Dieselgeneratorsett er matchet med UPS

Denne artikkelen analyserer og forklarer virkningen av UPS-inngangseffektfaktor og inngangsfilter på strømgenerator for å avklare årsaken til problemet, og deretter finne en løsning.

1. Koordinering mellom dieselgeneratorsett og UPS.

Produsenter og brukere av avbruddsfri strømforsyningssystemer har lenge lagt merke til koordinasjonsproblemene mellom generatorsett og UPS, spesielt de strømharmoniske generert av likerettere genereres på strømforsyningssystemer som spenningsregulatorer til generatorsett og synkroniseringskretser til UPS.De negative effektene av dette er veldig åpenbare.Derfor designet UPS-systemingeniører inngangsfilteret og brukte det på UPS-en, og kontrollerte de gjeldende harmoniske i UPS-applikasjonen.Disse filtrene spiller en nøkkelrolle i kompatibiliteten til UPS og generatorsett.

Så godt som alle inngangsfiltre bruker kondensatorer og induktorer for å absorbere de mest ødeleggende strømovertonene ved UPS-inngangen.Utformingen av inngangsfilteret tar hensyn til prosentandelen av maksimalt mulig total harmonisk forvrengning som er iboende i UPS-kretsen og under full belastning.En annen fordel med de fleste filtre er å forbedre inngangseffektfaktoren til den belastede UPS-en.En annen konsekvens av bruken av inngangsfilteret er imidlertid å redusere den totale effektiviteten til UPS-en.De fleste filtre bruker omtrent 1 % av UPS-strømmen.Utformingen av inngangsfilteret søker alltid en balanse mellom gunstige og ugunstige faktorer.

For å forbedre effektiviteten til UPS-systemet så mye som mulig, har UPS-ingeniører nylig gjort forbedringer i strømforbruket til inngangsfilteret.Forbedringen av filtereffektiviteten avhenger i stor grad av bruken av IGBT-teknologi (Insulated Gate Transistor) på UPS-design.Den høye effektiviteten til IGBT-omformeren har ført til en redesign av UPS-en.Inngangsfilteret kan absorbere noen strømharmoniske samtidig som det absorberer en liten del av den aktive effekten.Kort sagt, forholdet mellom induktive faktorer og kapasitive faktorer i filteret reduseres, volumet til UPS-en reduseres og effektiviteten forbedres.Ting i UPS-feltet ser ut til å ha blitt løst, men kompatibiliteten til det nye problemet med generatoren har dukket opp igjen, og erstattet det gamle problemet.

2. Resonansproblem.

Problemet med selveksitering av kondensatorer kan forverres eller maskeres av andre elektriske forhold, for eksempel serieresonans.Når den ohmske verdien av generatorens induktive reaktans og den ohmske verdien av inngangsfilterets kapasitive reaktans er nær hverandre, og motstandsverdien til systemet er liten, vil det oppstå oscillasjon, og spenningen kan overstige den nominelle verdien av kraften. system.Det nydesignede UPS-systemet er i hovedsak 100 % kapasitiv inngangsimpedans.En 500kVA UPS kan ha en kapasitans på 150kvar og en effektfaktor nær null.Shuntinduktorer, seriedrosler og inngangsisolasjonstransformatorer er konvensjonelle komponenter i UPS, og disse komponentene er alle induktive.Faktisk gjør de og kapasitansen til filteret sammen at UPS-en oppfører seg like kapasitiv som en helhet, og det kan allerede være noen svingninger inne i UPS-en.Sammen med de kapasitive egenskapene til kraftledningene koblet til UPS-en, økes kompleksiteten til hele systemet kraftig, utover omfanget av analysen til vanlige ingeniører.

3. Dieselgeneratorsett og last.

Dieselgeneratorsett er avhengig av en spenningsregulator for å kontrollere utgangsspenningen.Spenningsregulatoren oppdager den trefasede utgangsspenningen og sammenligner dens gjennomsnittsverdi med den nødvendige spenningsverdien.Regulatoren henter energi fra hjelpestrømkilden inne i generatoren, vanligvis en liten generator koaksial med hovedgeneratoren, og overfører likestrøm til magnetfelteksitasjonsspolen til generatorrotoren.Spolestrømmen stiger eller faller for å kontrollere det roterende magnetfeltet til generator statorspole , eller størrelsen på den elektromotoriske kraften EMF.Den magnetiske fluksen til statorspolen bestemmer utgangsspenningen til generatoren.

