Диссертация (Обеспечение бесперебойной работы частотно-регулируемого электропривода при провалах напряжения в распределительной сети предприятия)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский горный университет»На правах рукописиБарданов Алексей ИгоревичОбеспечение бесперебойной работы частотно-регулируемого электроприводапри провалах напряжения в распределительной сети предприятияСпециальность 05.09.03 –Электротехнические комплексы и системыДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ –доктор технических наук,доцент Я.Э.

ШклярскийСанкт-Петербург– 20182ОглавлениеВведение ...................................................................................................................................................4Глава 1 Провалы напряжения как явление. Параметры, частота и причины возникновения.Методы идентификации провалов напряжения и борьбы с ними....................................................131.1 Провалы напряжения в электрических сетях с точки зрения показателей и норм качестваэлектрической энергии .........................................................................................................................141.2 Частота возникновения провалов напряжения в электрических сетях ..............................151.3 Классификация провалов напряжения ...................................................................................161.4 Влияние провалов напряжения на электропривод, как элемент непрерывногопроизводственного процесса ................................................................................................................181.5 Методы борьбы с провалами напряжения в сетях промышленных предприятий ............221.6 Методы преодоления провалов напряжения средствами электропривода ........................261.7 Методы регистрации провалов напряжения .........................................................................291.8 Цель и задачи исследования....................................................................................................34Выводы по Главе 1 .........................................................................................................................36Глава 2 Несимметричные режимы питающей сети и определение их параметров ........................372.1 Обобщенные векторы трехфазной сети .................................................................................372.2 Свойства обобщенных векторов трехфазной сети в симметричном и несимметричномрежимах ..................................................................................................................................................392.3 Канонические системы координат и их свойства .................................................................422.4 Свойство постоянства площадей секторов, пройденных обобщенным вектором заравные промежутки времени, в установившихся режимах ..............................................................432.5 Модернизированный алгоритм определения параметров годографа обобщенноговектора напряжения ..............................................................................................................................472.6 Получение мгновенных значений напряжения по данным о годографе обобщенноговектора напряжения ..............................................................................................................................512.7 Получение массивов экспериментальных данных ...............................................................522.8 Обработка экспериментальных данных и анализ результатов работы алгоритма ............55Выводы по Главе 2 .........................................................................................................................61Глава 3 Предиктивное определение параметров напряжения звена постоянного токаасинхронного электропривода с пассивным выпрямителем при провалах напряжения ...............623.1 Неуправляемый выпрямитель в структуре современного электропривода .......................633.2 Расчет параметров напряжения звена постоянного тока при провалах напряжения ........653.3 Моделирование влияния провалов напряжения различного типа на напряжения звенапостоянного тока электропривода с векторным управлением .........................................................673.4 Натурная модель для получения данных о напряжении звена постоянного тока принесимметричных питающих напряжениях .........................................................................................753.5 Сравнение результатов работы предлагаемого алгоритма с результатами экспериментана натурной модели...............................................................................................................................80Выводы по Главе 3 .........................................................................................................................843Глава 4 Управление активным выпрямителем в составе частотно-регулируемого привода вусловиях провала напряжения .............................................................................................................854.1 Устройство, принципы работы и функции активного выпрямителя в составесовременного частотно-регулируемого электропривода ..................................................................864.2 Управление активным выпрямителем напряжения ..............................................................884.3 Система векторного управления активным выпрямителем напряжения ...........................914.4 Модель активного выпрямителя, управляемого по принципу ориентирования тока понапряжению ...........................................................................................................................................944.5 Результаты моделирования работы АВН с векторным управлением при нормальномнапряжении ............................................................................................................................................974.6 Обеспечение постоянства потока мощности и синусоидальности входных токов припровалах напряжения ..........................................................................................................................1014.7 Формирование обобщенного вектора тока АВ с учетом параметров годографа векторанапряжения ..........................................................................................................................................108Выводы по Главе 4 .......................................................................................................................115Заключение ..........................................................................................................................................116Список литературы .............................................................................................................................118Приложение 1 ......................................................................................................................................126Приложение 2 ......................................................................................................................................128Приложение 3 ......................................................................................................................................130Приложение 4 ......................................................................................................................................132Приложение 5 ......................................................................................................................................134Приложение 6 ......................................................................................................................................135Приложение 7 ......................................................................................................................................1364ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияСогласно ГОСТ 523144-2013 провал напряжения – это кратковременноеснижение действующего значения напряжения питающей сети не ниже 5% отноминального значения, длительностью до двух секунд.

По данным Российской имировой статистики в распределительных сетях предприятий преобладаютпровалы напряжения глубиной не менее 20% величины питающего напряжения идлительностью порядка сотен миллисекунд, что составляет несколько периодовпитающего напряжения.Неотъемлемойчастьюсовременныхпромышленныхпредприятийснепрерывным производственным процессом, в том числе предприятий горнойпромышленности, являются технологические установки с частотно-регулируемымэлектроприводом (ЧРП). Кратковременные снижения напряжения часто приводят кпрерыванию их работы и простою оборудования, что влечет за собой брак инедовыпуск продукции. В некоторых случаях аварийная остановка электроприводаможет привести к повреждению установки.Для решения проблемы в литературе предлагается:- оптимизировать топологию распределительной сети для снижения влиянияявлений, снижающих качество электроэнергии, на комплекс технологическогооборудования;- переводить ответственных потребителей на питание от собственныхгенераторов;- устанавливатьвраспределительнуюсетьпредприятияустройства,обеспечивающие динамическую компенсацию провалов напряжения;- подключать накопители электроэнергии к ответственным узлам электросетипредприятия;- включать накопители электроэнергии непосредственно в состав уязвимыхЧРП.5Также предлагаются методы, позволяющие электроприводу преодолетьпровал напряжения с сохранением режима приводного механизма собственнымисилами, без использования дополнительных накопителей и преобразователей.Результат достигается путем изменения стратегии управления преобразователями всоставе электротехнического комплекса электропривода.