-35 кВ из-за наложения высокочастотных гармоник входного напряжения и тока активного выпрямителя на резонансные области частотной характеристики питающей сети. Данный недостаток можно устранить за счет использования во внутризаводских электрических сетях специализированных пассивных фильтров, обеспечивающих смещение основного резонанса токов в зону, свободную от высокочастотных гармоник преобразователя частоты с активным выпрямителем. Это позволяет снизить коэффициент гармонических искажений напряжения на секциях главной понизительной подстанции предприятия.
Материалы и методы. Обработка экспериментальных данных осуществлена в математическом пакете Matlab с приложением Simulink, где с помощью данных, полученных на действующем металлургическом комплексе ЧерМК ПАО «Северсталь», осуществлен анализ качества напряжения сети 10 кВ с использованием специализированных пассивных фильтров и без них.
Результаты. Приведены результаты исследования эффективности применения специализированных пассивных фильтров в системе внутризаводского электроснабжения прокатного комплекса, функционирующего на ЧерМК ПАО «Северсталь». Проведены исследования причин ухудшения качества напряжения в распределительной сети 10 кВ и, как следствие, нарушения режимов работы чувствительных электроприемников. Разработана комплексная математическая модель сети 10 кВ для исследования способа улучшения гармонического состава напряжения за счет установки специализированного пассивного фильтра, позволяющего корректировать частотную характеристику сети 10 кВ, смещать ее в область, свободную от высокочастотных гармоник, генерируемых современными преобразователями частоты с активными выпрямителями. Таким образом, исключается резонанс токов и напряжений на секциях 10 кВ, и, как следствие, наблюдается значительное улучшение формы линейного напряжения, уменьшение коэффициента гармонического искажения напряжения Ku более чем на 75,2-91,2 % (до значений Ku = 0,49-1,4 %).
Выводы. На основе полученных результатов рекомендовано использование специализированного пассивного фильтра в целях исключения негативного влияния резонансных явлений. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании систем электроснабжения металлургических предприятий, имеющих в своем составе мощные электроприводы с активными выпрямителями.
Ключевые слова: преобразователь частоты, активный выпрямитель, высшие гармоники, показатели качества электроэнергии, электромагнитная совместимость, резонанс токов, специализированный пассивный фильтр
1 Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда (проект №22-19-20069). The project is supported by the Grant of the Russian Research Foundation (project no. 22-19-20069).
© Николаев А.А., Афанасьев М.Ю., Гилемов И.Г., Буланов М.В., 2023 Вестник ИГЭУ, 2023, вып. 1, с. 41-52.
Alexander Arkadyevich Nikolaev
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Candidate of Engineering Sciences (PhD), Head of Automatic Electric Drive and Mechatronics Department, Russia, Magnitogorsk, e-mail: aa.nikolaev@magtu.ru
Maxim Yuryevich Afanasyev
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Postgraduate student of Automatic Electric Drive and Mechatronics Department, Russia, Magnitogorsk, e-mail: m.afanasiev@magtu.ru
Il'dar Galievich Gilemov
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Postgraduate student of Automatic Electric Drive and Mechatronics Department, Russia, Magnitogorsk, e-mail: gilemov.ig@outlook.com
Mikhail Viktorovich Bulanov
Nosov Magnitogorsk State Technical University, Postgraduate student of Automatic Electric Drive and Mechatronics Department, Russia, Magnitogorsk, e-mail: bulanovv.m.v@gmail.ru
Improvement of power quality in power supply systems of rolling mills using frequency converters with active rectifiers due to use of specialized passive filters
Abstract
Background. In recent years, the frequency converters (FC) with active rectifiers (AR) have become widespread due to their advantages. The advantages are the possibility of energy recovery in braking modes of electric drive and support of the set value of power factor at the input of AR. At the same time these converters have a significant disadvantage, that is the deterioration of voltage quality in the in-plant 6-35 kV power distribution network due to the imposition of high-frequency harmonics of the input voltage and current of AR on the resonant area of the supply network frequency response. This disadvantage can be eliminated by using special passive filters in the in-plant power networks. They ensure the shift of the main resonance of currents to a zone free from high-frequency harmonics of the FC with AR. It makes possible to reduce the harmonic distortion coefficient in the voltage sections of the main stepdown substation (MSS) of the enterprise.
Materials and methods. Processing of experimental data is carried out in the Matlab mathematical package with the Simulink application. Using income data of functioning metallurgical complex CherMK of PJSC "Severstal", the a u-thors carried out the analysis of voltage quality of 10 kV network using specialized passive filters and without them. Results. The article presents the results of the study of the effectiveness of the use of specialized passive filters in the in-plant power supply system of the rolling complex operating at the CherMK of PJSC "Severstal". The reasons of the deterioration of the voltage quality in the 10 kV distribution network are studied, and as a result, operational breakdown of the modes of sensitive electrical receivers. A complex mathematical model of the 10 kV network has been developed to study the way to improve the harmonic composition of voltage due to installation of specialized passive filters. This filter allows you to adjust the frequency characteristics of the 10 kV network, shift it to an area free of high-frequency harmonics generated by modern frequency converters with active rectifiers. Thus, the resonance of currents and voltages in 10 kV sections is eliminated. As a result, a significant improvement in the shape of the line voltage and a decrease in the harmonic distortion coefficient of voltage THDu = 75,2-91,2 % to values THDu = 0,49-1,4 % is observed. Conclusions. The main result of the research is the recommendation to use a specialized passive filter to eliminate the negative impact of the harmonic component of the current resonance. The research results can be used to design power supply systems of metallurgical enterprises that have powerful electric drives with active rectifiers.
Key words: frequency converter, active rectifier, higher harmonics, power quality index, electromagnetic compatibility, current resonance, specialized passive filter (SPF)
DOI: 10.17588/2072-2672.2023.1. 041-052
Введение. Современные мощные электроприводы промышленных механизмов, например электроприводы прокатных станов металлургических предприятий, внедряемые в производство в течение последнего десятилетия, как правило, построены на базе многоуровневых преобразователей частоты с активными выпрямителями (ПЧ с АВ) среднего напряжения и асинхронных (синхронных) двигателей. Данный класс силовых преобразователей имеет ряд преимуществ перед преобразователями частоты предыдущего поколения, имеющих диодные или тиристорные выпрями-
тельные модули [1-4]. Данные преимущества привели к массовому внедрению на промышленных предприятиях мощных электроприводов на базе ПЧ с АВ. Однако, как показал опыт эксплуатации данных силовых преобразователей, ПЧ с АВ обладают недостатками, из которых необходимо выделить два наиболее существенных: 1) высокая вероятность сильного ухудшения качества напряжения во внутризаводской распределительной электрической сети 6-35 кВ из-за наложения высокочастотных гармоник входного напряжения и тока АВ на резонансные области частотной характеристи-
ки питающей сети; 2) высокая чувствительность ПЧ с АВ к провалам и несимметрии напряжения со стороны питающей сети [5, 6].
