Sada dieselového generátoru je sladěna s UPS

Tento článek analyzuje a vysvětluje dopad vstupního účiníku UPS a vstupního filtru na generátor elektrické energie s cílem objasnit příčinu problému a poté najít řešení.

1. Koordinace mezi dieselagregátem a UPS.

Výrobci a uživatelé systémů nepřerušitelného napájení již dlouho zaznamenávají problémy s koordinací mezi generátorovými soustrojími a UPS, zejména harmonické proudy generované usměrňovači jsou generovány na napájecích systémech, jako jsou regulátory napětí generátorových soustrojí a synchronizační obvody UPS.Negativní účinky tohoto jsou velmi zřejmé.Systémoví inženýři UPS proto navrhli vstupní filtr a aplikovali jej na UPS, čímž úspěšně kontrolovali proudové harmonické v aplikaci UPS.Tyto filtry hrají klíčovou roli v kompatibilitě UPS a generátorových soustrojí.

Prakticky všechny vstupní filtry používají kondenzátory a induktory k absorbování nejničivějších harmonických proudu na vstupu UPS.Návrh vstupního filtru bere v úvahu procento maximálního možného celkového harmonického zkreslení vlastní obvodu UPS a při plné zátěži.Další výhodou většiny filtrů je zlepšení vstupního účiníku zatíženého UPS.Dalším důsledkem aplikace vstupního filtru je však snížení celkové účinnosti UPS.Většina filtrů spotřebuje asi 1 % energie UPS.Návrh vstupního filtru vždy hledá rovnováhu mezi příznivými a nepříznivými faktory.

Aby se co nejvíce zlepšila účinnost systému UPS, inženýři UPS nedávno zlepšili spotřebu energie vstupního filtru.Zlepšení účinnosti filtru do značné míry závisí na aplikaci technologie IGBT (Insulated Gate Transistor) při konstrukci UPS.Vysoká účinnost IGBT invertoru vedla k přepracování UPS.Vstupní filtr může absorbovat některé proudové harmonické a zároveň absorbovat malou část činného výkonu.Stručně řečeno, poměr indukčních faktorů ke kapacitním faktorům ve filtru se sníží, objem UPS se sníží a účinnost se zlepší.Zdá se, že věci v oblasti UPS byly vyřešeny, ale znovu se objevila kompatibilita nového problému s generátorem, který nahradil starý problém.

2. Problém rezonance.

Problém samobuzení kondenzátoru může být zhoršen nebo maskován jinými elektrickými podmínkami, jako je sériová rezonance.Když jsou ohmická hodnota indukční reaktance generátoru a ohmická hodnota kapacitní reaktance vstupního filtru blízko sebe a hodnota odporu systému je malá, dojde k oscilacím a napětí může překročit jmenovitou hodnotu výkonu Systém.Nově navržený systém UPS má v podstatě 100% kapacitní vstupní impedanci.500kVA UPS může mít kapacitu 150kvar a účiník blízký nule.Boční tlumivky, sériové tlumivky a vstupní izolační transformátory jsou konvenčními součástmi UPS a všechny tyto součásti jsou indukční.Ve skutečnosti spolu s kapacitou filtru způsobují, že se UPS jako celek chová jako kapacitní a uvnitř UPS již může docházet k určitým oscilacím.Ve spojení s kapacitními charakteristikami napájecích vedení připojených k UPS se složitost celého systému výrazně zvyšuje, nad rámec analýzy běžných techniků.

3. Souprava a zátěž dieselového generátoru.

Soupravy dieselových generátorů se spoléhají na regulátor napětí, který řídí výstupní napětí.Regulátor napětí detekuje třífázové výstupní napětí a porovnává jeho průměrnou hodnotu s požadovanou hodnotou napětí.Regulátor získává energii z pomocného zdroje energie uvnitř generátoru, obvykle malého generátoru koaxiálního s hlavním generátorem, a přenáší stejnosměrný proud do budicí cívky magnetického pole rotoru generátoru.Proud cívky stoupá nebo klesá, aby se řídilo rotující magnetické pole statorová cívka generátoru , nebo velikost elektromotorické síly EMF.Magnetický tok statorové cívky určuje výstupní napětí generátoru.

