Dieselgeneratorset is gekoppeld aan UPS

Dit artikel analyseert en verklaart de impact van de UPS-ingangsvermogensfactor en het ingangsfilter op de stroomgenerator om de oorzaak van het probleem op te helderen en vervolgens een oplossing te vinden.

1. Coördinatie tussen dieselgeneratorset en UPS.

Fabrikanten en gebruikers van ononderbroken voedingssystemen hebben al lang de coördinatieproblemen tussen generatorsets en UPS opgemerkt, vooral de huidige harmonischen die worden gegenereerd door gelijkrichters worden gegenereerd op voedingssystemen zoals spanningsregelaars van generatorsets en synchronisatiecircuits van UPS.De nadelige effecten hiervan zijn zeer duidelijk.Daarom hebben de systeemingenieurs van UPS het ingangsfilter ontworpen en toegepast op de UPS, waardoor de huidige harmonischen in de UPS-toepassing met succes werden gecontroleerd.Deze filters spelen een sleutelrol in de compatibiliteit van UPS en generatorsets.

Vrijwel alle ingangsfilters gebruiken condensatoren en inductoren om de meest destructieve stroomharmonischen aan de UPS-ingang te absorberen.Het ontwerp van het ingangsfilter houdt rekening met het percentage van de maximaal mogelijke totale harmonische vervorming die inherent is aan het UPS-circuit en onder volledige belasting.Een ander voordeel van de meeste filters is het verbeteren van de ingangsvermogensfactor van de geladen UPS.Een ander gevolg van de toepassing van het ingangsfilter is echter dat de algehele efficiëntie van de UPS wordt verminderd.De meeste filters verbruiken ongeveer 1% van het UPS-vermogen.Het ontwerp van het ingangsfilter zoekt altijd een balans tussen gunstige en ongunstige factoren.

Om de efficiëntie van het UPS-systeem zoveel mogelijk te verbeteren, hebben UPS-technici onlangs verbeteringen aangebracht in het stroomverbruik van het ingangsfilter.De verbetering van de filterefficiëntie hangt grotendeels af van de toepassing van IGBT-technologie (Insulated Gate Transistor) op het UPS-ontwerp.Het hoge rendement van de IGBT-omvormer heeft geleid tot een herontwerp van de UPS.Het ingangsfilter kan een deel van de huidige harmonischen absorberen terwijl het een klein deel van het actieve vermogen absorbeert.Kortom, de verhouding van inductieve factoren tot capacitieve factoren in het filter wordt verminderd, het volume van de UPS wordt verminderd en de efficiëntie wordt verbeterd.Dingen op het gebied van UPS lijken te zijn opgelost, maar de compatibiliteit van het nieuwe probleem met de generator is weer verschenen, ter vervanging van het oude probleem.

2. Resonantieprobleem.

Het probleem van zelfexcitatie van condensatoren kan worden verergerd of gemaskeerd door andere elektrische omstandigheden, zoals serieresonantie.Wanneer de ohmse waarde van de inductieve reactantie van de generator en de ohmse waarde van de capacitieve reactantie van het ingangsfilter dicht bij elkaar liggen en de weerstandswaarde van het systeem klein is, zal oscillatie optreden en kan de spanning de nominale waarde van het vermogen overschrijden systeem.Het nieuw ontworpen UPS-systeem is in wezen 100% capacitieve ingangsimpedantie.Een UPS van 500 kVA heeft mogelijk een capaciteit van 150 kvar en een arbeidsfactor die bijna nul is.Shuntinductoren, seriespoelen en ingangsisolatietransformatoren zijn conventionele componenten van UPS, en deze componenten zijn allemaal inductief.In feite zorgen zij en de capaciteit van het filter samen ervoor dat de UPS zich als geheel als capacitief gedraagt, en er kunnen al enkele oscillaties in de UPS zijn.In combinatie met de capacitieve eigenschappen van de stroomkabels die op de UPS zijn aangesloten, wordt de complexiteit van het hele systeem enorm vergroot, buiten het bereik van de analyse van gewone ingenieurs.

3. Dieselgeneratorset en belasting.

Dieselgeneratorsets vertrouwen op een spanningsregelaar om de uitgangsspanning te regelen.De spanningsregelaar detecteert de driefasige uitgangsspanning en vergelijkt de gemiddelde waarde met de vereiste spanningswaarde.De regelaar haalt energie uit de hulpstroombron in de generator, meestal een kleine generator die coaxiaal is met de hoofdgenerator, en zendt gelijkstroom naar de magnetische veldexcitatiespoel van de generatorrotor.De spoelstroom stijgt of daalt om het roterende magnetische veld van de te regelen generator stator spoel: , of de grootte van de elektromotorische kracht EMF.De magnetische flux van de statorspoel bepaalt de uitgangsspanning van de generator.

