ディーゼル発電機セットはUPSと一致しています

この記事では、UPS の入力力率と入力フィルターの影響を分析して説明します。 発電機 問題の原因を明らかにし、解決策を見つけるために。

1. ディーゼル発電機セットと UPS 間の調整。

無停電電源装置の製造業者とユーザーは、発電機と UPS の間の調整の問題、特に整流器によって生成される電流高調波が、発電機の電圧調整器や UPS の同期回路などの電源システムで発生することに長い間気づいていました。これによる悪影響は非常に明白です。したがって、UPS システム エンジニアは、入力フィルタを設計して UPS に適用し、UPS アプリケーションの電流高調波をうまく制御しました。これらのフィルターは、UPS と発電機セットの互換性において重要な役割を果たします。

ほとんどすべての入力フィルタは、コンデンサとインダクタを使用して、UPS 入力で最も破壊的な電流高調波を吸収します。入力フィルタの設計では、UPS 回路および全負荷下に固有の最大可能全高調波歪みのパーセンテージが考慮されます。ほとんどのフィルターのもう 1 つの利点は、負荷のある UPS の入力力率を改善することです。ただし、入力フィルタを適用すると、UPS の全体的な効率が低下します。ほとんどのフィルタは、UPS 電力の約 1% を消費します。入力フィルタの設計では、常に有利な要因と不利な要因のバランスが取られます。

UPS システムの効率を可能な限り改善するために、UPS のエンジニアは最近、入力フィルターの消費電力を改善しました。フィルタ効率の向上は、UPS 設計への IGBT (Insulated Gate Transistor) 技術の適用に大きく依存します。IGBT インバーターの高効率により、UPS の再設計が行われました。入力フィルタは、有効電力のごく一部を吸収しながら、一部の電流高調波を吸収することができます。つまり、フィルター内の誘導要素と容量要素の比率が減少し、UPS の体積が減少し、効率が向上します。UPS分野のことは解決したように見えますが、古い問題に取って代わって、発電機との新しい問題の互換性が再び現れました。

2. 共振の問題。

コンデンサの自己励起の問題は、直列共振などの他の電気的条件によって悪化したり、マスクされたりする場合があります。発電機の誘導性リアクタンスのオーム値と入力フィルタの容量性リアクタンスのオーム値が近く、システムの抵抗値が小さい場合、発振が発生し、電圧が電力の定格値を超える可能性があります。システム。新しく設計された UPS システムは、基本的に 100% 容量性入力インピーダンスです。500kVA の UPS の静電容量は 150kvar で、力率はゼロに近い場合があります。シャント インダクタ、直列チョーク、および入力絶縁トランスは、UPS の従来のコンポーネントであり、これらのコンポーネントはすべて誘導性です。実際、それらとフィルタの静電容量により、UPS は全体として静電容量として動作し、UPS 内ですでにいくつかの振動が発生している可能性があります。UPSに接続された電力線の容量特性と相まって、システム全体の複雑さが大幅に増加し、通常のエンジニアの分析の範囲を超えています。

3. ディーゼル発電機セットと負荷。

ディーゼル発電機セットは、電圧レギュレーターに依存して出力電圧を制御します。電圧レギュレータは三相出力電圧を検出し、その平均値を必要な電圧値と比較します。レギュレータは、発電機内部の補助電源 (通常は主発電機と同軸の小型発電機) からエネルギーを取得し、DC 電力を発電機ロータの磁場励磁コイルに伝送します。コイル電流を増減させて回転磁界を制御します。 発電機ステータコイル 、または起電力EMFの大きさ。固定子コイルの磁束が発電機の出力電圧を決定します。

ディーゼル発電機セットの固定子コイルの内部抵抗は、誘導部分と抵抗部分を含む Z で表されます。回転子励磁コイルによって制御される発電機の起電力は、AC電圧源によってEで表されます。負荷が純粋に誘導性であると仮定すると、電流 I は電圧 U よりもベクトル図で正確に 90° の電気位相角だけ遅れます。負荷が純粋に抵抗性である場合、U と I のベクトルは一致するか、同相になります。実際、ほとんどの負荷は純粋な抵抗性と純粋な誘導性の間にあります。固定子コイルに流れる電流による電圧降下は、電圧ベクトル I×Z で表されます。これは実際には、I と同相の抵抗電圧降下と 90°進んだインダクタ電圧降下の 2 つの小さい電圧ベクトルの合計です。この場合、たまたま U と同相になります。起電力は、発電機の内部抵抗による電圧降下と出力電圧の和、つまりベクトル E=U とベクトル和に等しくなければならないためです。 I×Z。電圧レギュレータは、E を変更することで電圧 U を効果的に制御できます。