Как показали проведенные исследования, на многих металлургических предприятиях России и зарубежья имеют место серьезные проблемы с надежностью функционирования систем автоматизированного электропривода на базе ПЧ с АВ, а также проблемы с обеспечением электромагнитной совместимости ПЧ с АВ с внутризаводской сетью 6-35 кВ. Так, например, на ряде металлургических предприятий России, например на АО «Металлургический завод Ба-лаково» (г. Балаково, Саратовская область), Череповецкий металлургический комбинат ПАО «Северсталь» (г. Череповец, Вологодская область) и др., из-за сильных искажений напряжения в распределительной сети 10 кВ наблюдались проблемы с функционирование электрооборудования, а также выходы из строя преобразователей частоты, функционирующих параллельно мощным источникам гармоник высокого порядка - ПЧ с АВ в составе главных электроприводов прокатных станов.
Зачастую применение традиционных од-ночастотных фильтров не всегда позволяет решить проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) из-за широкого диапазона значимых гармоник, особенно в среднечастотном и высокочастотном диапазонах. Установка традиционных фильтров сопровождается дополнительными паразитными резонансами тока, которые усиливают промежуточные гармоники. Данные гармоники многократно усиливают колебания и сильно искажают форму напряжения при наложении частотной характеристики распределительной сети на область высокочастотных гармоник, генерируемых современными ПЧ с АВ. В ходе проведенных ранее исследований [7] был предложен новый способ обеспечения ЭМС за счет использования специализированных пассивных фильтров (СПФ). Данное устройство способно воздействовать на гармоники в широком частотном диапазоне, и его главной задачей является сдвиг частотной характеристики сети в безопасную область, где отсутствуют значимые гармоники, генерируемые современными ПЧ с АВ, чтобы избежать резонанса токов и улучшить ЭМС распределительной сети с мощными приводами с ПЧ с АВ [8].
Также стоит отметить, что проблема ЭМС мощных электроприводов на базе ПЧ с АВ решается путем усовершенствованных алгоритмов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), обеспечивающих исключение гармонических составляющих в области расположения резонанса токов частотной характеристики. Следует
отметить, что в определенных случаях изменение алгоритмов ШИМ невозможно или затруднено в связи с закрытостью систем управления АВ, поэтому иным способом является использование СПФ, вопросы применения которых рассмотрены в [9].
Методы исследования. Исследование применения СПФ проводилось на примере системы электроснабжения четырехклетьевого стана холодной прокатки ППП ХП, функционирующей на ЧерМК ПАО «Северсталь».
Упрощенная схема электроснабжения электроприемников ГПП-2 приведена на рис. 1, где предусмотрено два сетевых трансформатора 110/10 кВ 1Т и 2Т 63 МВА, осуществляющих питание двух секций РУ-10 кВ. В зависимости от выбранной схемы электроснабжения (раздельная или совместная работа секций 1 и 2) выбирается состояние секционного выключателя СМВ-1. От секций 1 и 2 РУ-10 кВ ГПП-2 по кабельным линиям получают питание распределительные устройства РУ-10 кВ следующих цеховых подстанций: 1) ПС -13 (КТП 6, 7, 8, питание вспомогательных механизмов и контроллеров четырехклетьевого стана); 2) РП-19 (главные электроприводы четырехклетьевого стана); 3) РП-33 (газокислородный цех); 4) ПС-54А (цех водоснабжения); 5) ПС-56 (цех водоснабжения); 6) РП-91 (цех покрытий металла №2 АНГЦ), РП-92 (цех покрытий металла №3 АНГЦ); 7) РП-101 (участок подготовки защитных газов); 8) РП-103 (газокислородный цех); 9) РП-155 (цех покрытий металла №1 АНГЦ); 10) РП-214 (ЛПЦ-1); 11) РП-220 (цех травления металла агрегата травления), а также вспомогательные КТП.
В распределительной сети 10 кВ района ГПП-2 отсутствуют устройства компенсации реактивной мощности и фильтрокомпесирую-щие устройства. От 1 и 2 секций РП-19 получают питание электроприводы четырех клетей мощностью 12 МВт и натяжной моталки мощностью 4,8 МВт с приводными синхронными двигателями. Согласующие понизительные трансформаторы T1-T5 10/3,165 кВ (10/3,165/3.165 кВ) осуществляют питание трехуровневых ПЧ с АВ среднего напряжения ACS6000 производства фирмы ABB, выполненных по двухзвенной схеме (выпрямитель/инвертор). Трансформаторы T2, T3, T4 являются трехобмоточными, со сдвигом фаз на вторичных обмотках 0° и 30°, необходимым для реализации двенадцатипульсной схемы выпрямления. Трансформаторы Т1 и Т5 имеют по одной вторичной обмотке для питания ПЧ с АВ с шестипульсной схемой выпрямления [10-12].
Рис. 1. Упрощенная однолинейная схема сети 10 кВ района ГПП-2 с указанием точек установки дополнительных СПФ в РУ-10 кВ РП-19 для коррекции частотной характеристики сети 10 кВ
Отдельные участки распределительной сети 10 кВ, образованные отходящими от ГПП-2 и последующих цеховых РП кабельными линиями, при взаимодействии с индуктивностями сетевых трансформаторов 110/10 кВ и токоограничиваю-щих реакторов в ячейках РУ-10 кВ ГПП-2 создают сложную картину резонансных явлений в частотных характеристиках сети 10 кВ 2СЕТИ(/) относительно секций 1 и 2 РУ-10 кВ ГПП-2 с несколькими экстремумами в области до 10 кГц. В частотной характеристике на секциях РП-19 также присутствуют резонансные явления в высокочастотной области, обусловленные взаимодействием между собственной емкостью и индуктивностью реакторов в ячейках 1, 21 ГПП-2 [13-15].
