Улучшение качества электроэнергии при работе полупроводникового преобразователя частоты

Рассмотрено улучшение качества электроэнергии в случае применения преобразователя частоты для регулирования скорости асинхронного электропривода горных машин и установок. Применение многопульсных схем выпрямителя в составе преобразователя частоты уменьшает искажения формы напряжения в точке присоединения полупроводникового преобразователя частоты к сети. Выполнены расчеты суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения для 6-пульсной и 12-пульсной схем выпрямителя в составе преобразователя частоты. 12-пульсная схема выпрямителя значительно улучшает форму линейного тока в питающей линии 6 кВ по сравнению со случаем 6-пульсной схемы выпрямителя. Уровень высших гармоник заметно влияет на величину потерь мощности и падения напряжения в питающей линии горного предприятия. Наибольшие потери мощности и падение напряжения в линии имеют место для 6-пульсной схемы выпрямления. Подключение полупроводниковых преобразователей к питающей сети через специальный трехфазный сетевой реактор способствует уменьшению влияния преобразователей друг на друга. Получены зависимости суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения в линии от нагрузки при отсутствии и наличии реактора. В сетях горных предприятий со значительным содержанием высших гармоник необходимо применение фильтро-компенсирующих устройств. При выполнении условия обеспечения нормативного коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения сети применяют простые конденсаторные установки с антирезонансными реакторами. Применение антирезонансных реакторов в конденсаторных установках обеспечивает защиту конденсаторов от высших гармоник и позволяет уменьшить уровень высших гармоник до приемлемой величины. Для регулирования коэффициента мощности частотно-регулируемого электропривода, реализации обмена энергией с питающей сетью, получения формы сетевого тока, близкой к синусоиде, рекомендуется использование активных выпрямителей напряжения.

Шевырев Ю. В. Улучшение качества электроэнергии при работе полупроводникового преобразователя частоты // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 2. – С. 171–178. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-171-178.

Шевырев Юрий Вадимович — д-р техн. наук, профессор, НИТУ «МИСиС», e-mail: uvshev@yandex.ru.

1. Егоров А. Н., Семенов А. С., Харитонов Я. С., Федоров О. В. Анализ эффективности применения частотно-регулируемого электропривода в условиях алмазодобывающих предприятий // Горный журнал. — № 2. — 2019. — С. 77—82.
2. Копылов К. Н., Кубрин С. С., Решетняк С. Н. Повышение уровня энергоэффективности и безопасности выемочного участка угольной шахты // Горный журнал. — № 4. — 2019. — С. 85—89.
3. Blagodarov D. A., Dulnev N. N., Safonov Y. M., Fedortsov N. N., Kostin A. A., Kryukov O. V. Intelligent control of electric machine drive systems / X International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). Novocherkassk, Russia, 3—6 Oct. 2018. DOI: 10.1109/ICEPDS.2018.8571670. 13.12.2018 IEEE Xplore Digital Library.
4. Суслов М. А., Чуриков А. М., Шевырев Ю. В. Улучшение показателей качества электроэнергии в нефтепромысловых сетях / Труды VIII Международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014. Т. 2. — Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2014. — С. 177—182.
5. Milesevic B., Uglešić I., Filipovic-Grcic B. Power quality analysis in electric traction system with three-phase induction motors // Electric Power Systems Research. 2016. Vol. 138. Pp. 172— 179.
6. Boudebbouz O., Boukadoum A., Medoued A. Effective electric power quantities and the sequence reference frame. A comparison study // Electric Power Systems Research. 2016. Vol. 140. Pp. 485—492.
7. Онищенко Г. Б. Теория электропривода. — М.: ООО Образование и исследование, 2013. — 352 с.
8. Шевырев Ю. В., Шевырева Н. Ю., Плехов А. С., Титов Д. Ю. Применение компьютерных моделей для выбора регуляторов качества электроэнергии при работе электроприводов с полупроводниковыми преоразователями. — Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2018. — 180 с.
9. Добрусин Л. А. Фильтрокомпенсирующие устройства для преобразовательной техники. — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2003. — 84 с.
10. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1994. — 264 с.
11. Ziad M. Ali, Faisal Q. Alenezi, Sameh S. Kandil, Shady H. E. Abdel Aleem Practical considerations for reactive power sharing approaches among multiple-arm passive filters in nonsinusoidal power systems // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2018. Vol. 103. Pp. 660—675.
12. Шевырева Н. Ю. Влияние на качество электроэнергии ступенчатого фильтро-компенсирующего устройства при работе буровых установок с частотно-регулируемым электроприводом // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 1. — С. 408—415.
13. Yoon John Motors, drives, and HVAC efficiency // Consulting — Specifying Engineer. 2016. No 1. Pp. 50—63.
14. Pollefliet J. Power Electronics: Drive Technology and Motion Control. London: Academic Press, 2017. 412 p.
15. Козярук А. Е. Современные эффективные электроприводы производственных и транспортных механизмов // Электротехника. — 2019. — № 3. — С. 33—37.