Dieselgeneratorsæt er matchet med UPS

Denne artikel analyserer og forklarer virkningen af ​​UPS-indgangseffektfaktor og inputfilter på strømgenerator for at afklare årsagen til problemet og derefter finde en løsning.

1. Koordinering mellem dieselgeneratorsæt og UPS.

Producenter og brugere af uafbrydelige strømforsyningssystemer har længe bemærket koordinationsproblemerne mellem generatorsæt og UPS, især de nuværende harmoniske, der genereres af ensrettere, genereres på strømforsyningssystemer såsom spændingsregulatorer til generatorsæt og synkroniseringskredsløb i UPS.De negative virkninger af dette er meget indlysende.Derfor designede UPS-systemingeniører inputfilteret og anvendte det på UPS'en, hvilket med succes styrede de nuværende harmoniske i UPS-applikationen.Disse filtre spiller en nøglerolle i kompatibiliteten af ​​UPS og generatorsæt.

Stort set alle indgangsfiltre bruger kondensatorer og induktorer til at absorbere de mest ødelæggende strømharmoniske ved UPS-indgangen.Designet af inputfilteret tager højde for procentdelen af ​​den maksimalt mulige totale harmoniske forvrængning, der er iboende i UPS-kredsløbet og under fuld belastning.En anden fordel ved de fleste filtre er at forbedre indgangseffektfaktoren for den belastede UPS.En anden konsekvens af anvendelsen af ​​inputfilteret er imidlertid at reducere UPS'ens samlede effektivitet.De fleste filtre bruger omkring 1 % af UPS-strømmen.Indgangsfilterets design søger altid en balance mellem gunstige og ugunstige faktorer.

For at forbedre effektiviteten af ​​UPS-systemet så meget som muligt, har UPS-ingeniører for nylig foretaget forbedringer i inputfilterets strømforbrug.Forbedringen af ​​filtereffektiviteten afhænger i høj grad af anvendelsen af ​​IGBT (Insulated Gate Transistor) teknologi til UPS-design.Den høje effektivitet af IGBT-inverteren har ført til et redesign af UPS'en.Indgangsfilteret kan absorbere nogle strømharmoniske, mens det absorberer en lille del af den aktive effekt.Kort sagt reduceres forholdet mellem induktive faktorer og kapacitive faktorer i filteret, UPS'ens volumen reduceres, og effektiviteten forbedres.Ting i UPS-området ser ud til at være løst, men kompatibiliteten af ​​det nye problem med generatoren er dukket op igen og erstatter det gamle problem.

2. Resonansproblem.

Problemet med kondensator-selv-excitering kan forværres eller maskeres af andre elektriske forhold, såsom serieresonans.Når den ohmske værdi af generatorens induktive reaktans og den ohmske værdi af inputfilterets kapacitive reaktans er tæt på hinanden, og systemets modstandsværdi er lille, vil der forekomme oscillation, og spændingen kan overstige den nominelle værdi af effekten system.Det nydesignede UPS-system er i det væsentlige 100 % kapacitiv indgangsimpedans.En 500kVA UPS kan have en kapacitans på 150kvar og en effektfaktor tæt på nul.Shuntspoler, seriedrosler og indgangsisolationstransformatorer er konventionelle komponenter i UPS, og disse komponenter er alle induktive.Faktisk får de og filterets kapacitans tilsammen UPS'en til at opføre sig så kapacitiv som helhed, og der kan allerede være nogle svingninger inde i UPS'en.Sammen med de kapacitive egenskaber af de strømledninger, der er forbundet til UPS'en, øges kompleksiteten af ​​hele systemet betydeligt, ud over omfanget af analysen af ​​almindelige ingeniører.

3. Dieselgeneratorsæt og belastning.

Dieselgeneratorsæt er afhængige af en spændingsregulator til at styre udgangsspændingen.Spændingsregulatoren registrerer den trefasede udgangsspænding og sammenligner dens gennemsnitsværdi med den nødvendige spændingsværdi.Regulatoren henter energi fra hjælpestrømkilden inde i generatoren, sædvanligvis en lille generator, der er koaksial med hovedgeneratoren, og overfører jævnstrøm til magnetfeltets excitationsspole i generatorrotoren.Spolestrømmen stiger eller falder for at styre det roterende magnetfelt af generator stator spole eller størrelsen af ​​den elektromotoriske kraft EMF.Den magnetiske flux af statorspolen bestemmer generatorens udgangsspænding.