Для проведения дальнейших исследований на основании полученных данных была разработана комплексная математическая модель сети 10 кВ района ГПП-2 и главных электроприводов четырехклетьевого стана. Разработанная модель позволяет производить исследования качества электроэнергии при работе мощных ПЧ с АВ в сетях с резонансными явлениями при различных режимах электроснабжения и различных режимах работы ПЧ с АВ, а также при различных алгоритмах ШИМ АВ. Модель реализована с помощью математического пакета МА^АВ Simulink и состоит из двух частей: модели системы электроснабжения ГПП-2 ЧерМК ПАО «Северсталь» и модели главных электроприводов четырехклетьевого
стана ППП ХП. В данной модели учтены основные параметры системы электроснабжения завода, такие как: 1) параметры питающей сети 110 кВ на основании предоставленных значений токов трехфазного короткого замыкания в минимальном и максимальном режимах; 2) параметры сетевых трансформаторов 110/10 кВ 63 МВА; 3) параметры всех кабельных линий 10 кВ ГПП-2; 4) параметры электроприемников других цеховых РП и подстанций с упрощенным представлением в виде пассивных активно-индуктивных нагрузок с фиксированными параметрами, определенными на основании предоставленных суточных графиков изменения активной и реактивной мощностей, а также действующего значения тока. Были реализованы имитационные модели АВ электроприводов четырехклетьевого стана, состоящие из управляемых источников ЭДС, включенных последовательно с моделями понизительных трансформаторов Т1-Т5 10/3,165 кВ, учитывающих количество вторичных обмоток и их группу соединения, а также кабельных линий от РУ-10 кВ РП-19 до данных трансформаторов. Для адекватного анализа частотных характеристик при моделировании кабельных линий были использованы П-образные схемы замещения (одинарные П-секции) с учетом фактических значений активных сопротивлений, индуктивностей и емкостей кабелей, определенных на основании марки, сечения и длины кабеля, а также числа
параллельных кабелей в одной фазе, указанных в кабельных журналах.
Подробное описание имитационной математической модели системы внутризаводского электроснабжения прокатного комплекса, функционирующего на ЧерМК ПАО «Северсталь», и электроприводов с ПЧ-АВ для исследования качества напряжения на общих секциях заводской подстанции 6-35 кВ при наличии резонансных явлений в частотной характеристике сети 6-35 кВ приведено в [16].
Необходимо отметить, что упрощенная реализация модели системы управления АВ без использования контура регулирования напряжения в звене постоянного тока АВ является допустимой при условии незначительного изменения напряжения в сети 10 кВ (не более ±5 %), а также полученных экспериментальных значений токов на входе ПЧ с АВ на действующем металлургическом комплексе ЧерМК ПАО «Северсталь» для режимов холостого хода и работы под нагрузкой [17]. В этом случае имитационная модель может быть реализована на базе управляемых источников ЭДС без реализации детальной модели трехуровневого АВ с тиристор-ными ключами. Благодаря этому стала возможной реализация комплексной модели сети 10 кВ района ГПП-2 и электроприводов четырехклетьевого стана с приемлемой скоростью расчета и адекватностью.
В результате анализа качества напряжения в сети 10 кВ района ГПП-2 отмечено, что из-за вышеуказанных резонансных явлений имеют место сильные искажения напряжения при работе ПЧ с АВ ACS6000 на холостом ходу и под нагрузкой. Показано, что гармонический состав напряжения на секциях 1 и 2 ГПП-2, являющихся точками общего присоединения, является неприемлемым из-за высокого значения
суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения, а также из-за наличия высоких п-х гармонических составляющих по отдельным гармоникам напряжения среднеча-стотного диапазона (рис. 2).
Для оценки адекватности разработанной модели было проведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными осциллограммами, снятыми на действующем производстве ЧерМК ПАО «Северсталь». Данная проверка является корректной, поскольку работа ПЧ с АВ является стационарным процессом, мало зависящим от внешних факторов. Проведенное сравнение экспериментальных и расчетных значений Ки показало отклонение не более 5 %. Пример сравнения для секции 1 ГПП-2 при раздельной работе секций 1 и 2 ГПП-2 представлен на рис. 3.
Также для подтверждения адекватности результатов математического моделирования было проведено сопоставление расчетных и экспериментальных характеристик 2се™(/) (рис. 4). Экспериментальные частотные характеристики были получены путем деления значений амплитуд значимых гармоник напряжения на значимые гармоники тока с одинаковыми номерами. Амплитуды гармоник получены из проведенного анализа гармонического состава напряжений и токов. Сравнительный анализ полученных расчетных и экспериментальных частотных характеристик (рис. 4) показывает их приемлемое соответствие, что дает возможность использовать полученную математическую модель для разработки мероприятий по исключению негативного влияния ПЧ с АВ ACS6000 в составе мощных электроприводов четырехклетьевого стана на качество напряжения сети 10 кВ района ГПП-2.
Рис. 2. Частотная характеристика и спектральный анализ напряжения на секциях РУ-10 кВ РП-19 (а) и секциях РУ-10 кВ ГПП-2 при совместной работе секций от Т2 (б)
Мгновенные значения фазного напряжения
Гармонический состав фазного напряжения
иф. 10
5 0 -5 -10
къ % 23: :;:::•:::;::: ....... ' 77 . . -----!----.. ...... . >(1)т 8,45 кВ и = 4,89%
37 К
29 3 .5' 35 — 47 9
5....... ¡53
и с
0 0,004 0,008 0,012 0,016
Мгновенные значения фазного напряжения на 1 секции РУ-10 кВ ГПП2 полученные на иммитационной иФ, кВ модели
10
5 0 -5 -10
) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 п Гармонический состав фазного напряжения на 1 секции РУ-10 кВ ГПП2 полученный на имитационной модели
Код, %
0
% с
4
43 47 61:::-7З
И......II-
и
Ф(1)т
= 8,8 кВ
Ки = 5,77%
97 109 7 .X.
МШ||л
б)
20
40
60
80 100 120 140 160 180 п
Рис. 3. Проверка адекватности разработанной модели: а - экспериментальные осциллограммы; б - осциллограммы, полученные на модели
г, Ом юоо 800
Zu.ll- - 1093 Ьм
г™»®
1
1 т\ V г,<40 п .
• ...Ли. IV |"|| 1 ° О и .-ЦЧп-гугП-'д ^МЖ- чу» п -108 7? • о".
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Рис. 4. Сравнение экспериментальной и расчетной частотных характеристик
180
4
0
29
25
121
0
0,004
0,008
0,012
0,016
Результаты исследования. Для улучшения гармонического состава напряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 была предложена установка СПФ, обеспечивающих коррекцию частотных характеристик сети 10 кВ со сдвигом наиболее значимого резонанса тока в низкочастотный диапазон. Для обеспечения электромагнитной совместимости мощных электроприводов клетей сортового стана с сетью 10 кВ в системе электроснабжения предприятия были установлены СПФ, состоящие из конденсаторных батарей, соединенных в две параллельные звезды, и последовательно включенных воздушных реакторов с малой индуктивностью 1Р (порядка 100 мкГн). Значение емкости С в составе СПФ выбирается таким образом, чтобы осуществить перемещение резонанса тока в частотной характеристике сети из области генерирования высокочастотных гармоник ПЧ с АВ. Индуктивность £ имеет малую величину (порядка 100 мкГн). Такая величина необходима для ограничения броска тока при включении устройства и сохранении работоспособности конденсаторных батарей. Использование малой индуктивности делает возможным коррекцию частотной характери-
стики и смещение ее из области генерирования высокочастотных гармоник. Собственная частота резонанса СПФ должна быть выше, чем частота резонанса исходной характеристики сети, чтобы сместить частотную характеристику влево и не попасть в область высокочастотных гармоник, генерируемых ПЧ с АВ. После подключения данного СПФ в распределительную сеть 10 кВ возникает смещение резонанса токов в область низкочастотных гармоник. Это, в свою очередь, приводит к значительному улучшению гармонического состава напряжения.
