Комплектът дизелов генератор е съчетан с UPS

Тази статия анализира и обяснява влиянието на фактора на входната мощност на UPS и входния филтър върху генератор на ток за да се изясни причината за проблема и след това да се намери решение.

1. Координация между дизел генератор и UPS.

Производителите и потребителите на системи за непрекъсваемо захранване отдавна са забелязали проблемите с координацията между генераторните комплекти и UPS, особено токовите хармоници, генерирани от токоизправители, се генерират от захранващи системи като регулатори на напрежение на генераторни комплекти и вериги за синхронизиране на UPS.Неблагоприятните ефекти от това са много очевидни.Затова системните инженери на UPS проектираха входния филтър и го приложиха към UPS, като успешно контролираха токовите хармоници в приложението на UPS.Тези филтри играят ключова роля за съвместимостта на UPS и генераторни комплекти.

На практика всички входни филтри използват кондензатори и индуктори, за да абсорбират най-разрушителните токови хармоници на входа на UPS.Дизайнът на входния филтър взема предвид процента на максимално възможното общо хармонично изкривяване, присъщо на UPS веригата и при пълно натоварване.Друго предимство на повечето филтри е подобряването на фактора на входната мощност на заредения UPS.Друга последица от прилагането на входния филтър обаче е намаляване на общата ефективност на UPS.Повечето филтри консумират около 1% от мощността на UPS.Дизайнът на входния филтър винаги търси баланс между благоприятни и неблагоприятни фактори.

За да подобрят максимално ефективността на UPS системата, инженерите на UPS наскоро направиха подобрения в консумацията на енергия на входния филтър.Подобряването на ефективността на филтъра до голяма степен зависи от прилагането на технологията IGBT (транзистор с изолиран затвор) към дизайна на UPS.Високата ефективност на IGBT инвертора доведе до редизайн на UPS.Входният филтър може да абсорбира някои токови хармоници, докато абсорбира малка част от активната мощност.Накратко, съотношението на индуктивните фактори към капацитивните фактори във филтъра се намалява, обемът на UPS се намалява и ефективността се подобрява.Нещата в областта на UPS изглеждат решени, но съвместимостта на новия проблем с генератора отново се появи, замествайки стария проблем.

2. Проблем с резонанса.

Проблемът със самовъзбуждането на кондензатора може да бъде влошен или маскиран от други електрически условия, като сериен резонанс.Когато омичната стойност на индуктивното съпротивление на генератора и омичната стойност на капацитивното съпротивление на входния филтър са близки една до друга и стойността на съпротивлението на системата е малка, ще възникне колебание и напрежението може да надвиши номиналната стойност на мощността система.Новопроектираната UPS система е по същество със 100% капацитивен входен импеданс.UPS от 500 kVA може да има капацитет от 150 kvar и фактор на мощността, близък до нула.Шунтиращите индуктори, серийните дросели и входните изолационни трансформатори са конвенционални компоненти на UPS и всички тези компоненти са индуктивни.Всъщност те и капацитетът на филтъра заедно карат UPS да се държи капацитивен като цяло и може вече да има някакви колебания вътре в UPS.В съчетание с капацитивните характеристики на захранващите линии, свързани към UPS, сложността на цялата система е значително увеличена, извън обхвата на анализа на обикновените инженери.

3. Дизел генератор и товар.

Дизеловите генераторни комплекти разчитат на регулатор на напрежението, за да контролират изходното напрежение.Регулаторът на напрежението разпознава трифазното изходно напрежение и сравнява средната му стойност с необходимата стойност на напрежението.Регулаторът получава енергия от спомагателния източник на енергия вътре в генератора, обикновено малък генератор, коаксиален с главния генератор, и предава постоянен ток към намотката за възбуждане на магнитното поле на ротора на генератора.Токът на бобината се повишава или намалява, за да контролира въртящото се магнитно поле на намотка на статора на генератора , или размера на електродвижещата сила EMF.Магнитният поток на бобината на статора определя изходното напрежение на генератора.

