Исследование гармонического состава напряженИяпри пуске элктродвигателя частотно-регулируемой компрессорной установки в.И. Бабакин

(Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа)

В статье исследуется влияние частотно-регулируемого привода компрессорной установки на гармонический состав напряжений на входе, выходе преобразователя частоты и в звене постоянного тока при запуске электродвигателя. Для исследования использована модель частотно-регулируемого ЭП компрессорной установки в среде программного пакета MatLab [1, 2] (рисунок 1). .Модель включает в себя питающую сеть, преобразователь частоты, состоящий из неуправляемого выпрямителя, LC–фильтра и автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), систему управления, асинхронный двигатель, центробежный компрессор.

Рисунок 1 – Модель частотно-регулируемой компрессорной установки

1. Анализ гармонического состава напряжения питающей сети при успешном пуске двигателя.

Измерения проводились осциллографами на входе частотного преобразователя. На рисунке 2 представлены результаты разложения напряжения сети в точке подключения ПЧ в ряд Фурье, коэффициенты несинуcоидальности (THD), а также таблица уровней гармоник.

Как видим, наибольшее искажающее влияние вносят пятая (которая составляет 1,83%) и седьмая (1,60%) гармоники, в результате чего форма потребляемого напряжении имеет пилообразный характер. При этом действующее значение напряжение сети равно 380 В.

2. Анализ гармонического состава выходного напряжения инвертора при успешном пуске двигателя.

Измерения проводились на выходе автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией.

а – входное напряжение выпрямителя, б – частотный спектр входного напряжения выпрямителя,в – таблица уровней гармоник (в процентах)

Рисунок 2 – Влияние частотного преобразователя на питающую сеть при успешном пуске двигателя

На рисунке 3 представлены результаты разложения выходного напряжения инвертора в ряд Фурье. На выходе АИН с ШИМ в синусоидальной высокочастотной последовательности импульсов присутствуют гармонические составляющие, пятая (которая составляет 0,25%) и седьмая (0,36%) гармоники, в результате чего амплитуда импульсов имеет небольшое отклонение от заданной.

3. Анализ гармонического состава выходного напряжения выпрямителя при успешном пуске двигателя.

Измерения проводились на выходе неуправляемого выпрямителя НВ. На рисунке 4 представлены результаты разложения постоянного напряжения на анодах диодов НВ в ряд Фурье, показывающие наличие всех гармоник. При этом уровень значений гармонических составляющих невелик из-за присутствия низкочастотного сглаживающего LC-фильтра на выходе НВ. Как следствие, колебания выходного напряжения неуправляемого выпрямителя незначительны.

а –высокочастотная последовательность импульсов на выходе АИН с ШИМ,

б – частотный спектр выходного напряжения АИН с ШИМ,

в – таблица уровней гармоник (в процентах)

Рисунок 3 – Гармонический состав выходного напряжения инвертора при успешном пуске двигателя

а – выходное напряжение НВ, б – частотный спектр выходного напряжения НВ,

в – таблица уровней гармоник (в процентах)

Рисунок 4 – Гармонический состав выходного напряжения выпрямителя при успешном пуске двигателя

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: учеб. пособие. СПб.: Корона, 2001. С.227-243.

2. Виноградов А., Сибрицев А., Колодин И. Автоматизация насосной станции с применением частотно-регулируемого электропривода //Силовая электроника. 2006. № 2.С.51.

УДК 621.317.772: 681.325