В ходе проведенных исследований была доказана возможность применения специализированных конденсаторных батарей в составе СПФ, способных функционировать при высоких значениях суммарного коэффициента гармонических составляющих тока К (вплоть до 45 %) без перегрева и риска выхода из строя. Это делает возможным использование данного устройства в качестве корректора частотной характеристики сети [7, 8, 17].
Определение основных параметров СПФ проводилось экспериментально на основании математической модели металлургического
комплекса ЧерМК ПАО «Северсталь», где реализована распределительная сеть среднего напряжения, и модели приводов [16, 17]. Необходимо выбрать место установки СПФ. Как правило, это общие секции ГПП-10 кВ. Далее необходимо произвести моделирование с подключенным СПФ, где задается различная мощность данного устройства с различной индуктивностью и емкостью. По полученным результатам производится выбор оптимальных параметров СПФ, при которых достигается минимальное значение коэффициента суммарных гармонических искажений напряжений Ки (рис. 5). Для выбранной конфигурации необходимо определить величину тока, протекающего через конденсаторы, и коэффициент искажения по току К/. Последним этапом проверяется величина броска тока при включении данного фильтра (рис. 6).
Зависимость коэффициента нелинейных искажений напряжения на секции 2 РУ-10 кВ ГПП-2 от мощности СПФ при разных индуктивностях реактора в
ки, %. .составе компенсатора (установка. СПФ в .РУ-1,0 .кВ . РП-.19)..
-Р1=100 мкГн, -э=103 мкГн
-Р2=200 мкГн, -Э=203 мкГн
300 мкГн, £э~303 мкГн Кт т1=3,75% Т
с1КяА2=222.%-!:
0
1000 2000
3000 4000 5000 6000 2спф, а) кВАр
Зависимость коэффициента нелинейных искажений напряжения на секции 1 РУ-10 кВ ГПП-2 от мощности СПФ при разной индуктивности реактора в к, % составе компенсатора (установка СПФ в РУ-10 кВ РП-19)
, ....................................'......... -Р1=100 мкГн, -Э=195 мкГн
8 . ¿Р2=200 мкГн, -Э=295 мкГн
-Р3=300 мкГн, —Э=695 мкГн
6 ........•:.......^-Г..........■
Ки,11=3,8
4 2
=1,24%
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000
б)
2cПФ,
кВАр
к, %
250 200 150 100 50
Зависимость коэффициента нелинейных искажений тока СПФ при разных индуктивностях реакторов в составе компенсатора (установка СПФ в РУ-10 кВ РП-19)
-Р1=100 мкГн, -э=195 мкГн -Р2=200 мкГн, -э~295 мкГн -Рз=300 мкГн, —Э=695 мкГн
0 1000 2000
3000 4000
в)
К,2. ы=19,32% К„,12=16,86%
5000 6000 2спф, кВАр
Рис. 5. Сравнение зависимостей коэффициентов нелинейных искажений напряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 и токов СПФ, подключенных к секциям РУ-10 кВ ГПП-2 (а) и РП-19 (б, в), от мощности компенсирующего устройства
Результаты математического моделирования, представленные на рис. 5, показали, что для обеспечения нормального функционирования СПФ в сети 10 кВ района ГПП-2 с К/ < 45 % (при превышении данного порога конденсаторные батареи будут перегреваться и выйдут из строя) и достижения приемлемого технического эффекта по улучшению гармонического состава
напряжения со снижением исходных значений Ки на секциях 1 и 2 РУ-10 кВ ГПП-2 более чем на 50 % (до Ки = 1,6-2,99 %) значение номинальной мощности СПФ должно составлять от 4000 до 6000 кВАр, при этом величина эквивалентной индуктивности между конденсаторами СПФ и секциями РУ-10 кВ гПп-2 должна составлять не менее 1Э = 295 мкГн (рис. 5). В соответствии с этим, величина индуктивности воздушного реактора СПФ может быть определена как разница между граничной индуктивностью 1Э и суммарной индуктивностью КЛ 10 кВ от секций ГПП-2 до точки подключения компенсатора [18-21].
Мгновенные значения линейных напряжений иЛ кВ на секции РУ-10 кВ ГПП-2
30Л1 ! В 2 .....
20 10 а) 0 -10 -20 -30 -40
иЛ, кВ 30 20 10
0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 ?, с
Мгновенные значения линейных напряжений на секции РУ-10 кВ РП-19
т.тах = 2Д3тт-ном. -
б) 0 -10 -20 -30 -40
0 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 t, С Мгновенные значения токов СПФ 4000
1СПф, А 2000 1000
кВАр при включении компенсатора
;)0
в
-1000 -2000 -3000
'-'ш.шах
Момент включения СПФ
0 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 ^ С
Рис. 6. Переходные процессы при включении одного СПФ 4000 МВАр, установленного в РУ-10 кВ РП-19, при совместной работе секций РУ-10 кВ ГПП-2 и включенных реакторах в ячейках 1 и 21 РУ-10 кВ ГПП-2 (момент включения соответствует максимуму одного из ил)
Для анализируемой системы электроснабжения электроприводов прокатного стана была рассмотрена возможность подключения СПФ к секциям РУ-10 кВ РП-19 для коррекции частотных характеристик сети 10 кВ и, соответственно, улучшения качества напряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 и РП-19. Согласно результатам исследований, оптимальные значения мощности и индуктивности реактора СПФ при подключении к секциям РУ-10 кВ РП-19 равны соответственно 4000 кВАр и 200 мкГн.
Суммарные коэффициенты искажения тока К/ двух СПФ 4000 кВАр, подключаемых к секциям РУ-10 кВ РП-19, не превышают 36 % для режимов работы ПЧ с АВ ACS6000 на хо-
лостом ходу и под нагрузкой (рис. 5). Технические данные СПФ, рекомендованные для подключения к секциям РУ-10 кВ РП-19, приведены в таблице. Стоит отметить, что для обеспечения надежной работы СПФ в условиях высокого значения К/ (вплоть до 40 %) необходимо применять конденсаторы с пленочным полипропиленовым диэлектриком. На объекте ЧерМК ПАО «Северсталь» рекомендованы к установке батареи конденсаторов фирмы ENERLUX s.r.l. Однако имеются и отечественные производители конденсаторных установок, такие как: ООО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР» (г. Серпухов); Усть-Каменогорский конденсаторный завод (г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан).
