Русская версия English version

Повышение устойчивости работы преобразователей частоты с активными выпрямителями при коммутациях электрооборудования электросталеплавильного комплекса

А.А. Николаев, А.С. Денисевич, В.С. Ивекеев

Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 5, сс. 48—58

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. В настоящее время в электроприводах прокатных станов применяются преобразователи частоты с активными выпрямителями. Современные системы управления активными выпрямителями не адаптированы к провалам питающего напряжения, вследствие чего возникают отключения преобразователей. Известные способы обеспечения устойчивости, такие как кинетическое буферирование, корректирующие сигналы по напряжению обратной последовательности и др., не исключают данные аварийные отключения. В качестве дополнительной меры предложен способ компенсации провалов напряжения за счет статических тиристорных компенсаторов дуговых сталеплавильных печей при параллельной работе преобразователей частоты с активными выпрямителями и дуговых сталеплавильных печей. Однако влияние возмущающих воздействий (перенапряжений при коммутации фильтрокомпенсирующих цепей статических тиристорных компенсаторов и провалов напряжений при включении печного трансформатора) на устойчивость работы преобразователей частоты с активными выпрямителями остается неисследованным. В связи с этим актуальной задачей является исследование влияния данных процессов на режимы работы преобразователей частоты с активными выпрямителями и усовершенствование системы управления активными выпрямителями.

Материалы и методы. При выполнении исследований использованы экспериментальные массивы мгновенных значений напряжений и токов действующего комплекса «ДСП-СТК». Также применены математические модели преобразователей частоты с активными выпрямителями с различными алгоритмами ШИМ, реализованные в среде Matlab-Simulink. Главным допущением используемой модели является применение эквивалентных источников тока, моделирующих работу автономных инверторов напряжения.

Результаты. Разработана усовершенствованная система управления активными выпрямителями, отличающаяся от известных тем, что для сохранения устойчивости работы при коммутациях фильтрокомпенсирующих цепей статических тиристорных компенсаторов и трансформатора дуговых сталеплавильных печей применен блок формирования сигнала задания реактивной составляющей тока активного выпрямителя в функции разности напряжений в питающей сети и на входе активного выпрямителя.

Выводы. Применение усовершенствованной системы управления активными выпрямителями обеспечивает повышение устойчивости  преобразователей частоты с активными выпрямителями при параллельной работе с дуговыми сталеплавильными печами за счет потребления реактивной мощности из питающей сети. В результате достигается снижение  амплитуд бросков тока и отклонений напряжений в звене постоянного тока преобразователей частоты с активными выпрямителями ниже значений уставок срабатывания защиты.

Список литературы на русском языке: 
  1. Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Математическая модель активного выпрямителя в несимметричных режимах работы // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – Т. 1, № 2. – С. 3–9.
  2. Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Математическая модель силовой схемы главных электроприводов прокатных станов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – Т. 1, № 1. – С. 3–7.
  3. Application of Static Var Compensator of Ultra-High Power Electric Arc Furnace for Voltage Drops Compensation in Factory Power Supply Systems of Metallurgical Enterprise / A.A. Nikolaev, G.P. Kornilov, T.R. Khramshin et. al. // Procedings of IEEE 2014 Electrical Power and Energy Conference. (EPEC 2014). – 2014. – P. 235–241.
  4. Николаев А.А., Денисевич А.С., Буланов М.В. Исследование параллельной работы автоматизированных электроприводов прокатного стана и дуговой сталеплавильной печи // Вестник ИГЭУ. – 2017. – Вып. 3. – С. 59–69.
  5. Использование статического тиристорного компенсатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи для обеспечения устойчивости электроэнергетической системы и повышения надежности внутризаводского электроснабжения / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, В.С. Ивекеев и др. // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – № 1. – С. 59–69.
  6. Исследование влияния провалов напряжения в системе электроснабжения завода ММК «Metalurji» на работу главных электроприводов стана горячей прокатки / А.А. Николаев, А.С. Денисевич, И.А. Ложкин, М.М. Тухватуллин // Электротехнические системы и комплексы. – 2015. – № 3(28). – С. 8–14.
  7. Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П. Методы широтно-импульсной модуляции мощных активных выпрямителей при несимметрии напряжения // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – Т. 2, № 4. – С. 7–13.
  8. Николаев А.А., Корнилов Г.П., Денисевич А.С. Разработка усовершенствованной методики расчета параметров фильтрокомпенсирующих цепей статического тиристорного компенсатора электродуговой печи // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2018. – Т. 18, № 4. – С. 89–100.
  9. O'Brien K., Teichmann R., Bernet S. Active rectifier for medium voltage drive systems // Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2001. APEC 2001. Sixteenth Annual IEEE. – 2001. – C. 557–562.
  10. Маклаков А.С. Имитационное моделирование главного электропривода прокатной клети толстолистового стана 5000 // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – № 3. – С. 16–25.
  11. Николаев А.А., Анохин В.В., Урманова Ф.Ф. Разработка способа снижения коммутационных перенапряжений при наличии фильтров высших гармоник статического тиристорного компенсатора // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 2, № 4. – С. 72–76.
  12. Маклаков А.С., Гасияров В.Р., Белый А.В. Энергосберегающий электропривод на базе двухзвенного преобразователя частоты с активным выпрямителем и автономным инвертором напряжения // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – Т. 1, № 1. – С. 23–30.
  13. Blooming T.M., Carnovale D.J. Application of IEEE STD 519-1992 Harmonic Limits // Conference Record of 2006 Annual Pulp and Paper Industry Technical Conference. – 2006. – C. 1–9.
  14. Храмшин Т.Р., Абдулвелеев И.Р., Корнилов Г.П. Математическая модель силовой схемы мощного СТАТКОМа // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 2, № 1. – С. 38–46.
  15. Маклаков А.С., Радионов А.А. Влияние на сеть трёхфазного мостового двухуровневого активного выпрямителя напряжения при различных видах ШИМ // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2013. – № 2. – С. 40–47.
  16. Храмшин Т.Р., Крубцов Д.С., Корнилов Г.П.  Оценка методов широтно-импульсной модуляции напряжения активных выпрямителей прокатных станов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2013. – № 2. – С. 48–52.
  17. Маклаков А.С., Радионов А.А. Исследование векторной ШИМ с различными таблицами переключения силовых ключей трехуровневого преобразователя / Электротехника: сетевой электронный научный журнал. – 2015. – Т. 2, № 1. – С. 30–37.
  18. Маклаков А.С. Анализ работы активного выпрямителя напряжения в режимах компенсации реактивной мощности // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2013. – № 1. – С. 43–50.
  19. Разработка математической модели электропривода отводящего рольганга широкополосного стана горячей прокатки / С.И. Лукьянов, Н.В. Швидченко, Р.С. Пишнограев, Д.В.  Швидченко // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. – 2011. – № 1–2. – С. 71–76.
Ключевые слова на русском языке: 
преобразователь частоты, активный выпрямитель, дуговая сталеплавильная печь, статический тиристорный компенсатор, несимметрия напряжения, провал напряжения, перенапряжение, качество электрической энергии
Ключевые слова на английском языке: 
frequency converter, active rectifier, electric arc furnace, static var compensator, voltage asymmetry, voltage sag, overvoltage, power quality
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2019.5.048-058
Количество скачиваний: 
49