Den indre motstanden til statorspolen til et dieselgeneratorsett er representert av Z, inkludert induktive og resistive deler;den elektromotoriske kraften til generatoren kontrollert av rotoreksitasjonsspolen er representert av E av en AC-spenningskilde.Forutsatt at belastningen er rent induktiv, ligger strømmen I etter spenningen U med nøyaktig 90° elektrisk fasevinkel i vektordiagrammet.Hvis belastningen er rent resistiv, vil vektorene til U og I falle sammen eller være i fase.Faktisk er de fleste belastninger mellom rent resistive og rent induktive.Spenningsfallet forårsaket av strømmen som går gjennom statorspolen er representert av spenningsvektoren I×Z.Det er faktisk summen av to mindre spenningsvektorer, motstandsspenningsfallet i fase med I og induktorspenningsfallet 90° foran.I dette tilfellet er det tilfeldigvis i fase med U. Fordi den elektromotoriske kraften må være lik summen av spenningsfallet til generatorens indre motstand og utgangsspenningen, det vil si vektorsummen av vektoren E=U og I×Z.Spenningsregulatoren kan effektivt kontrollere spenningen U ved å endre E.

Vurder nå hva som skjer med de interne forholdene til generatoren når en rent kapasitiv belastning brukes i stedet for en rent induktiv belastning.Strømmen på dette tidspunktet er akkurat det motsatte av den induktive belastningen.Strømmen I leder nå spenningsvektoren U, og den interne motstandsspenningsfallvektoren I×Z er også i motsatt fase.Da er vektorsummen av U og I×Z mindre enn U.

Siden den samme elektromotoriske kraften E som i den induktive lasten gir en høyere generatorutgangsspenning U i den kapasitive lasten, må spenningsregulatoren redusere det roterende magnetfeltet betydelig.Faktisk kan det hende at spenningsregulatoren ikke har nok rekkevidde til å regulere utgangsspenningen fullt ut.Rotorene til alle generatorer er kontinuerlig begeistret i én retning og inneholder et permanent magnetfelt.Selv om spenningsregulatoren er helt lukket, har rotoren fortsatt nok magnetfelt til å lade den kapasitive lasten og generere spenning.Dette fenomenet kalles "selv-eksitasjon".Resultatet av selveksitering er overspenning eller avstengning av spenningsregulatoren, og generatorens overvåkingssystem anser det som en feil i spenningsregulatoren (dvs. "tap av eksitasjon").Hver av disse forholdene vil føre til at generatoren stopper.Lasten koblet til utgangen til generatoren kan være uavhengig eller parallell, avhengig av tidspunktet og innstillingen til det automatiske koblingsskapet.I noen applikasjoner er UPS-systemet den første belastningen som er koblet til generatoren under et strømbrudd.I andre tilfeller kobles UPS og mekanisk belastning til samtidig.Den mekaniske lasten har vanligvis en startkontaktor, og det tar en viss tid å lukke igjen etter et strømbrudd.Det er en forsinkelse i å kompensere den induktive motorbelastningen til UPS-inngangsfilterkondensatoren.Selve UPS-en har en tidsperiode som kalles "myk start", som flytter belastningen fra batteriet til generatoren for å øke dens effektfaktor.UPS-inngangsfiltre deltar imidlertid ikke i mykstartprosessen.De er koblet til inngangsenden på UPS-en som en del av UPS-en.Derfor, i noen tilfeller, er hovedbelastningen først koblet til utgangen på generatoren under et strømbrudd inngangsfilteret til UPS-en.De er svært kapasitive (noen ganger rent kapasitive).

Løsningen på dette problemet er åpenbart å bruke effektfaktorkorreksjon.Det er mange måter å oppnå dette på, omtrent som følger:

1. Installer et automatisk koblingsskap for å koble motorbelastningen til før UPS-en.Noen koblingsskap kan kanskje ikke implementere denne metoden.I tillegg, under vedlikehold, kan det hende at anleggsingeniører må feilsøke UPS og generatorer separat.

2. Legg til en permanent reaktiv reaktans for å kompensere den kapasitive belastningen, vanligvis ved hjelp av en parallellviklingsreaktor, koblet til EG eller generatorens utgangsparallellkort.Dette er veldig enkelt å oppnå, og kostnadene er lave.Men uansett i høy belastning eller lav belastning, absorberer reaktoren alltid strøm og påvirker belastningseffektfaktoren.Og uavhengig av antall UPS, er antallet reaktorer alltid fast.

3. Installer en induktiv reaktor i hver UPS for å bare kompensere for den kapasitive reaktansen til UPSen.Ved lav belastning styrer kontaktoren (valgfritt) inngangen til reaktoren.Denne reaktormetoden er mer nøyaktig, men antallet er stort og kostnadene for installasjon og kontroll er høye.

4. Installer en kontaktor foran filterkondensatoren og koble den fra når belastningen er lav.Siden tidspunktet for kontaktoren må være nøyaktig og kontrollen er mer komplisert, kan den bare installeres på fabrikken.

Hvilken metode som er best avhenger av situasjonen på stedet og ytelsen til utstyret.

Hvis du vil vite mer om dieselgeneratorer, velkommen til å konsultere Dingbo Power på e-post dingbo@dieselgeneratortech.com, så vil vi stå til tjeneste når som helst.