Технические данные дополнительных СПФ, рекомендованных к установке для коррекции частотной характеристики сети 10 кВ
Наименование параметра Значение параметра
Номинальное напряжение, кВ 10,0
Номинальная мощность СПФ, кВАр 4000
Эквивалентная емкость батарей конденсаторов на фазу, мкФ 3 х 127,32
Индуктивность реактора для ограничения броска тока при включении СПФ, рГн 200
Номинальный ток первой гармоники, А 230,9
Максимальный ток при К/доп = 45 %, А 254
Номинальная частота, Гц 50,0
Способ включения батарей конденсаторов Две конденсаторные группы, соединенные в звезду с нейтральным проводом
Степень защиты электрооборудования СПФ IP00
Уровень изоляции электрооборудования, кВ 38/95 кВ
Тип используемых конденсаторов Диэлектрик: All polypropylene film, тип изоляторов: фарфор; тип изоляционной жидкости: biod. oil
Благодаря включению СПФ, при всех режимах электроснабжения (раздельная или совместная работа секций РУ-10 кВ ГПП-2) достигается смещение основного резонанса токов с 1300-1750 до 500 Гц, что положительно сказывается на уменьшении значений коэффициентов Ки как на секциях РУ-10 кВ ГПП-2, так и на секциях РУ-10 кВ РП-19.
На завершающем этапе исследований был выполнен анализ переходных процессов напряжений и токов при включении СПФ 4000 кВАр. Вследствие использования воздушных реакторов с малой индуктивностью 1-Р = 200 мкГн, а также высокой эквивалентной емкости батарей конденсаторов, при включении СПФ могут возникать броски емкостного тока большой амплиту-
ды, вызывающие кратковременные перенапряжения в сети 10 кВ. Для случая использования одного СПФ 4000 кВАр, подключаемого к секциям РУ-10 кВ РП-155, и режима электроснабжения с параллельной работой секций РУ-10 кВ ГПП-2 с питанием от одного из сетевых трансформаторов 110/10 кВ 2Т (1Т) были исследованы амплитуды бросков тока СПФ и уровни перенапряжений на секциях РУ-10 кВ ГПП-2.
Результаты анализа приведены на рис. 6. Математическое моделирование показало, что включение СПФ 4000 кВАр с установленными реакторами в ячейки 1 и 21 РУ-10 кВ ГПП-2 сопровождается повышением уровня перенапряжений на секциях РУ-10 кВ РП-19 в наихудшем варианте (до 2,13итном), при этом перенапряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 имеют значительно меньший уровень (1,26итном). Наибольшая амплитуда броска тока для данного варианта функционирования СПФ составляет 7,1/тном. Время затухания колебаний тока увеличилось по сравнению с другими рассматриваемыми случаями (до 15,5 мс).
Для исключения отключений ПЧ с АВ ACS6000 из-за коммутационных перенапряжений необходимо предусматривать включение СПФ при отключенных силовых преобразователях. Также могут быть использованы другие технические решения по ограничению броска тока, например в виде дополнительных токоограничи-вающих реакторов в составе СПФ, включаемых перед подачей напряжения и шунтируемых после включения компенсатора [22-24].
Рекомендованный к установке СПФ для коррекции частотной характеристики сети 10 кВ показан на рис. 7.
Рис. 7. Специализированный корректирующий фильтр
Анализ изменения гармонического состава напряжений на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 и РП-19
(рис. 8) показывает, что при использовании двух СПФ 4000 кВАр при раздельной работе секций 1 и 2 РУ-10 кВ ГПП-2 достигается уменьшение значения Ки относительно исходных режимов:
1) для секций РУ-10 кВ ГПП-2 на 75,2-91,2 % (до значений Ки = 0,49-1,4 % без учета искажений напряжения от других электроприемников ГПП-2);
2) для секций РУ-10 кВ РП-19 на 81,2-91,8 % (до значений Ки = 2,20-3,44 %).
При использовании совместной работы секций РУ-10 кВ ГПП-2 с питанием от одного
трансформатора 1Т (2Т) и двух СПФ на секциях РУ-10 кВ РП-19 технический эффект по снижению Ки в исследуемых точках сети 10 кВ является схожим по уровню. В случае использования одного СПФ 4000 кВАр, устанавливаемого, например, на секцию 1 РУ-10 кВ РП-19, технический эффект по уменьшению Ки на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 снижается в два раза, при этом уменьшение Ки на секциях РУ-10 кВ РП-19 достигается частично (только на той секции, где подключен компенсатор), по сравнению с СЭС без использования СПФ (рис. 2) [25-27].
Мгновенные значения фазного напряжения на 1 секции РУ-10 кВ ГПП2 при включении СПФ 4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19
иф, кВ
10
-10
0,004 0,008 0,012 0,016 t, c
Гармонический состав фазного напряжения на 1 секции РУ-10 кВ ГПП2 при включении СПФ 4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19
Ки, % 3
bill,
53 61 "Ь 85 ..........1.1. -».■!.....
U',i„„ = 8317 В Ки = 1,18%
119 131
50
100
150
а)
Мгновенные значения фазного напряжения на 2 секции РУ-10 кВ ГПП2 при включении СПФ
Пф, кВ 10
5 0 -5 -10
0
4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19
0,004 0,008 0,012 0,016
Пф, кВ 10
5 0 -5 -10
Мгновенные значения фазного напряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП2 при включении одного СПФ 4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19
0 0,004 0,008 0,012 0,016
Гармонический состав фазного напряжения на 2 секции РУ-10 кВ ГПП2 при включении СПФ 4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19
Ки, % 3
и,!,,,, = 8676 В К, = 2,20%
232935 43 55 "1"" 83 9"
t, С
50
100
150
б)
Гармонический состав фазного напряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП2 при включении одного СПФ 4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19
Ки, % 3
0
iiL!