Вътрешното съпротивление на намотката на статора на дизелов генератор е представено с Z, включително индуктивни и резистивни части;електродвижещата сила на генератора, управлявана от възбудителната намотка на ротора, е представена с E чрез източник на променливо напрежение.Ако приемем, че товарът е чисто индуктивен, токът I изостава от напрежението U с точно 90° електрически фазов ъгъл във векторната диаграма.Ако товарът е чисто резистивен, векторите на U и I ще съвпаднат или ще бъдат във фаза.Всъщност повечето товари са между чисто резистивни и чисто индуктивни.Спадът на напрежението, причинен от тока, преминаващ през намотката на статора, е представен от вектора на напрежението I × Z.Това всъщност е сумата от два по-малки вектора на напрежението, спадът на напрежението на съпротивление във фаза с I и спадът на напрежението на индуктора с 90° напред.В този случай се случва да е във фаза с U. Тъй като електродвижещата сила трябва да бъде равна на сумата от спада на напрежението на вътрешното съпротивление на генератора и изходното напрежение, тоест векторната сума на вектора E=U и I×Z.Регулаторът на напрежението може ефективно да контролира напрежението U чрез промяна на E.

Сега помислете какво се случва с вътрешните условия на генератора, когато се използва чисто капацитивен товар вместо чисто индуктивен товар.Токът в този момент е точно обратен на индуктивния товар.Токът I сега води вектора на напрежение U, а векторът на падане на напрежението на вътрешното съпротивление I × Z също е в противоположната фаза.Тогава векторната сума на U и I×Z е по-малка от U.

Тъй като същата електродвижеща сила E, както при индуктивния товар, произвежда по-високо изходно напрежение на генератора U в капацитивния товар, регулаторът на напрежението трябва значително да намали въртящото се магнитно поле.Всъщност регулаторът на напрежението може да няма достатъчен обхват, за да регулира напълно изходното напрежение.Роторите на всички генератори са непрекъснато възбудени в една посока и съдържат постоянно магнитно поле.Дори ако регулаторът на напрежението е напълно затворен, роторът все още има достатъчно магнитно поле, за да зареди капацитивния товар и да генерира напрежение.Това явление се нарича "самовъзбуждане".Резултатът от самовъзбуждането е пренапрежение или изключване на регулатора на напрежението, а системата за мониторинг на генератора го счита за повреда на регулатора на напрежение (т.е. „загуба на възбуждане“).Всяко от тези условия ще доведе до спиране на генератора.Натоварването, свързано към изхода на генератора, може да бъде независимо или паралелно, в зависимост от времето и настройката на шкафа за автоматично превключване.В някои приложения UPS системата е първият товар, свързан към генератора по време на прекъсване на захранването.В други случаи UPS и механичният товар са свързани едновременно.Механичният товар обикновено има стартов контактор и отнема известно време за повторно затваряне след прекъсване на захранването.Има забавяне при компенсирането на натоварването на индуктивния двигател на кондензатора на входния филтър на UPS.Самият UPS има период от време, наречен "мек старт", който измества товара от батерията към генератора, за да увеличи фактора на входната мощност.Входните филтри на UPS обаче не участват в процеса на плавен старт.Те са свързани към входния край на UPS като част от UPS.Следователно, в някои случаи основният товар, който първо е свързан към изхода на генератора по време на прекъсване на захранването, е входният филтър на UPS.Те са силно капацитивни (понякога чисто капацитивни).

Решението на този проблем очевидно е да се използва корекция на фактора на мощността.Има много начини да постигнете това, приблизително както следва:

1. Инсталирайте шкаф за автоматично превключване, за да включите товара на двигателя преди UPS.Някои разпределителни шкафове може да не са в състояние да приложат този метод.В допълнение, по време на поддръжката може да се наложи инженерите на инсталациите отделно да отстраняват грешките на UPS и генераторите.

2. Добавете постоянно реактивно съпротивление, за да компенсирате капацитивния товар, обикновено като използвате реактор с паралелна намотка, свързан към паралелната платка на EG или генератора.Това се постига много лесно, а цената е ниска.Но независимо от високото или ниското натоварване, реакторът винаги поглъща ток и влияе на фактора на мощността на натоварване.И независимо от броя на UPS, броят на реакторите винаги е фиксиран.

3. Инсталирайте индуктивен реактор във всеки UPS, за да компенсирате само капацитивното съпротивление на UPS.В случай на ниско натоварване, контакторът (по избор) управлява входа на реактора.Този метод на реактор е по-точен, но броят им е голям и разходите за инсталиране и контрол са високи.

4. Инсталирайте контактор пред филтърния кондензатор и го изключете, когато товарът е нисък.Тъй като времето на контактора трябва да е точно и контролът е по-сложен, той може да се монтира само фабрично.

Кой метод е най-добрият зависи от ситуацията на място и производителността на оборудването.

Ако искате да научите повече за дизеловите генератори, добре дошли да се консултирате с Dingbo Power на имейл dingbo@dieselgeneratortech.com и ние ще бъдем на ваше разположение по всяко време.