El grup electrògen dièsel està equipat amb UPS

Aquest article analitza i explica l'impacte del factor de potència d'entrada de l'UPS i del filtre d'entrada en el generador d'energia per aclarir la causa del problema i després trobar una solució.

1. Coordinació entre grup electrògen dièsel i SAI.

Els fabricants i usuaris de sistemes d'alimentació ininterrompuda fa temps que noten els problemes de coordinació entre grups electrògens i SAI, especialment els harmònics de corrent generats pels rectificadors es generen en sistemes d'alimentació com ara reguladors de tensió de grups electrògens i circuits de sincronització de SAI.Els efectes adversos d'això són molt evidents.Per tant, els enginyers del sistema SAI van dissenyar el filtre d'entrada i el van aplicar al SAI, controlant amb èxit els harmònics actuals a l'aplicació SAI.Aquests filtres tenen un paper clau en la compatibilitat dels SAI i els grups electrògens.

Pràcticament tots els filtres d'entrada utilitzen condensadors i inductors per absorbir els harmònics de corrent més destructius a l'entrada del SAI.El disseny del filtre d'entrada té en compte el percentatge de la màxima distorsió harmònica total possible inherent al circuit SAI i a plena càrrega.Un altre avantatge de la majoria dels filtres és millorar el factor de potència d'entrada del SAI carregat.Tanmateix, una altra conseqüència de l'aplicació del filtre d'entrada és reduir l'eficiència global del SAI.La majoria dels filtres consumeixen al voltant de l'1% de la potència del SAI.El disseny del filtre d'entrada sempre busca un equilibri entre factors favorables i desfavorables.

Per tal de millorar l'eficiència del sistema SAI al màxim, els enginyers de SAI han fet recentment millores en el consum d'energia del filtre d'entrada.La millora de l'eficiència del filtre depèn en gran mesura de l'aplicació de la tecnologia IGBT (Insulated Gate Transistor) al disseny del SAI.L'alta eficiència de l'inversor IGBT ha portat a un redisseny del SAI.El filtre d'entrada pot absorbir alguns harmònics de corrent mentre absorbeix una petita part de la potència activa.En resum, es redueix la relació entre factors inductius i capacitius del filtre, es redueix el volum del SAI i es millora l'eficiència.Sembla que les coses en l'àmbit del SAI s'han solucionat, però ha tornat a aparèixer la compatibilitat del nou problema amb el generador, substituint l'antic problema.

2. Problema de ressonància.

El problema de l'autoexcitació del condensador es pot agreujar o emmascarar per altres condicions elèctriques, com ara la ressonància en sèrie.Quan el valor òhmic de la reactància inductiva del generador i el valor òhmic de la reactància capacitiva del filtre d'entrada estan a prop l'un de l'altre i el valor de la resistència del sistema és petit, es produirà una oscil·lació i la tensió pot superar el valor nominal de la potència. sistema.El sistema UPS de nou disseny és essencialment una impedància d'entrada capacitiva del 100%.Un SAI de 500 kVA pot tenir una capacitat de 150 kvar i un factor de potència proper a zero.Els inductors de derivació, les bobines en sèrie i els transformadors d'aïllament d'entrada són components convencionals del SAI, i tots aquests components són inductius.De fet, ells i la capacitat del filtre junts fan que el SAI es comporti com un tot capacitiu, i és possible que ja hi hagi algunes oscil·lacions dins del SAI.Juntament amb les característiques capacitives de les línies elèctriques connectades al SAI, la complexitat de tot el sistema augmenta molt, més enllà de l'abast de l'anàlisi dels enginyers ordinaris.

3. Grup electrògen dièsel i càrrega.

Els grups electrògens dièsel es basen en un regulador de tensió per controlar la tensió de sortida.El regulador de tensió detecta la tensió de sortida trifàsica i compara el seu valor mitjà amb el valor de tensió requerit.El regulador obté energia de la font d'alimentació auxiliar a l'interior del generador, generalment un petit generador coaxial amb el generador principal, i transmet energia de CC a la bobina d'excitació del camp magnètic del rotor del generador.El corrent de la bobina puja o baixa per controlar el camp magnètic giratori bobina de l'estator del generador , o la mida de la força electromotriu EMF.El flux magnètic de la bobina de l'estator determina la tensió de sortida del generador.

