Читать онлайн «Высокочастотные параметры машины двойного питания и дополнительные потери энергии от преобразователя частоты»
Автор Г. А. Воронцов
Высокочастотные параметры машины двойного питания и дополнительные потери энергии от преобразователя частоты
Г. А. Гоголев1, В. С. Третьяков2, А. С. Ватаев3, Ю. П. Коськин4, А. Г. Воронцов5, М. В. Пронин6, В. Ю. Шелюх7
1,2,5,6,7Power Machines Company, Sai瑮倭瑥牥扳牵Ⱨ删獵楳ⱡ㌋慓湩敐整獲畢杲匠慴整倠汯瑹捥湨捩污唠楮敶獲瑩ⱹ匠楡瑮倭瑥牥扳牵Ⱨ删獵楳ⱡ㐍慓湩⁴敐整獲畢杲䔠敬瑣潲整档楮慣湕癩牥楳祴ꬠ䕌䥔ⲻ匠楡瑮倭瑥牥扳牵Ⱨ删獵楳ൡ朱杯汯癥束䁡汥潰敷畲琲敲楴歡癯癟䁳汥潰敷畲愳慶慴癥祀湡敤ⱸ㔠–奈䕐䱒义⁋洢楡瑬㩯条瘮牯湯潣䁶浧楡潣≭Ġ愔潶潲据癯杀慭汩挮浯Ⱅଠጶ䠠偙剅䥌䭎∠慭汩潴ㄺ彭牰湯湩敀獬汩灳畲•ᐁ彭牰湯湩敀獬汩灳畲Ⱅ㜠桳汥畹彨祶敀獬瀮睯牥洭爮൵ Аннотация — Создан макет гидроаккумулирующей электростанции с асинхронизированным генератором-двигателем мощностью 2,4 МВт и транзисторным преобразователем частоты. Разработаны компьютерные модели системы. Выполнены экспериментальные исследования высокочастотных параметров обмоток генератора-двигателя. Разработана методика оценки дополнительных потерь энергии в машине, вызываемых искажениями напряжений преобразователем.
Ключевые слова — асинхронизированный генератор-двигатель; машина двойного питания; преобразователь частоты; высокочастотные параметры; моделирование; потери мощности.
Введение
Асинхронизированные синхронные генераторы и двигатели (АГД), которые называют также машинами двойного питания и асинхронными машинами с фазным ротором, применяются в ветроэлектрических установках (ВЭУ) REF _Ref323817199 \r \h [1]- REF _Ref323817083 \r \h [2], в гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) REF _Ref323817231 \r \h [3]- REF _Ref323550647 \r \h [5], в качестве компенсаторов реактивной мощности энергосистем REF _Ref323559376 \r \h [6], в электромеханических накопителях энергии (ЭМН) REF _Ref341445436 \r \h [7] и в других установках. Мощность АГД в ВЭУ достигает десятка мегаватт. В ГАЭС и ЭМН мощность АГД достигает сотен мегаватт. Применение АГД целесообразно, если требуется частотное регулирование скорости вращения ротора в сравнительно небольшом диапазоне. В этих случаях для регулирования скорости вращения ротор АГД выполняется с трехфазной обмоткой и ее питание осуществляется через контактные кольца и полупроводниковый преобразователь частоты (ПЧ). Активная мощность ПЧ определяется произведением мощности АГД на максимальное скольжение ротора в относительных единицах. Если пределы регулирования скорости ротора АГД невелики, то мощность и стоимость ПЧ также невелики.
Для отработки технических решений при реализации проектов в сфере энергетики и электропривода создан макет электроустановки с АГД. Мощность АГД 2,4 МВт. В рассматриваемой системе регулирование процессов осуществляется с помощью ПЧ, который, кроме основных составляющих токов и напряжений, генерирует также высшие гармонические составляющие. В зависимости от индуктивностей, емкостей, активных сопротивлений обмоток АГД, от соотношения этих параметров на различных частотах, возможно возникновение резонансов, в большей или меньшей степени увеличиваются потери энергии, возникают перенапряжения в обмотках.
