nechetnye

НПО "Электротехника" (Таллин), ВНИИЭ и НПО "Электропривод" разработаны ТПЧ серии СПЧРС и ПЧ-ТПП. Преобразователи серии СПЧРС рассчитаны на мощность до 15 600 кВт, а преобразователи ПЧ-ТПЧ - на 12 800 кВт при напряжении 10 кВ. КПД преобразователей 97 %, диапазон изменения выходной частоты 0,1-55 Гц.

Наибольший интерес из вышепредставленных представляет тиристорный преобразователь частоты для синхронных двигателей ПЧСВ, разработанный компанией ТЕХНОРОС. ПЧСВ является современным преобразователем с применением прогрессивных технологий. Внедрение его на ЛПДС «Черкассы» особенно удобно, потому что в Екатеринбкрге (ООО "Центр энергосбережения

иэнергоаудита") и Набережных Челнах (ООО "ЭСТ Энергосервис") имеются регеональные представите данной компании, которые занимаются разработкой

иреализацией технических проектов данного направления; доработка электрооборудования по требованиям заказчика; шеф-монтаж, наладка и ввод в эксплуатацию преобразовательной техники под "ключ"; обучение специалистов заказчика работе с поставленным оборудованием; гарантийное и сервисное обслуживание.

Все выпускаемое оборудование подвергается полному циклу заводских испытаний, обеспечивающих надежную эксплуатацию. Преобразовательная техника "ИК "Технорос" успешно эксплуатируется в течение многих лет на десятках объектов промышленности.

2.2 Описание преобразователя частоты типа ПЧСВ

2.2.1 Назначение.

Высоковольтные тиристорные преобразователи частоты серии ПЧСВ (далее ПЧСВ) предназначены для регулирования частоты вращения механизмов с приводными синхронными двигателями напряжением 6 и 10 кВ и мощностью от 1 до 10 МВт. Внешний вид ПЧСВ приведен на рисунке 2.1.

31

вателя, а третий является шунтирующим и включается при переводе двигателя на питание от сети.

2.2.3Технические характеристики. Преобразователи частоты серии ПЧСВ обеспечивают:

плавный частотный пуск приводного двигателя до заданных оборотов;

регулирование частоты вращения приводного двигателя в

диапазоне 1:10 с автоматическим ограничением величины тока двигателя на уровне (1 - 1,5) Iн;

длительную работу с установившейся частотой вращения в пределах указанного диапазона регулирования, стабилизацию установленной частоты вращения с точностью, определяемой тахометрическим устройством, а без применения тахометрического устройства -2 %;

торможение приводного двигателя с рекуперацией (возвратом) энер гии в питающую сеть;

повторное включение электропривода при вращении электродвигателя на выбеге в рабочем диапазоне частот вращения;

автоматическую синхронизацию приводного двигателя с питающей сетью по принципу точной синхронизации;

ограничение тока и момента приводного двигателя в установившихся

ипереходных режимах.

ПЧСВ предназначены для работы в районах с умеренным и холодным климатом (климатическое исполнение и категория размещения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69) при температуре +1 ... +40 С, влажности не более 80% при температуре +25 С, а также в районах с тропическим климатом (климатическое испол-

нение 04 по ГОСТ 15150-69).

Питание силовых цепей преобразователя осуществляется от трехфазной сети 6,.0 или 10 кВ промышленной частоты 50 Гц.

2.2.4 Принцип построения схемы.

Функциональная схема преобразователя ПЧСВ приведена в приложении В.

33

тока по последовательно включенным тиристорам. Длительность импульсов управления и алгоритм управления исключает неравномерность распределения напряжения в последовательной цепи.

Принятые меры обеспечивают высокую надежность работы силовой схемы. Для повышения надежности и исключения развития аварии осуществляется контроль целостности индивидуально каждого силового тиристора. При этом кроме автоматического обеспечивается непрерывный визуальный контроль целостности силовых приборов.

Использование современных электроизоляционных материалов и опторазвязки с использованием световодов обеспечивает высокую электроизоляционную прочность и надежность устройства.

2.2.5 Система управления.

ПЧСВ комплектуется цифровой микропроцессорной системой управления, выполненной на базе цифрового сигнального процессора семейства ADSP210XX. Микропроцессорная система управления предназначена для:

-реализации оптимального алгоритма управления фазными токами двигателя в процессе пуска и регулирования частоты вращения;

-реализации тормозного режима с рекуперацией энергии маховых масс

всеть;

-реализации реверса приводного двигателя (при наличии в заказе);

-формирования управляющих импульсов тиристоров выпрямителя и инвертора;

-защиты преобразователя и двигателя при возможных аварийных ситуациях с сохранением в энергонезависимой памяти контроллера вида последней аварии;

-обеспечения автоматической синхронизации с сетью;

-обеспечения взаимодействия с АСУ по интерфейсному каналу связи

RS-485;

-формирования команды аварийного отключения.

35

1- для режима №1;

2- длярежима №2.

Рисунок 2.2- совместные характеристики насосов

В соответствии с данными технологических карт и совместной характеристики насосов рассчитаем действительные и требуемые по технологическим режимам напоры по (2.2) на выходе насоса НМ1250-260, установленного на ЛПДС «Черкассы». Результаты сведем в таблицу 2.1

37

Из вышеприведенных расчетов видно, что при внедрении ТПЧ на ЛПДС «Черкассы» частота вращения вала ротора насоса снизится на 377 об/мин для первого режима и на 426 об/мин для второго режима.