t, c '0
в)
453 61
Пи»,, = 8613 В Кг = 2,07%
109 119 12"
50
100
150
Рис. 8. Гармонический состав фазного напряжения на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 при включении СПФ 4000 кВАр в РУ-10 кВ РП-19 без удаления реакторов в ячейках 1 и 21 РУ-10 кВ ГПП-2: а - на секции 1 РУ-10 кВ ГПП-2 при раздельной работе секций на ГПП-2; б - на секции 2 РУ-10 кВ ГПП-2 при раздельной работе секций на ГПП-2; в - на секциях 1 и 2 РУ-10 кВ ГПП-2 при совместной работе секций на ГПП-2
5
2
0
1
5
11
0
0
0
n
11
1
3
103 121131
0
0
n
2
1
1
n
При отключенных токоограничивающих реакторах в ячейках 1 и 21 РУ-10 кВ ГПП-2 эффект от применения СПФ также высокий, однако ниже, чем при подключенных реакторах к ячейкам 1 и 21 для РУ-10 кВ ГПП-2, но при этом для РП-19 выше. При раздельной работе секций РУ-10 кВ ГПП-2 и использовании двух СПФ 4000 кВАр происходит уменьшение коэффициента гармонического искажения напряжения Ки: 1) для секций РУ-10 кВ ГПП-2 уменьшение Ки составляет 61,2-86,5 % (до значений 0,78-2,2 %) без учета искажений напряжения от других электроприемников ГПП-2; 2) для секций РУ-10 кВ РП-19 уменьшение Ки составляет 82,2-97,4 % (до значений 0,78-2,74 %). При совместной работе секций РУ-10 кВ ГПП-2 с питанием от одного трансформатора 1Т (2Т) и двух СПФ на секциях РУ-10 кВ РП-19 технический эффект по снижению Ки в среднем повышается: 1) для секций РУ-10 кВ ГПП-2 до значений 84,0-84,3 % (абсолютные значения Ки = 0,92-1,22 %); 2) для секций РУ-10 кВ РП-19 до значений 92,8-97,2 % (абсолютные значения Ки = 0,92-1,21 %). Функционирование одного СПФ на секции 1 РУ-10 кВ РП-19 также обеспечивает достижение положительного технического эффекта. В отличие от режима функционирования с реакторами в ячейках 1 и 21, в данном случае достигается больший технический эффект как для секций РУ-10 кВ ГПП-2, так и для секций РУ-10 кВ РП-19, где из-за отсутствия реакторов качество напряжения улучшается на обеих секциях [28-29].
Необходимо отметить, что в обоих случаях значения технических эффектов по снижению Ки на секциях РУ-10 кВ ГПП-2 и РП-19 выше, чем для рассмотренных вариантов с подключением СПФ соизмеримой мощности (4000 кВАр) к секциям РУ-10 кВ РП-155 или ГПП-2.
Выводы. В результате проведенных исследований были определены причины ухудшения качества напряжения в распределительной сети 10 кВ района ГПП-2 ЧерМК ПАО «Северсталь», приводящие к нарушению режимов работы чувствительных электроприемников, получающих питание от цеховых РП и других подстанций, имеющих связь с секциями РУ-10 кВ ГПП-2: 1) наличие сложных резонансных явлений в распределительной сети 10 кВ района ГПП-2, обусловленных взаимным влиянием индуктивностей сетевых трансформаторов 110/10 кВ, индуктив-ностей токоограничивающих реакторов в ячейках РУ-10 кВ ГПП-2, а также емкостей кабельных линий 10 кВ; 2) неоптимальные настройки ШИМ активных выпрямителей ПЧ ACS6000 в составе главных электроприводов четырехклетьевого стана, при которых в потребляемых токах ПЧ с АВ содержатся значимые гармонические составляющие, совпадающие с резонансными областями частотных характеристик сети 10 кВ.
На основании комплексной математической модели сети 10 кВ района ГПП-2 и главных электроприводов четырехклетьевого стана был разработан и исследован способ улучшения
гармонического состава напряжения на секциях РУ-10 кВ РП-19 за счет установки специализированных пассивных фильтров для коррекции частотной характеристики сети 10 кВ. При условии использования технических мер по ограничению броска тока при включении компенсаторов данный вариант обеспечивает достижение максимального технического эффекта по улучшению гармонического состава напряжений на общих секциях РУ-10 кВ ГПП-2, являющихся внутренними точками общего присоединения, а также на секциях РУ-10 кВ РП-19.
Выбор номинальной мощности и индуктивности специализированного пассивного фильтра должен проводиться с учетом двух факторов: 1) требуемого значения Ku на секциях главной понизительной подстанции предприятия, являющихся точками общего присоединения; 2) значения К, рассчитанного для тока фильтра, значение которого не должно превышать 45 % согласно требованию обеспечения надежной работы батарей конденсаторов.
Список литературы
1. Endrejat F., Pillay P. Resonance Overvoltages in Medium Voltage Multilevel Drive System // IEEE Int. Electric Machines and Drives Conf. - 2007. - P. 736-741.
2. Николаев A.A., Храмшин ТР., Афанасьев 1\Л.Ю. Исследование резонансных явлений в распределительных электрических сетях среднего напряжения систем внутризаводского электроснабжения промышленных предприятий // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2017. -№ 4. - С. 51-62.
3. Resonances in a High-Power Active-Front-End Rectifier System / J. Pontt, G. Alzamora, R. Huerta, N. Becker // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2005. - Vol. 52, No. 2. - Р. 482-488.
4. Разработка усовершенствованного алгоритма ШИМ активного выпрямителя с адаптацией к резонансным явлениям во внутризаводской сети / A.A. Николаев, М.В. Буланов, М.Ю. Афанасьев, А.С. Де-нисевич // Вестник ИГЭУ. - 2018. - Вып. 6. - С. 47-56.
5. Alawasa K.M., Moamed R.I., Xu W. Active Mitigation of Subsynchronous Interactions Between PWM Voltage-Source Converters and Power Networks // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2014. - Vol. 29, No. 1. - Р. 121-134.
6. Николаев A.A., Денисевич A.^, Буланов 1\Л.В. Исследование параллельной работы автоматизированных электроприводов прокатного стана и дуговой сталеплавильной печи // Вестник ИГЭУ. -2017. - Вып. 3. - С. 59-69.
7. The Experience of using Specialised Correction Filters to Improve Power Quality in Electrical Networks with Active Rectifiers / M.Y. Afanasev, A.C. Denisevich, M.V. Bulanov, P.G. Tulupov // 2022 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralConJ. - 2022. - Р. 386-391.
8. Nikolaev A.A., Afanasev M.Yu., Bulanov M.V. Application of a Specialized Passive Filter to Correct the Frequency Response of the Supply Network in order to Eliminate the Negative Impact of Resonance Phenomena // 2020 Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI). - 2020. - Р. 32-37.
9. Study of conducted EMI reduction for threephase active front-end rectifier / J. Dong, L. Rixin, W. Fei, L. Fang // IEEE Trans. Power Electron. - 2011. -Vol. 26, No. 12. - Р. 3823-3831.
10. O'Brien K., Teichmann R., Bernet S. Active rectifier for medium voltage drive systems // Applied Power Electronics Conf. and Exposition. - 2001. - Р. 557-562.
11. Celanovic N., Boroyevich D. A fast space-vector modulation algorithm for multilevel three-phase converters // IEEE Trans. Ind. Appl. - 2001. - Vol. 37, No. 2. - P. 637-641.
12. Multilevel multiphase space vector PWM algorithm / O. Lopez, J. Alvarez, J. Doval-Gandoy, F.D. Freijedo // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2008. -Vol. 55, No. 5. - P. 1933-1942.
