Обеспечение энергетической развязки электроприводов и сетей электроснабжения промышленных электротехнических комплексов
- 1 — Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — Санкт-Петербургский горный университет
- 3 — Санкт-Петербургский горный университет
- 4 — Лианозовский электромеханический завод
Аннотация
Предметом исследования являются промышленные электроприводы, которые обеспечивают работу главных исполнительных механизмов технологических машин и установок при освоении месторождений полезных ископаемых. Цель работы заключается в исследовании возможности обеспечения энергетической развязки промышленных электроприводов и сетей электроснабжения за счет использования в структуре преобразователей частоты активных выпрямителей. Главной задачей энергетической развязки является исключение негативного влияния низкого качества электроэнергии и изменения ее параметров на работу электроприводов. Для выполнения исследования энергетической развязки электропривода с активным выпрямителем использовались методы математического и имитационного моделирования с математическим пакетом прикладных программ. Была создана комплексная имитационная модель с двумя электроприводами, которые включали активный выпрямитель (энергетически развязанный электропривод) и диодный выпрямитель (стандартный тип электропривода). Имитационная модель снабжена средствами осциллографирования и исследования влияния показателей качества электроэнергии сети на работу преобразователей частоты и приводных двигателей. Исследование эффективности энергетической развязки с помощью активного выпрямителя преобразователя частоты показывает, что приводной электродвигатель полностью сохраняет устойчивость и управляемость частотой вращения и моментом при изменении показателей качества электроэнергии в сети. Использование активного выпрямителя позволяет обеспечить работу электропривода в заданном режиме при снижении напряжения до 30 % при нормативно установленном значении 5-10 %, т.е. энергетическая развязка обеспечивает глубокий запас устойчивости по напряжения. Электропривод с активным выпрямителем обеспечивает энергетическую развязку при несимметрии напряжения сети. Контроль механических переменных асинхронного двигателя при отклонении амплитуды и частоты напряжения по всем фазам сети обеспечивается на заданном уровне.
Литература
- Васильев Б.Ю. Электропривод. Энергетика электропривода. М.: СОЛОН-Пресс, 2015. 268 с.
- Васильев Б.Ю. Энергосбережение и энергоэффективность в промышленности / Б.Ю.Васильев, Ю.Л.Жуковский // СПб: Энергетика, 2016. 214 с.
- Пустоветов М.Ю. Помехи в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока / М.Ю.Пустоветов, Л.И.Вербицкий // Труды всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2012»; Ростовский государственный университет путей сообщения. Ростов-на-Дону, 2012. С. 414-416.
- Akagi H. A Passive EMI Filter for Eliminating Both Bearing Current and Ground Leakage Current From an Inverter-Driven Motor / H.Akagi, S.Tamuramore // IEEE Transactions on Power Electronics. 2006. Vol. 21. № 5. Р. 1459-1469. DOI: 10.1109/TPIL.2006.880.239
- A complete excitation-shaft-bearing model to overcome the shaft induced voltage and bearing current / Reza Kazemi Golkhandan, Mohammad Tavakoli Bina, Masoud Aliakbar Golkar, Mohsen Jokar // Power Electronics. Drive Systems and Technologies Conference. 2011. P. 362-366. DOI: 10.1109/PEDSTC.2011.5742447
- Chen S. Source of induction motor bearing currents caused by PWM inverters / S.Chen, T.A.Lipo, D.Fitzgerald // IEEE Transactions on Energy Conversion. 1996. Vol. 11. № 1. Р. 25-32. DOI: 10.1109/60.4865572
- Kalaiselvi J. Bearing currents and shaft voltage reduction in dual-inverter-fed open-end winding induction motor with reduced CMV PWM methods / J.Kalaiselvi, S.Srinivas // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2014. Vol. 62. № 1. Р. 144-152. DOI: 10.1109/TIE.2014.2336614
- Link P.J. Minimizing electric bearing currents in ASD systems // IEEE Industry Applications Magazine. 1999. Vol. 5. № 4. Р. 55-66. DOI: 10.1109/2943.771367
- Muetze Annette. Practical Rules for Assessment of Inverter-Induced Bearing Currents in Inverter-Fed AC Motors up to 500 kW / Annette Muetze, Andreas Binder // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1999. Vol. 54. № 3. Р. 1614-1622. DOI: 10.1109/TIE.2007.894698
- Mitigation of bearing current and shaft voltage using five level inverter in three phase induction motor drive with SPWM technique / Rajendra K. Dhatrak, Rajesh K. Nema, Soubhagya Kumar Dash, Dinesh M. Deshpande // International Conference Industrial Instrumentation and Control. 2015. Р. 1184-1189. DOI: 10.1109/IТC.2015.7150927
- Research of bearing voltage and bearing current in induction motor drive system / Zhuxia Fan, Yongjian Zhi, Bingquan Zhu, Guanglin Yan, Yu Shi // Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC). Shenzhen, China. 2016. 1195. Р. 1195-1198.
- Research on electrostatic shield for discharge bearing currents suppression in variable-frequency motors / Jing Quan, Baodong Bai, Yu Wang, Weifeng Liu // International Conference on Electrical Machines and Systems. 2014. Р. 139-143. DOI: 10.1109/ICEMS.2014.7013453
- Reddy Sharana. Simulation and analysis of common mode voltage, bearing voltage and bearing current in two-level and three-level PWM inverter fed induction motor drive with long cable / Sharana Reddy, B.Basavaraja // International Conference on power and advanced control engineering. Bangalore. 2015. Р. 221-226. DOI: 10.1109/ICPACE.2015.7274949
- Schiferl R.F. Bearing current remediation options / R.F.Schiferl, M.J.Melfi // IEEE Industry Applications Magazine. 2004. Vol. 10. № 4. Р. 40-50. DOI: 10.1109/MIA.2004.1311162