Страница 12 из 20
Модели АКГ, выпускаемые MGE UPS SYSTEM под названием SineWave, могут обеспечить компенсацию действующих значений высших гармоник от 20 до 120 А [ 4 ].
Блок-схема АКГ "SineWave" приведена на рис. 2.7. В состав АКГ входят следующие узлы: IGBT-преобразователь, устройство управления и контроля, блок защиты и мягкого пуска и токовые датчики. Преобразователь АКГ содержит трехфазный инвертор на IGBT транзисторах, коммутируемых с тактовой частотой 16 КГц, два конденсатора С1, С2 и линейные дроссели в каждой фазе (Др1). Устройство управления и контроля состоит из блока анализа гармоник тока, блока установки номеров компенсируемых гармоник, блока управления преобразователем и мониторинга.
Рис. 2.7. Блок-схема АКГ "SineWave" (условно изображена силовая цепь одной фазы).
На анализатор гармоник поступают сигналы с быстродействующих датчиков тока нагрузки (ДТ1) и тока АКГ (ДТ2). Блок защиты и мягкого пуска содержит быстродействующие предохранители и с помощью контактора и балластного сопротивления обеспечивает плавный заряд конденсаторов С1, С2 в период включения АКГ.
Различают следующие способы компенсации гармоник с использованием АКГ:
локальный (индивидуальный);
глобальный (общий);
многоуровневый (распределенный);
каскадный (последовательное включение);
мультикомпенсационный.
При локальном способе обеспечивается защита критичных нагрузок, подключенных в распределительную сеть, от повышенного уровня гармоник, генерируемых одной из нелинейных нагрузок. В этом случае АКГ подключается как можно ближе к наиболее мощной нелинейной нагрузке (рис. 2.8. а).
Для увеличения номинального значения тока компенсации и (или) повышения надежности системы возможно параллельное включение АКГ на одну нелинейную нагрузку (рис.2.8 б). SineWave допускает работу в параллель до 4-х модулей. При этом, если один из модулей выходит из строя или отключается, то остальные остаются в работе.
При глобальном способе обеспечивается компенсация гармоник, генерируемых нелинейными нагрузками, которые подключены к силовому фидеру электропитания и расположены в других зданиях, цехах или зонах технологического процесса. В этом случае АКГ должно подключаться к главному распределительному щиту (рис. 2.8. в).
В случае группы нелинейных нагрузок целесообразен мультикомпенсационный способ, при котором один модуль АКГ способен компенсировать гармоники от трех нелинейных нагрузок (рис. 2.8.г).
Каскадный способ включения АКГ позволяет избежать взаимовлияние различных кондиционеров в системе (рис. 2.8. д). Первый кондиционер (АКГ1) обеспечивает защиту от гармоник мощной нелинейной нагрузки, а второй кондиционер малой мощности (АКГ2) осуществляет компенсацию гармоник от других маломощных нелинейных нагрузок. Каскадное включение увеличивает степень компенсации гармоник тока при изменении нагрузки при использовании АКГ с меньшими номинальными значениями тока компенсации.
Многоуровневый способ предусматривает подключение АКГ на нескольких уровнях распределительной сети (рис. 2.8. е), что может быть сведено к каскадному способу включения АКГ.
а) Локальное включение АКГ. б) Параллельное включение АКГ.
в) Глобальное включение АКГ. г) Мультикомпенсационное включение АКГ.
д) Каскадное включение АКГ. е) Многоуровневое включение АКГ.
Рис. 2.8. Способы компенсации гармоник.
2.3. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ.
Анализ существующих активных фильтров высших гармоник тока и напряжения показал:
- активные фильтры высших гармоник тока для эффективной компенсации высших гармоник должны подключатся непосредственно у источника высших гармоник (параллельно источнику). Кроме того их номинальное напряжение составляет 380 В, и поэтому если нелинейная нагрузка напряжением >380 В, то активный фильтр необходимо включать в сеть через трансформатор, что повышает стоимость.
- активные фильтры высших гармоник напряжения существуют максимальной мощности 200 КВА, данные фильтры подключаются последовательно с нагрузкой и пропускают через себя всю энергию (чистую и искаженную). Потери мощности составляют 10%. Номинальное напряжение составляет 380 В.
Выводы по первой главе: Не существует метода построения функции случайного процесса, основанного на анализе времени наступления качественного перехода (например работа-авария). Методы цифровой обработки сигналов не позволяют прогнозировать процесс в дальнейшем, если в сигнале существуют гармоники с периодом вдвое и более большими времени наблюдения. Тек же не существует одного устройства, компенсирующего все искажения электроэнергии.
2. ФОРМУЛИРОВКА ПЛЯС РЯДОВ
Если существуют данные моментов времени выхода из строя электрооборудования, то вероятно, возможно проанализировать эти данные на основе спектрального анализа и спрогнозировать следующие моменты наступления аварий. Известны данные моменты наступления аварий, а именно время наступления аварий Дрессировочного стана цеха холодного проката ПАО ММК им. Ильича. Момент времени первой аварии принимаем за 0, и тогда моменты времени данных аварий от начала отсчета представлены в таблице. Представим, что случайный процесс в виде волнового, тогда воспользовавшись полярными координатами и формулой для определения фазы события
(2.1)
где φ- фаза момента времени наступления события; J – момент наступления события; Т – период исследуемой гармоники.
Условимся, что модуль вектора, которому соответствует событие равен 1.
Для седьмого момента аварии фаза события для исследуемой гармоники 1445 часов составит:
График попадания события в полярных координатах имеет вид, представленный на рисунке
График 2.1. - Попадание
Рисунок 2.1. – График попадания седьмого события в полярных координатах
Жирной точкой обозначено попадание события в полярных координатах. Модуль вектора равен 1, фаза равна 26,381 радиан.
Как получают моменты времени в полярных координатах для которых соответствуют моменты аварий мы определились. Теперь посмотрим, как располагаются точки моментов аварий для всех 10 моментов аварий, для периода исследуемой гармоники 1445 часов, рисунок 2.2. Как видно из данного рисунка девять из десяти событий находятся в правой полуплоскости, что свидетельствует о наличии закономерности на на гармонике с периодом 1445 часов.
Таблица 2.1. – Время наступления аварий дрессировочного стана.
Номер аварии
Время наступления аварии (часы)
1
0
2
22
3
354
4
5022
5
5531
6
5690