13. Blooming T.M., Carnovale D.J. Application of IEEE STD 5191992 Harmonic Limits // Conf. Record of 2006 Annual Pulp and Paper Industry Technical Conf. -2006. - Р. 1-9.
14. Resonance mitigation and dynamical behavior of systems with harmonic filters for improving reliability in mining plants / J. Pontt, J. Rodriguez, S. Martin, R. Aguilera // Conf. Record of the 2006 IEEE Industry Applications Conf. Forty-First IAS Annual Meeting. - 2006. - Р. 12981302.
15. Yuquan M., Lihong Z., Shufen H. Calculation of the Filter Parameters for the Aluminum Electroly-zation Rectifier // Intelligent Computation Technology and Automation. - 2010. - Р. 906-910.
16. Development of a Comprehensive Simulation Model of the Power Supply and Drive System Based on AFE-FC for Power Quality Research / A.A. Nikolaev, M.V. Bulanov, I.G. Gilemov, S.A. Linkov // 2022 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). -2022. - Р. 896-901.
17. Разработка научно обоснованных технических решений по обеспечению электромагнитной совместимости мощных промышленных электроприводов с питающей сетью / A.A. Николаев, M^. Буланов, И.Г. Гилемов и др. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского государственного технического ун-та им. Г.И. Носова, 2021. - С. 330.
18. Siebert A., Troederson A., Ebner S. AC to DC power conversion now and in the future // IEEE Transactions on Industry Aplications. - 2002. - No. 38. -Р. 934-940.
19. Moeini A., Zhao H., Wang S. A current reference based selective harmonic current mitigation pwm technique to improve the performance of cascaded H-bridge multilevel active rectifiers // IEEE Trans. Ind. Electronics. - 2018. - Vol. 65. - Р. 727-737.
20. Research on hybrid SHEPWM based on different switching patterns / T. Jing, A. Maklakov, A. Radi-onov, et al. // International Journal of Power Electronics and Drive Systems. - 2019. - Vol. 10, No. 4. -Р. 1875-1884.
21. Reactive power compensation in industrial grid via high-power adjustable speed drives with medium voltage 3L-NPC BTB converters / A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov, A.S. Maklakov, E.A. Maklakova // International Journal of Power Electronics and Drive Systems. -2017. - Vol. 8, No. 4. - P. 1455-1466.
22. EMC research of 18-pulse circuit consisting of 3L-NPC converters with SHE / A.S. Maklakov, M.A. Demov, E.A. Maklakova, et al. // 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). - Chelyabinsk, 2016. -P. 1-4. DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911503.
23. Research on hybrid SHEPWM based on different switching patterns / T. Jing, A. Maklakov, A. Radionov,
et al. // International Journal of Power Electronics and Drive Systems. - 2019. - Vol. 10, No. 4. - P. 1875-1884.
24. Jing T., Maklakov A.S., Gasiyarova O.A. Research on Selective Harmonic Elimination Technique based on Particle Swarm Optimization // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). - Saint-Petersburg; Moscow, 2019. - P. 694-700. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8656834.
25. Finding the Best Programmable PWM Pattern for Three-Level Active Front-Ends at 18-Pulse Connection / A.S. Maklakov, T. Jing, A.A. Radionov, et al. // Machines. - 2021. - Vol. 9, No. 7. - P. 127. DOI: 10.3390/machines9070127.
26. Research of a flexible space-vector-based hybrid PWM transition algorithm between SHEPWM and SHMPWM for three-level NPC inverters / T. Jing, A.A. Radionov, A.S. Maklakov, V.R. Gasiyarov // Machines. - 2020. - Vol. 8, No. 3. - P. 57. DOI: 10.3390/machines8030057.
27. Николаев A.A., Гилемов И.Г., Буланов M^. Оценка влияния режимов работы электроприводов прокатного стана с ПЧ-АВ на качество напряжения питающей сети 10 кВ // Вестник ИГЭУ. - 2021. -Вып. 5. - С. 41-50.
28. Николаев A.A., Буланов 1\Л.В., Шахбие-ва К.А. Разработка адаптивного алгоритма ШИМ активного выпрямителя и способа диагностики резонансных явлений во внутризаводских сетях // Вестник ИГЭУ. - 2020. - Вып. 4. - С. 44-54.
29. Обеспечение электромагнитной совместимости мощных электроприводов четырехклетье-вого стана ППП ХП ЧерМк ПАО «Северсталь» с питающей сетью 10 КВ / А.А. Николаев, И.Г. Гилемов, М.В. Буланов и др. // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - 2021. -Т. 12, № 1. - С. 65-74.
References
1. Endrejat, F., Pillay, P. Resonance Overvoltages in Medium Voltage Multilevel Drive System. IEEE Int. Electric Machines and Drives Conf., 2007, pp. 736-741.
2. Nikolaev, A.A., Khramshin, T.R., Afanas'ev, M.Yu. Issledovanie rezonansnykh yavleniy v raspredelitel'nykh elektricheskikh setyakh srednego napryazheniya sistem vnutrizavodskogo elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatiy [Study of Resonant Phenomens in Medium Voltage Distribution Networks of Industrial Power Supply Systems]. Mashinostroenie: setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal, 2017, no. 4, pp. 51-62.
3. Pontt, J., Alzamora, G., Huerta, R., Becker, N. Resonances in a High-Power Active-Front-End Rectifier System. IEEE Trans. Ind. Electron, 2005, vol. 52, no. 2, pp. 482-488.
4. Nikolaev, A.A., Bulanov, M.V., Afanas'ev, M.Yu., Denisevich, A.S. Razrabotka usovershenstvovannogo algoritma ShIM aktivnogo vypryamitelya s adaptatsiey k rezonansnym yavleniyam vo vnutrizavodskoy seti [Development of an advanced PWM algorithm for active rectifier with adaptation to current resonances in internal power supply system]. Vestnik IGEU, 2018, issue 6, pp. 47-56.
5. Alawasa, K.M., Moamed, R.I., Xu, W. Active Mitigation of Subsynchronous Interactions Between PWM Voltage-Source Converters and Power Networks. IEEE Transactions on Power Electronics, 2014, vol. 29, no. 1, pp. 121-134.
6. Nikolaev, A.A., Denisevich, A.S., Bulanov, M.V. Issledovanie parallel'noy raboty avtomatizirovannykh elektroprivodov prokatnogo stana i dugovoy staleplavil'noy pechi [Investigation of parallel work of rolling mill's automated electric drives and an electric arc furnace]. Vestnik IGEU, 2017, issue 3, pp. 59-69.
7. Afanasev, M.Y., Denisevich, A.C., Bulanov, M.V., Tulupov, P.G. The Experience of using Specialised Correction Filters to Improve Power Quality in Electrical Networks with Active Rectifiers. 2022 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralConJ, 2022, pp. 386-391.