La resistència interna de la bobina de l'estator d'un grup electrògen dièsel està representada per Z, incloses les parts inductives i resistives;la força electromotriu del generador controlada per la bobina d'excitació del rotor està representada per E mitjançant una font de tensió alterna.Suposant que la càrrega és purament inductiva, el corrent I endarrereix la tensió U exactament en un angle de fase elèctrica de 90° al diagrama vectorial.Si la càrrega és purament resistiva, els vectors de U i I coincidiran o estaran en fase.De fet, la majoria de càrregues es troben entre purament resistives i purament inductives.La caiguda de tensió causada pel corrent que passa per la bobina de l'estator es representa pel vector de tensió I×Z.En realitat, és la suma de dos vectors de tensió més petits, la caiguda de tensió de resistència en fase amb I i la caiguda de tensió de l'inductor 90 ° per davant.En aquest cas, passa a estar en fase amb U. Com que la força electromotriu ha de ser igual a la suma de la caiguda de tensió de la resistència interna del generador i la tensió de sortida, és a dir, la suma vectorial del vector E=U i I × Z.El regulador de tensió pot controlar eficaçment la tensió U canviant E.

Considereu ara què passa amb les condicions internes del generador quan s'utilitza una càrrega purament capacitiva en lloc d'una càrrega purament inductiva.El corrent en aquest moment és just el contrari de la càrrega inductiva.El corrent I condueix ara al vector de tensió U, i el vector de caiguda de tensió de resistència interna I × Z també es troba en fase oposada.Aleshores la suma vectorial de U i I×Z és menor que U.

Com que la mateixa força electromotriu E que en la càrrega inductiva produeix una tensió de sortida U més alta del generador a la càrrega capacitiva, el regulador de tensió ha de reduir significativament el camp magnètic giratori.De fet, és possible que el regulador de tensió no tingui prou rang per regular completament la tensió de sortida.Els rotors de tots els generadors s'exciten contínuament en una direcció i contenen un camp magnètic permanent.Fins i tot si el regulador de tensió està completament tancat, el rotor encara té prou camp magnètic per carregar la càrrega capacitiva i generar tensió.Aquest fenomen s'anomena "autoexcitació".El resultat de l'autoexcitació és la sobretensió o l'aturada del regulador de tensió, i el sistema de control del generador considera que és una fallada del regulador de tensió (és a dir, "pèrdua d'excitació").Qualsevol d'aquestes condicions farà que el generador s'aturi.La càrrega connectada a la sortida del generador pot ser independent o paral·lela, depenent de la sincronització i la configuració de l'armari de commutació automàtica.En algunes aplicacions, el sistema UPS és la primera càrrega connectada al generador durant una fallada de corrent.En altres casos, el SAI i la càrrega mecànica es connecten al mateix temps.La càrrega mecànica sol tenir un contactor d'arrencada i es necessita un cert temps per tornar a tancar-se després d'una fallada de corrent.Hi ha un retard en la compensació de la càrrega del motor inductiu del condensador del filtre d'entrada del SAI.El propi SAI té un període de temps anomenat "arrencada suau", que desplaça la càrrega de la bateria al generador per augmentar el seu factor de potència d'entrada.Tanmateix, els filtres d'entrada del SAI no participen en el procés d'inici suau.Estan connectats a l'extrem d'entrada del SAI com a part del SAI.Per tant, en alguns casos, la càrrega principal connectada per primera vegada a la sortida del generador durant una fallada de corrent és el filtre d'entrada del SAI.Són altament capacitius (de vegades purament capacitius).

La solució a aquest problema és, òbviament, utilitzar la correcció del factor de potència.Hi ha moltes maneres d'aconseguir-ho, aproximadament les següents:

1. Instal·leu un armari de commutació automàtic per connectar la càrrega del motor abans del SAI.És possible que alguns armaris de commutació no puguin implementar aquest mètode.A més, durant el manteniment, és possible que els enginyers de la planta hagin de depurar els SAI i els generadors per separat.

2. Afegiu una reactància reactiva permanent per compensar la càrrega capacitiva, normalment utilitzant un reactor de bobinat paral·lel, connectat a la placa paral·lela de sortida de l'EG o del generador.Això és molt fàcil d'aconseguir i el cost és baix.Però independentment de la càrrega alta o baixa, el reactor sempre absorbeix corrent i afecta el factor de potència de càrrega.I independentment del nombre de SAI, el nombre de reactors sempre és fix.

3. Instal·leu un reactor inductiu a cada SAI per compensar només la reactància capacitiva del SAI.En el cas de baixa càrrega, el contactor (opcional) controla l'entrada del reactor.Aquest mètode de reactor és més precís, però el nombre és gran i el cost d'instal·lació i control és elevat.

4. Instal·leu un contactor davant del condensador del filtre i desconnecteu-lo quan la càrrega sigui baixa.Com que el temps del contactor ha de ser precís i el control és més complicat, només es pot instal·lar a la fàbrica.

Quin mètode és el millor depèn de la situació del lloc i del rendiment de l'equip.

Si voleu saber més sobre els generadors dièsel, us convidem a consultar Dingbo Power per correu electrònic a dingbo@dieselgeneratortech.com i estarem al vostre servei en qualsevol moment.