Vnitřní odpor cívky statoru dieselagregátu je reprezentován Z, včetně indukční a odporové části;elektromotorická síla generátoru řízená budicí cívkou rotoru je reprezentována E zdrojem střídavého napětí.Za předpokladu, že zátěž je čistě indukční, proud I zaostává za napětím U přesně o 90° elektrického fázového úhlu ve vektorovém diagramu.Pokud je zátěž čistě odporová, vektory U a I se shodují nebo budou ve fázi.Ve skutečnosti je většina zátěží mezi čistě odporovými a čistě indukčními.Úbytek napětí způsobený proudem procházejícím cívkou statoru je reprezentován vektorem napětí I×Z.Je to vlastně součet dvou menších napěťových vektorů, úbytku odporového napětí ve fázi s I a úbytku napětí na induktoru o 90° dopředu.V tomto případě je náhodou ve fázi s U. Protože elektromotorická síla musí být rovna součtu úbytku napětí vnitřního odporu generátoru a výstupního napětí, tedy vektorového součtu vektoru E=U a I×Z.Regulátor napětí může účinně řídit napětí U změnou E.

Nyní zvažte, co se stane s vnitřními podmínkami generátoru, když se místo čistě indukční zátěže použije čistě kapacitní zátěž.Proud v tomto okamžiku je přesně opačný než u indukční zátěže.Proud I nyní vede před vektorem napětí U a vektor poklesu napětí vnitřního odporu I×Z je také v opačné fázi.Pak je vektorový součet U a I×Z menší než U.

Protože stejná elektromotorická síla E jako v indukční zátěži vytváří vyšší výstupní napětí generátoru U v kapacitní zátěži, musí regulátor napětí výrazně snížit točivé magnetické pole.Ve skutečnosti nemusí mít regulátor napětí dostatečný rozsah, aby plně reguloval výstupní napětí.Rotory všech generátorů jsou nepřetržitě buzeny v jednom směru a obsahují permanentní magnetické pole.I když je regulátor napětí zcela uzavřen, rotor má stále dostatek magnetického pole k nabití kapacitní zátěže a generování napětí.Tento jev se nazývá „samobuzení“.Výsledkem samobuzení je přepětí nebo vypnutí regulátoru napětí a monitorovací systém generátoru to považuje za poruchu regulátoru napětí (tj. "ztrátu buzení").Každá z těchto podmínek způsobí zastavení generátoru.Zátěž připojená k výstupu generátoru může být nezávislá nebo paralelní v závislosti na časování a nastavení automatického rozvaděče.V některých aplikacích je systém UPS první zátěží připojenou ke generátoru během výpadku proudu.V ostatních případech jsou UPS a mechanická zátěž připojeny současně.Mechanická zátěž má obvykle spouštěcí stykač a po výpadku proudu trvá určitou dobu, než se znovu sepne.Dochází ke zpoždění při kompenzaci indukčního zatížení motoru vstupního filtračního kondenzátoru UPS.Samotný UPS má časový úsek nazývaný "soft start", který přesouvá zátěž z baterie na generátor, aby se zvýšil jeho vstupní účiník.Vstupní filtry UPS se však neúčastní procesu měkkého startu.Jsou připojeny ke vstupnímu konci UPS jako součást UPS.Proto je v některých případech hlavní zátěž, která je při výpadku napájení nejprve připojena k výstupu generátoru, vstupní filtr UPS.Jsou vysoce kapacitní (někdy čistě kapacitní).

Řešením tohoto problému je samozřejmě použití korekce účiníku.Existuje mnoho způsobů, jak toho dosáhnout, zhruba takto:

1. Nainstalujte automatickou spínací skříň, aby byla zátěž motoru připojena před UPS.Některé rozvaděče nemusí být schopny tuto metodu implementovat.Navíc během údržby mohou technici závodu potřebovat samostatně ladit UPS a generátory.

2. Přidejte permanentní reaktivní reaktanci pro kompenzaci kapacitní zátěže, obvykle pomocí paralelně vinuté tlumivky, připojené k paralelní desce výstupu EG nebo generátoru.Toho lze dosáhnout velmi snadno a náklady jsou nízké.Ale bez ohledu na vysoké nebo nízké zatížení reaktor vždy absorbuje proud a ovlivňuje účiník zatížení.A bez ohledu na počet UPS je počet reaktorů vždy pevný.

3. Nainstalujte do každé UPS indukční tlumivku, aby se pouze kompenzovala kapacitní reaktance UPS.V případě nízkého zatížení ovládá stykač (volitelný) vstup tlumivky.Tento způsob reaktoru je přesnější, ale počet je velký a náklady na instalaci a řízení jsou vysoké.

4. Nainstalujte stykač před filtrační kondenzátor a odpojte jej, když je zátěž nízká.Vzhledem k tomu, že čas stykače musí být přesný a ovládání je složitější, lze jej instalovat pouze ve výrobě.

Která metoda je nejlepší závisí na situaci na místě a výkonu zařízení.

Pokud se chcete dozvědět více o dieselových generátorech, můžete se obrátit na Dingbo Power na e-mailu dingbo@dieselgeneratortech.com a my vám budeme kdykoli k dispozici.