Читать онлайн «Нахди Т. Гоголев Г. Сравнение преобразователей частоты в цепи ротора асинхронной машины гидроаккумулирующих электростанциях»

УДК 621. 313. 39 М. В. Пронин, А. Г. Воронцов, Г. А. Гоголев, Т. Нахди СРАВНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ В ЦЕПИ РОТОРА АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ В ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦЯХ Рассмотрены варианты построения гидроаккумулирующей электростанции с асинхронным генератором-двигателем с фазным ротором и преобразователем часто- ты в цепи возбуждения. На примере агрегата мощностью 274 МВт выполнен сравни- тельный анализ характеристик двухуровневых, трехуровневых, каскадных и много- тактно-многоуровневых преобразователей частоты. Отмечены преимущества и недо- статки преобразователей различного типа, даны рекомендации. Гидроаккумулирующая электростанция, генератор-двигатель, асинхронная машина, фазный ротор, активный преобразователь, двухуровневый преобразователь, многоуровневый преобразователь, кас- кадный преобразователь, многотактный преобразователь, моделирование На гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) Японии, Германии и других стран применяются синхронные генераторы-двигатели (СГД) и асинхронные (АГД) с фаз- ным ротором [1]. Машины указанных типов используются в ГАЭС, как правило, совмест- но [2], [3]. На проектируемых ГАЭС также планируется применять СГД и АГД [4]. Габа- риты, масса и стоимость систем с АГД больше, чем систем с СГД. Однако в системах с АГД с помощью преобразователей частоты (ПЧ) в цепях роторов осуществляется регули- рование частот вращения турбин и за счет выбора рациональных частот повышается КПД, уменьшается влияние на работу турбин кавитационных процессов, расширяются возмож- ности стабилизации работы электроэнергетической системы. Необходимым элементом ГАЭС с АГД является ПЧ в цепи ротора. В действующих ГАЭС используются обычно ПЧ с непосредственной связью (НПЧ) [2], [3]. Однако в рас- сматриваемых системах НПЧ имеют низкий коэффициент мощности (порядка 0,3-0,5). Поэтому габариты, масса и стоимость НПЧ и согласующего трансформатора велики. В настоящее время в связи с широким применением полностью управляемых полупровод- никовых приборов (IGBT, GTO, GCT и др. ) существуют возможности выполнения ПЧ с лучшими технико-экономическими характеристиками [5]-[8]. В данной статье оценивают- ся преимущества и недостатки использования ПЧ различных типов в цепи ротора АГД в ГАЭС. Сравнительный анализ схем ГАЭС выполнен на основе моделирования систем. Рассмотрены варианты ГАЭС с ПЧ в цепи ротора АГД, выполненными по схемам рис. 1-3. На рис. 1 приведена схема с АГД, двухуровневым ПЧ, трансформатором, LC- фильтром между ПЧ и ротором АГД и токоограничивающим реактором между ПЧ и трансформатором (схема 1). Трансформатор двухобмоточный. ПЧ содержит активный выпрямитель (АВ) и автономный инвертор напряжения (АИН). Данная схема рассматри- вается применительно к ГАЭС во многих публикациях [], []. 1  На рис. 2 приведена схема с АГД, каскадным ПЧ с многообмоточным трансформато- ром и однофазными низковольтными ПЧ (схема 2).