Den indre modstand af statorspolen i et dieselgeneratorsæt er repræsenteret af Z, inklusive induktive og resistive dele;den elektromotoriske kraft af generatoren styret af rotorexcitationsspolen er repræsenteret ved E af en AC-spændingskilde.Hvis man antager, at belastningen er rent induktiv, forsinker strømmen I spændingen U med nøjagtig 90° elektrisk fasevinkel i vektordiagrammet.Hvis belastningen er rent resistiv, vil vektorerne for U og I falde sammen eller være i fase.Faktisk er de fleste belastninger mellem rent resistive og rent induktive.Spændingsfaldet forårsaget af strømmen, der passerer gennem statorspolen, er repræsenteret af spændingsvektoren I×Z.Det er faktisk summen af ​​to mindre spændingsvektorer, modstandsspændingsfaldet i fase med I og induktorspændingsfaldet 90° foran.I dette tilfælde er den tilfældigvis i fase med U. Fordi den elektromotoriske kraft skal være lig med summen af ​​spændingsfaldet af generatorens indre modstand og udgangsspændingen, det vil sige vektorsummen af ​​vektoren E=U og I×Z.Spændingsregulatoren kan effektivt styre spændingen U ved at ændre E.

Overvej nu, hvad der sker med generatorens indre forhold, når der anvendes en rent kapacitiv belastning i stedet for en rent induktiv belastning.Strømmen på dette tidspunkt er lige det modsatte af den induktive belastning.Strømmen I leder nu spændingsvektoren U, og den interne modstands spændingsfaldsvektor I×Z er også i den modsatte fase.Så er vektorsummen af ​​U og I×Z mindre end U.

Da den samme elektromotoriske kraft E som i den induktive belastning giver en højere generatorudgangsspænding U i den kapacitive belastning, skal spændingsregulatoren reducere det roterende magnetfelt væsentligt.Faktisk har spændingsregulatoren muligvis ikke nok rækkevidde til fuldt ud at regulere udgangsspændingen.Rotorerne på alle generatorer exciteres kontinuerligt i én retning og indeholder et permanent magnetfelt.Selvom spændingsregulatoren er helt lukket, har rotoren stadig nok magnetfelt til at oplade den kapacitive belastning og generere spænding.Dette fænomen kaldes "selv-excitation".Resultatet af selvmagnetisering er overspænding eller nedlukning af spændingsregulatoren, og generatorens overvågningssystem anser det for at være en fejl i spændingsregulatoren (dvs. "tab af excitation").Begge disse forhold vil få generatoren til at stoppe.Belastningen forbundet til generatorens udgang kan være uafhængig eller parallel, afhængigt af timingen og indstillingen af ​​det automatiske koblingsskab.I nogle applikationer er UPS-systemet den første belastning forbundet til generatoren under et strømsvigt.I andre tilfælde er UPS og mekanisk belastning tilsluttet på samme tid.Den mekaniske belastning har normalt en startkontaktor, og det tager en vis tid at lukke igen efter et strømsvigt.Der er en forsinkelse i at kompensere den induktive motorbelastning af UPS-indgangsfilterkondensatoren.Selve UPS'en har en tidsperiode kaldet "blød start", som flytter belastningen fra batteriet til generatoren for at øge dens indgangseffektfaktor.UPS-inputfiltre deltager dog ikke i softstart-processen.De er forbundet til inputenden af ​​UPS'en som en del af UPS'en.I nogle tilfælde er hovedbelastningen, der først er forbundet til generatorens udgang under et strømsvigt, derfor UPS'ens inputfilter.De er meget kapacitive (nogle gange rent kapacitive).

Løsningen på dette problem er naturligvis at bruge effektfaktorkorrektion.Der er mange måder at opnå dette på, omtrent som følger:

1. Installer et automatisk koblingsskab for at gøre motorbelastningen tilsluttet før UPS'en.Nogle koblingsskabe er muligvis ikke i stand til at implementere denne metode.Derudover kan anlægsingeniører under vedligeholdelse blive nødt til at foretage separat fejlretning af UPS og generatorer.

2. Tilføj en permanent reaktiv reaktans for at kompensere for den kapacitive belastning, sædvanligvis ved hjælp af en parallelviklingsreaktor, forbundet til EG eller generatorens udgangsparallelle print.Dette er meget nemt at opnå, og omkostningerne er lave.Men uanset i høj belastning eller lav belastning absorberer reaktoren altid strøm og påvirker belastningseffektfaktoren.Og uanset antallet af UPS er antallet af reaktorer altid fast.

3. Installer en induktiv reaktor i hver UPS for netop at kompensere for UPS'ens kapacitive reaktans.I tilfælde af lav belastning styrer kontaktoren (valgfrit) reaktorens input.Denne reaktormetode er mere nøjagtig, men antallet er stort, og omkostningerne til installation og kontrol er høje.

4. Installer en kontaktor foran filterkondensatoren og afbryd den, når belastningen er lav.Da kontaktorens tid skal være præcis, og styringen er mere kompliceret, kan den kun installeres på fabrikken.

Hvilken metode der er den bedste afhænger af situationen på stedet og udstyrets ydeevne.

Hvis du vil vide mere om dieselgeneratorer, er du velkommen til at kontakte Dingbo Power på e-mail dingbo@dieselgeneratortech.com, så står vi til rådighed til enhver tid.