DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-41-54
УДК 62‑83:621.313.3
ББК 3291.62
А.А. АФАНАСЬЕВ, Е.Г. ПАЙМУРЗОВ
Ключевые слова
бездатчиковое управление, косвенное определение углового положения ротора, синхронный электропривод, синхронная машина, тиристорный преобразователь частоты, зависимый инвертор
Аннотация
Пуск синхронной машины среднего напряжения из неподвижного состояния является одной из главных проблем при эксплуатации нерегулируемых электроприводов. Оптимальным решением является пуск возбуждённой синхронной машины от тиристорного преобразователя частоты. Бездатчиковое управление системой «тиристорный преобразователь частоты – синхронная машина», обеспечивающее коммутацию тиристоров зависимого инвертора тока в функции углового положения ротора синхронной машины в области нулевой и низких частот вращения, не получило ещё однозначного решения.
Целью работы являются разработка и исследование способа бездатчикового управления системой «тиристорный преобразователь частоты – синхронная машина» при пуске синхронной машины в условиях неопределённости изменения её углового ускорения.
Материалы и методы. При проведении исследований использованы методы теории электрических машин и компьютерного математического моделирования.
Результаты. Между угловым положением ротора и напряжением обесточенной фазы статора синхронной машины установлена закономерность, заключающаяся в том, что угол поворота ротора синхронной машины определяется как отношение длительности интервала от начала последней принудительной коммутации тиристоров зависимого инвертора тока к периоду, определённому из напряжения обесточенной фазы статора синхронной машины. Предложен способ бездатчикового управления, основанный на одновременной работе каналов скалярного управления, косвенного определения углового положения ротора синхронной машины и перекрёстного управления. Предложенный способ бездатчикового управления проверен компьютерным математическим моделированием системы «тиристорный преобразователь частоты – синхронная машина».
Выводы. Способ бездатчикового управления нашёл практическое применение в серийно выпускаемых тиристорных преобразователях частоты среднего напряжения производства ООО НПП «ЭКРА». Он может быть применён для бездатчикового управления регулируемых синхронных электроприводов на основе преобразователей частоты других топологий.
Литература
- Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины в системах регулируемых электроприводов: в 2 т. М.: Высш. шк., 2006. Т. 1. 546 с.
- Афанасьев А.А., Чихняев В.А. Частотный пуск синхронной машины с имитатором датчика положения ротора // Электромеханика. 1987. № С. 20–27.
- ВиницкийЮ.Д., Гельфанд Я.С., Сытин А.П. Тиристорные пусковые устройства в электроэнергетике. М.: Энергоатомиздат, 1992. 256 с.
- ГавриловР.С., Мустафаев Ю.Н. Управление синхронными машинами с постоянными магнитами. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2019. 78 с.
- ГлебовИ.А., Шулаков Н.В., Крутяков Е.А. Проблемы пуска сверхмощных синхронных машин / под ред. И.Е. Овчинников. Л.: Наука, 1988. 197 с.
- Дубина Г.А., Колесников В.В., Хворостинин П.М., Лукиных Г.Г.Опыт наладки устройства частотного пуска турбогенераторов // Электрические станции. 1989. № 3. С. 78–82.
- ЗабровскийС.Г., Лазарев Г.Б., Штейнберг А.Ю. Перенапряжения в системах с тиристорными преобразователями / отв. ред. В.В. Ермутарский. Кишинев: Штиинца, 1979. 160 с.
- ИльинВ.И., Гинзбург С.М., Севастьянова В.И. О пуске синхронной машины в режиме вентильного двигателя с имитатором положения ротора // Электричество. 1982. № 2. C. 55–59.
- Ленец И.С., Лазарев Г.Б., Новаковский А.Н.Особенности автоматизированной системы пуска и торможения обратимых гидроагрегатов многоагрегатной ГАЭС // Электрические станции. 2019. № С. 25–35.
- Мощные частотно-регулируемые электроприводы газоперекачивающих агрегатов компрессорной станции «Павелецкая» ООО «Гaзпром Трансгаз Москва» / Г.М. Мустафа, А.В. Левченко, Ю.М. Сеннов и др. // Энергетик. 2021. № 1. C.21–26.
- Паймурзов Е.Г., Лазарев Г.Б. Электромагнитные и электромеханические процессы при бездатчиковом способе пуска мощных синхронных машин тиристорным преобразователем частоты // Энергетик. 2020. № С.39–51.
- Пронин М.В., Воронцов А.Г.Электромеханотронные комплексы и их моделирование на по взаимосвязанным подсистемам. СПб.:Ладуга, 2021. 336 с.
- Устройства плавного пуска в электроприводах горных механизмов / Б.И. Абрамов, Л.Х. Дацковский, И.К. Кузьмин и др. // Электротехника. 2014. № С.19–27.
- Feuersänger S., Pacas M. Enhanced estimation of the rotor position of MV-synchronous machines in the low speed range. In: 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2015, pp. 4481–4487.
- Hyunsung A., Hanju C. A new start-up method for a load commutated inverter for large synchronous generator of gas-turbine. Journal of Electrical Engineering and Technology, 2018, vol. 13, no. 1, pp. 201–210.
- Kou J., Gao Q., Teng Y., Ye J., Xu D. An envelope-prediction-based sensorless rotor position observation scheme for LCI-fed EESM at zero and low speed. IEEE Transactions on Power Electronics, 2020, vol. 35, no. 7, pp. 7356–7365.
- Pacas M. Sensorless drives in industrial applications. IEEE Industrial Electronics Magazine, 2011, vol. 5, no. 2. pp. 16–23.
- Pyrhönen J., Hrabovcová V., Semken R.S. Electrical Machine Drives Control. Chichester, West Sussex, United Kingdom, Wiley, 2016, 504 p.
- Rauber А., den Bakker P. A Comparison of Adjustable-Speed Drive Systems: Voltage Source Inverters and Load-Commutated Inverters for High-Power Applications. IEEE Industry Applications Magazine, 2020, vol.26, no.6, pp. 56–66.
Сведения об авторах
Афанасьев Александр Александрович – доктор технических наук, профессор кафедры автоматики и управления в технических системах, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (afan39@mail.ru).
Паймурзов Евгений Геннадьевич – заместитель директора департамента высоковольтной преобразовательной техники, ООО НПП «ЭКРА», Россия, Чебоксары (Paymurzov-E@ekra.ru).
Формат цитирования
Афанасьев А.А., Паймурзов Е.Г. Способ бездатчикового управления тиристорным преобразователем частоты при пуске синхронной машины // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 2. – С. 41–54. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-41-54.
Загрузить полный текст статьи