8. Nikolaev, A.A., Afanasev, M.Yu., Bulanov, M.V. Application of a Specialized Passive Filter to Correct the Frequency Response of the Supply Network in order to Eliminate the Negative Impact of Resonance Phenomena. 2020 Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), 2020, pp. 32-37.
9. Dong, J., Rixin, L., Fei, W., Fang, L. Study of conducted EMI reduction for threephase active front-end rectifier. IEEE Trans. Power Electron, 2011, vol. 26, no. 12, pp. 3823-3831.
10. O'Brien, K., Teichmann, R., Bernet, S. Active rectifier for medium voltage drive systems. Applied Power Electronics Conf. and Exposition, 2001, pp. 557-562.
11. Celanovic, N., Boroyevich, D. A fast space-vector modulation algorithm for multilevel three-phase converters. IEEE Trans. Ind. Appl., 2001, vol. 37, no. 2, pp. 637-641.
12. Lopez, O., Alvarez, J., Doval-Gandoy, J., Freijedo, F.D. Multilevel multiphase space vector PWM algorithm. IEEE Trans. Ind. Electron, 2008, vol. 55, no. 5, pp. 1933-1942.
13. Blooming, T.M., Carnovale, D.J. Application of IEEE STD 5191992 Harmonic Limits. Conf. Record of 2006 Annual Pulp and Paper Industry Technical Conf., 2006, pp. 1-9.
14. Pontt, J., Rodriguez, J., Martin, S., Aguilera, R. Resonance mitigation and dynamical behavior of systems with harmonic filters for improving reliability in mining plants. Conf. Record of the 2006 IEEE Industry Applications Conf. Forty-First IAS Annual Meeting, 2006, pp. 12981302.
15. Yuquan, M., Lihong, Z., Shufen, H. Calculation of the Filter Parameters for the Aluminum Electrolyzation Rectifier. Intelligent Computation Technology and Automation, 2010, pp. 906-910.
16. Nikolaev, A.A., Bulanov, M.V., Gilemov, I.G., Linkov, S.A. Development of a Comprehensive Simulation Model of the Power Supply and Drive System Based on AFE-FC for Power Quality Research. 2022 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), 2022, pp. 896-901.
17. Nikolaev, A.A., Bulanov, M.V., Gilemov, I.G., Afanasev, M.Yu., Shakhbieva, K.A., Laptova, V.A.. Razrabotka nauchno obosnovannykh tekhnicheskikh resheniy po obespecheniyu elektromagnitnoy sovmestimosti moshchnykh promyshlennykh elektroprivodov s pitayushchey set'yu [Development of scientifically grounded technical solutions to ensure electromagnetic compatibility of powerful industrial electric drives with a mains supply]. Magnitogorsk: Izdatel'stvo Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova, 2021, p. 330.
18. Siebert, A., Troederson, A., Ebner, S. AC to DC power conversion now and in the future. IEEE Transactions on Industry Aplications, 2002, no. 38, pp. 934-940.
19. Moeini, A., Zhao, H., Wang, S. A current reference based selective harmonic current mitigation pwm technique to improve the performance of cascaded H-bridge multilevel active rectifiers. IEEE Trans. Ind. Electronics, 2018, vol. 65, pp. 727-737.
20. Jing, T., Maklakov, A., Radionov, A., Baskov, S., Kulmukhametova, A. Research on hybrid SHEPWM based on different switching patterns. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 2019, vol. 10, no. 4, pp. 1875-1884.
21. Radionov, A.A., Gasiyarov, V.R., Maklakov, A.S., Maklakova, E.A. Reactive power compensation in industrial grid via high-power adjustable speed drives with medium voltage 3L-NPC BTB converters. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 2017, vol. 8, no. 4, pp. 1455-1466.
22. Maklakov, A.S., Demov, M.A., Maklakova, E.A., Gasiyarov, V.R., Voronin, S.S. EMC research of 18-pulse circuit consisting of 3L-NPC converters with SHE. 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Chelyabinsk, 2016, pp. 1-4. DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911503.
23. Jing, T., Maklakov, A., Radionov, A., Baskov, S., Kulmukhametova, A. Research on hybrid SHEPWM based on different switching patterns. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 2019, vol. 10, no. 4, pp. 1875-1884.
24. Jing, T., Maklakov, A.S., Gasiyarova, O.A. Research on Selective Harmonic Elimination Technique based on Particle Swarm Optimization. 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). Saint-Petersburg; Moscow, 2019, pp. 694-700. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8656834.
25. Maklakov, A.S., Jing, T., Radionov, A.A., Gasiyarov, V.R., Lisovskaya, T.A. Finding the Best Programmable PWM Pattern for Three-Level Active Front-Ends at 18-Pulse Connection. Machines, 2021, vol. 9, no. 7, pp. 127. DOI: 10.3390/machines9070127.
26. Jing, T., Radionov, A.A., Maklakov, A.S., Gasiyarov, V.R. Research of a flexible space-vector-based hybrid PWM transition algorithm between SHEPWM and SHMPWM for three-level NPC inverters. Machines, 2020, vol. 8, no. 3, pp. 57. DOI: 10.3390/machines8030057.
27. Nikolaev, A.A., Gilemov, I.G., Bulanov, M.V. Otsenka vliyaniya rezhimov raboty elektroprivodov prokatnogo stana s PCh-AV na kachestvo napryazheniya pitayushchey seti 10 kV [Assessment of influence of rolling mill FC-AR electric drive operation mode on 10 kV supply network voltage quality]. Vestnik IGEU, 2021, issue 5, pp. 41-50.
28. Nikolaev, A.A., Bulanov, M.V., Shakhbieva, K.A. Razrabotka adaptivnogo algoritma ShIM aktivnogo vypryamitelya i sposoba diagnostiki rezonansnykh yavleniy vo vnutrizavodskikh setyakh [Development of adaptive PWM algorithm for an active rectifier and a method for diagnosing resonant phenomena in in-plant networks]. Vestnik IGEU, 2020, issue 4, pp. 44-54.
29. Nikolaev, A.A., Gilemov, I.G., Bulanov, M.V., Afanasev, M.Yu., Shakhbieva, K.A., Laptova, V.A. Obespechenie elektromagnitnoy sovmestimosti moshchnykh elektroprivodov chetyrekhklet'evogo stana PPP KhP CherMK PAO «Severstal'» s pitayushchey set'yu 10 K [Protection of the electromagnetic coating of electric drives of the four-stand mill PPP KHP CherMK PJSC "Severstal" with a 10 kV supply network]. Aktual'nye problemy sovremennoy nauki, tekhniki i obrazovaniya, 2021, vol. 12, no. 1, pp. 65-74.