В данной статье представлены некоторые результаты исследований высокочастотных параметров и характеристик макета системы с АГД.
Г. А. Гоголев1, В. С. Третьяков2, А. С. Ватаев3, Ю. П. Коськин4, А. Г. Воронцов5, М. В. Пронин6, В. Ю. Шелюх7
1,2,5,6,7Power Machines Company, Sai瑮倭瑥牥扳牵Ⱨ删獵楳ⱡ㌋慓湩敐整獲畢杲匠慴整倠汯瑹捥湨捩污唠楮敶獲瑩ⱹ匠楡瑮倭瑥牥扳牵Ⱨ删獵楳ⱡ㐍慓湩⁴敐整獲畢杲䔠敬瑣潲整档楮慣湕癩牥楳祴ꬠ䕌䥔ⲻ匠楡瑮倭瑥牥扳牵Ⱨ删獵楳ൡ朱杯汯癥束䁡汥潰敷畲琲敲楴歡癯癟䁳汥潰敷畲愳慶慴癥祀湡敤ⱸ㔠–奈䕐䱒义⁋洢楡瑬㩯条瘮牯湯潣䁶浧楡潣≭Ġ愔潶潲据癯杀慭汩挮浯Ⱅଠጶ䠠偙剅䥌䭎∠慭汩潴ㄺ彭牰湯湩敀獬汩灳畲•ᐁ彭牰湯湩敀獬汩灳畲Ⱅ㜠桳汥畹彨祶敀獬瀮睯牥洭爮൵ Аннотация — Создан макет гидроаккумулирующей электростанции с асинхронизированным генератором-двигателем мощностью 2,4 МВт и транзисторным преобразователем частоты. Разработаны компьютерные модели системы. Выполнены экспериментальные исследования высокочастотных параметров обмоток генератора-двигателя. Разработана методика оценки дополнительных потерь энергии в машине, вызываемых искажениями напряжений преобразователем.
Ключевые слова — асинхронизированный генератор-двигатель; машина двойного питания; преобразователь частоты; высокочастотные параметры; моделирование; потери мощности.
Введение
Асинхронизированные синхронные генераторы и двигатели (АГД), которые называют также машинами двойного питания и асинхронными машинами с фазным ротором, применяются в ветроэлектрических установках (ВЭУ) REF _Ref323817199 \r \h [1]- REF _Ref323817083 \r \h [2], в гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) REF _Ref323817231 \r \h [3]- REF _Ref323550647 \r \h [5], в качестве компенсаторов реактивной мощности энергосистем REF _Ref323559376 \r \h [6], в электромеханических накопителях энергии (ЭМН) REF _Ref341445436 \r \h [7] и в других установках. Мощность АГД в ВЭУ достигает десятка мегаватт. В ГАЭС и ЭМН мощность АГД достигает сотен мегаватт. Применение АГД целесообразно, если требуется частотное регулирование скорости вращения ротора в сравнительно небольшом диапазоне. В этих случаях для регулирования скорости вращения ротор АГД выполняется с трехфазной обмоткой и ее питание осуществляется через контактные кольца и полупроводниковый преобразователь частоты (ПЧ). Активная мощность ПЧ определяется произведением мощности АГД на максимальное скольжение ротора в относительных единицах. Если пределы регулирования скорости ротора АГД невелики, то мощность и стоимость ПЧ также невелики.
Для отработки технических решений при реализации проектов в сфере энергетики и электропривода создан макет электроустановки с АГД. Мощность АГД 2,4 МВт. В рассматриваемой системе регулирование процессов осуществляется с помощью ПЧ, который, кроме основных составляющих токов и напряжений, генерирует также высшие гармонические составляющие. В зависимости от индуктивностей, емкостей, активных сопротивлений обмоток АГД, от соотношения этих параметров на различных частотах, возможно возникновение резонансов, в большей или меньшей степени увеличиваются потери энергии, возникают перенапряжения в обмотках.
В данной статье представлены некоторые результаты исследований высокочастотных параметров и характеристик макета системы с АГД.