De interne weerstand van de statorspoel van een dieselgeneratorset wordt weergegeven door Z, inclusief inductieve en resistieve delen;de elektromotorische kracht van de generator die wordt bestuurd door de rotorbekrachtigingsspoel wordt weergegeven door E door een wisselspanningsbron.Ervan uitgaande dat de belasting puur inductief is, loopt de stroom I achter op de spanning U met een elektrische fasehoek van precies 90 ° in het vectordiagram.Als de belasting zuiver resistief is, zullen de vectoren van U en I samenvallen of in fase zijn.In feite zijn de meeste belastingen tussen puur resistief en puur inductief.De spanningsval veroorzaakt door de stroom die door de statorspoel gaat, wordt weergegeven door de spanningsvector I × Z.Het is eigenlijk de som van twee kleinere spanningsvectoren, de weerstandsspanningsval in fase met I en de inductorspanningsval 90 ° vooruit.In dit geval is het toevallig in fase met U. Omdat de elektromotorische kracht gelijk moet zijn aan de som van de spanningsval van de interne weerstand van de generator en de uitgangsspanning, dat wil zeggen, de vectorsom van de vector E=U en I×Z.De spanningsregelaar kan de spanning U effectief regelen door E te veranderen.

Overweeg nu wat er gebeurt met de interne omstandigheden van de generator wanneer een puur capacitieve belasting wordt gebruikt in plaats van een puur inductieve belasting.De stroom op dit moment is precies het tegenovergestelde van de inductieve belasting.De stroom I leidt nu de spanningsvector U en de interne weerstandsspanningsvalvector I × Z bevindt zich ook in de tegenovergestelde fase.Dan is de vectorsom van U en I×Z kleiner dan U.

Aangezien dezelfde elektromotorische kracht E als in de inductieve belasting een hogere generatoruitgangsspanning U in de capacitieve belasting produceert, moet de spanningsregelaar het roterende magnetische veld aanzienlijk verminderen.In feite heeft de spanningsregelaar mogelijk niet voldoende bereik om de uitgangsspanning volledig te regelen.De rotoren van alle generatoren worden continu in één richting geëxciteerd en bevatten een permanent magnetisch veld.Zelfs als de spanningsregelaar volledig gesloten is, heeft de rotor nog voldoende magnetisch veld om de capacitieve belasting op te laden en spanning te genereren.Dit fenomeen wordt "zelfexcitatie" genoemd.Het resultaat van zelfexcitatie is overspanning of uitschakeling van de spanningsregelaar, en het bewakingssysteem van de generator beschouwt dit als een storing van de spanningsregelaar (dwz "verlies van bekrachtiging").Elk van deze omstandigheden zorgt ervoor dat de generator stopt.De belasting aangesloten op de uitgang van de generator kan onafhankelijk of parallel zijn, afhankelijk van de timing en instelling van de automatische schakelkast.In sommige toepassingen is het UPS-systeem de eerste belasting die tijdens een stroomstoring op de generator is aangesloten.In andere gevallen zijn UPS en mechanische belasting tegelijkertijd aangesloten.De mechanische belasting heeft meestal een startschakelaar en het duurt een bepaalde tijd om weer te sluiten na een stroomstoring.Er is een vertraging bij het compenseren van de inductieve motorbelasting van de UPS-ingangsfiltercondensator.De UPS zelf heeft een tijdsperiode die "soft start" wordt genoemd, die de belasting van de batterij naar de generator verschuift om de ingangsvermogensfactor te verhogen.UPS-ingangsfilters nemen echter niet deel aan het softstartproces.Ze zijn aangesloten op de ingang van de UPS als onderdeel van de UPS.Daarom is in sommige gevallen de hoofdbelasting die tijdens een stroomstoring het eerst op de uitgang van de generator wordt aangesloten, het ingangsfilter van de UPS.Ze zijn zeer capacitief (soms puur capacitief).

De oplossing voor dit probleem is uiteraard het gebruik van correctie van de arbeidsfactor.Er zijn veel manieren om dit te bereiken, ongeveer als volgt:

1. Installeer een automatische schakelkast om de motorbelasting vóór de UPS te laten aansluiten.Sommige schakelkasten kunnen deze methode mogelijk niet implementeren.Bovendien moeten fabrieksingenieurs tijdens onderhoud mogelijk de UPS en generatoren afzonderlijk debuggen.

2. Voeg een permanente reactieve reactantie toe om de capacitieve belasting te compenseren, meestal met behulp van een parallelle wikkelreactor, aangesloten op de parallelle kaart van de EG of generatoruitgang.Dit is zeer eenvoudig te realiseren en de kosten zijn laag.Maar ongeacht bij hoge of lage belasting, de reactor absorbeert altijd stroom en beïnvloedt de belastingsfactor.En ongeacht het aantal UPS'en, het aantal reactoren ligt altijd vast.

3. Installeer een inductieve reactor in elke UPS om de capacitieve reactantie van de UPS net te compenseren.Bij lage belasting regelt de contactor (optioneel) de ingang van de reactor.Deze reactormethode is nauwkeuriger, maar het aantal is groot en de installatie- en controlekosten zijn hoog.

4. Installeer een contactor voor de filtercondensator en ontkoppel deze wanneer de belasting laag is.Aangezien de tijd van de contactor nauwkeurig moet zijn en de besturing ingewikkelder is, kan deze alleen in de fabriek worden geïnstalleerd.

Welke methode het beste is, hangt af van de situatie ter plaatse en de prestaties van de apparatuur.

Als u meer wilt weten over dieselgeneratoren, neem dan contact op met Dingbo Power via e-mail dingbo@dieselgeneratortech.com, en wij staan ​​altijd voor u klaar.