Из построенных совместных гидравлических уклонов, с использованием метода регулирования подачи магистрального насоса дросселированием и частотой вращения вала ротора насоса, отчетливо видны значительные потери напора, а следовательно и потери электроэнергии, затраченной на развитие этого напора.

Внедрение частотно-регулируемого электропривода позволит значительно уменьшить потребляемую электроэнергию магистральным насосом, а с учетом того что основными потребителями электроэнергии на магистральных нефтепроводах являются основные и подпорные насосные агрегаты НПС, расход электроэнергии по которым составляет 94-98% от общих затрат, это является одной из основных причин по которой ТПЧ должен внедрятся прогрессивными и развивающимися нефтеперекачивающими компаниями, каковой является ОАО «Уралсибнефтепровод», на своих НПС.

39

3 Математическая модель синхронного электропривода

Во вращающихся электромеханических преобразователях энергии результирующее магнитное поле в общем случае может быть представлено суммой движущихся магнитных полей. В установившихся режимах работы преобразователя амплитуды этих полей неизменны, а в переходных режимах – затухают с коэффициентами, определяемыми параметрами машины.

При изучении установившихся симметричных режимов рассматривается не вся машина в целом, а лишь процесс в одной фазе при действии результирующего магнитного поля, создаваемого всеми фазами. Этот прием обычен и в традиционном курсе электрических машин, когда рассматриваются схемы замещения и строятся векторные диаграммы для одной фазы преобразователей.

Если число фаз машины m равно двум или больше двух, то токи в фазах создают вращающиеся магнитные поля. При числе фаз m=2 число электрических контуров машины меньше, чем при числе фаз m>2, и следовательно, анализ двухфазной машины является более простым, чем анализ m-фазной машины.

Поэтому является разумной замена любой m-фазной машины эквивалентной двухфазной машиной, имеющей то же результирующее магнитное поле, или, что то же самое, тот же вектор потокосцеплений .

При такой замене вектор определяется составляющими (проекциями) на взаимно перпендикулярные оси фаз эквивалентной двухфазной машины. Вектор, изображающий геометрическую сумму косинусоидальных функций (или синусоидальных) с одинаковым периодом, называется изображающим вектором. Имея изображающий вектор потокосцеплений статора s , можно говорить об эквивалентных фазах двухфазной машины a s и bs . Как правило, в качестве оси одной из фаз эквивалентной машины принимается ось одной из фаз реальной машины. Например, ось фазы А из фаз А, B, C для трехфазной машины.

40

- меньшее число фаз полагает уменьшение числа дифференциальных уравнений в решаемой системе.

Рисунок 3.1 – Трехфазная схема замещения обмоток двигателя

Рисунок 3.2 – Двухфазная схема замещения обмоток двигателя

При преобразовании должны быть инвариантными:

-МДС фазы обмотки; потоки и потокосцепления ;

-число полюсов и синхронная частота вращения;

-потери;

-момент;

-электромагнитная мощность, мощность на валу и другие энергетические показатели.

Рассмотрим пространственные трехфазную и двухфазную обмотки

(рисунок 3.1, 3.2)

Симметричная система токов трехфазной обмотки:

42

Токи эквивалентной двухфазной машины, выраженные через токи фаз исходной трехфазной системы:

Преобразование ABC→ab0 для токов в матричной форме может быть записано следующим образом:

Потокосцепления или токи трехфазной машины, выраженные через потокосцепления или токи эквивалентной двухфазной машины, могут быть получены либо при нахождении проекций соответствующих векторовa , b ia , ib на оси ABC (рисунок 3.2), либо по уравнению (3.9). В обоих случаях при отсутствии тока i0 ток фазы a равен току iA . Решение задачи, связанной с анализом электромеханических процессов, выполненное один раз для двухфазной машины, может быть распространено на любую многофазную машину.

Представленные уравнения и пояснения к ним справедливы при преобразовании к двухфазной системе как статорных, так и роторных величин.

3.2Преобразование в систему dq

Всистеме координат ab векторы магнитных потоков статора и ротора

44

Для моделирования такой системы лучше всего подходит математический комплекс MatLab, а именно его расширение Simulink в котором уже есть почти все необходимые для моделирования блоки.

Система уравнений синхронной машины составленная из блоков Simulink показана в приложении К.

Необходимо также добавить уравнение движения:

Схема с механической систой показана в приложении Л.

Подключим ко входам модели блоки преобразования ABC→dq (система dq связана с ротором) (см. приложение М).

Для того чтобы воспользоваться уже имеющимися в Simulink электротехническими блоками необходимо подключить ко входам модели вольтметры и управляемые источники тока по предложенной схеме. Это позволит моделировать модель как электрическую – мощность может передаваться в обе стороны (обычные, неэлектрические блоки Simulink однонаправленные) (см. приложение Н).

Для моделирования преобразователя частоты целесообразнее использовать уже имеущиеся в Simulink диодные мосты и мосты с тиристорами и отсекающими диодами. На вход блока ШИМ инвертора подается задание скорости и глубина модуляции которые преобразуются в трехфазную систему напряжения и подаются на нуль орган (Discrete PWM Generator), который в

48