ここで、純粋な誘導性負荷の代わりに純粋な容量性負荷を使用した場合に発生器の内部条件がどうなるかを考えてみましょう。このときの電流は誘導負荷とは正反対です。電流 I は電圧ベクトル U より進み、内部抵抗電圧降下ベクトル I×Z も逆相になります。この場合、U と I×Z のベクトル和は U 未満です。

誘導性負荷と同じ起電力 E が容量性負荷でより高い発電機出力電圧 U を生成するため、電圧レギュレータは回転磁界を大幅に低減する必要があります。実際、電圧レギュレータには、出力電圧を完全に調整するのに十分な範囲がない場合があります。すべての発電機の回転子は一方向に連続的に励起され、永久磁場を含んでいます。電圧レギュレーターが完全に閉じていても、容量性負荷を充電して電圧を生成するのに十分な磁場がローターに残っています。この現象を「自励」といいます。自己励磁の結果は電圧調整器の過電圧またはシャットダウンであり、発電機の監視システムはそれを電圧調整器の故障 (すなわち「励磁の喪失」) と見なします。これらの条件のいずれかにより、ジェネレーターが停止します。発電機の出力に接続された負荷は、自動切り替えキャビネットのタイミングと設定に応じて、独立または並列になる場合があります。一部のアプリケーションでは、UPS システムは、停電時に発電機に接続される最初の負荷です。それ以外の場合は、UPS と機械負荷が同時に接続されます。機械的負荷には通常、始動用コンタクタがあり、停電後に再投入するには一定の時間がかかります。UPS の入力フィルタ コンデンサの誘導性モータ負荷を補償するのに遅延があります。UPS自体には「ソフトスタート」と呼ばれる期間があり、負荷をバッテリーから発電機に移して入力力率を高めます。ただし、UPS 入力フィルタはソフトスタート プロセスに参加しません。UPS の一部として UPS の入力端に接続されます。したがって、場合によっては、停電時に発電機の出力に最初に接続される主負荷が UPS の入力フィルタになります。それらは非常に容量性です（純粋に容量性である場合もあります）。

この問題の解決策は、明らかに力率補正を使用することです。これを実現するには、おおまかに次のように多くの方法があります。

1. UPS の前にモーター負荷が接続されるように、自動スイッチング キャビネットを設置します。一部のスイッチ キャビネットでは、この方法を実装できない場合があります。さらに、メンテナンス中に、プラント エンジニアは UPS と発電機を個別にデバッグする必要がある場合があります。

2. 通常は並列巻線リアクトルを使用して、容量性負荷を補償するために永久無効リアクタンスを追加し、EG または発電機出力並列ボードに接続します。これは非常に簡単に実現でき、コストも低く抑えられます。しかし、高負荷、低負荷に関わらず、リアクトルは常に電流を吸収しており、負荷力率に影響を与えています。また、UPS の数に関係なく、リアクトルの数は常に一定です。

3. 各 UPS に誘導リアクトルを取り付けて、UPS の容量性リアクタンスを補償します。低負荷の場合、コンタクタ（オプション）がリアクトルの入力を制御します。この原子炉の方法はより正確ですが、数が多く、設置と制御のコストが高くなります。

4. フィルタ コンデンサの前にコンタクタを取り付け、負荷が低い場合は切断します。コンタクタの時間は正確でなければならず、制御はより複雑であるため、工場でのみ取り付けることができます。

どの方法が最適かは、現場の状況や設備の性能によって異なります。

ディーゼル発電機について詳しく知りたい場合は、電子メール dingbo@dieselgeneratortech.com で Dingbo Power にご相談ください。いつでもご連絡いたします。