Zestaw generatora diesla jest dopasowany do UPS

W tym artykule przeanalizowano i wyjaśniono wpływ współczynnika mocy wejściowej zasilacza UPS i filtra wejściowego na generator prądu w celu wyjaśnienia przyczyny problemu, a następnie znalezienia rozwiązania.

1. Koordynacja pomiędzy agregatem prądotwórczym diesla a UPS.

Producenci i użytkownicy systemów zasilania gwarantowanego od dawna zauważają problemy z koordynacją pomiędzy agregatami prądotwórczymi a UPS, zwłaszcza harmoniczne prądu generowane przez prostowniki generowane są w układach zasilania takich jak regulatory napięcia agregatów prądotwórczych i obwody synchronizacji UPS.Negatywne skutki tego są bardzo oczywiste.Dlatego inżynierowie systemów UPS zaprojektowali filtr wejściowy i zastosowali go w UPS, skutecznie kontrolując harmoniczne prądu w aplikacji UPS.Filtry te odgrywają kluczową rolę w kompatybilności UPS i agregatów prądotwórczych.

Praktycznie wszystkie filtry wejściowe wykorzystują kondensatory i cewki indukcyjne do pochłaniania najbardziej niszczących harmonicznych prądu na wejściu UPS.Konstrukcja filtra wejściowego uwzględnia procent maksymalnego możliwego całkowitego zniekształcenia harmonicznego nieodłącznie związanego z obwodem UPS i przy pełnym obciążeniu.Kolejną zaletą większości filtrów jest poprawa współczynnika mocy wejściowej obciążonego zasilacza UPS.Jednak inną konsekwencją zastosowania filtra wejściowego jest zmniejszenie ogólnej sprawności zasilacza UPS.Większość filtrów zużywa około 1% mocy UPS.Konstrukcja filtra wejściowego zawsze poszukuje równowagi pomiędzy korzystnymi i niekorzystnymi czynnikami.

Aby maksymalnie zwiększyć wydajność systemu UPS, inżynierowie UPS wprowadzili ostatnio ulepszenia w poborze mocy przez filtr wejściowy.Poprawa wydajności filtra w dużej mierze zależy od zastosowania technologii IGBT (Insulated Gate Transistor) w konstrukcji UPS.Wysoka sprawność falownika IGBT doprowadziła do przeprojektowania zasilacza UPS.Filtr wejściowy może pochłaniać niektóre harmoniczne prądu, jednocześnie pochłaniając niewielką część mocy czynnej.Krótko mówiąc, zmniejsza się stosunek czynników indukcyjnych do pojemnościowych w filtrze, zmniejsza się objętość zasilacza UPS i poprawia się wydajność.Wydaje się, że sprawy w dziedzinie UPS zostały rozwiązane, ale kompatybilność nowego problemu z generatorem pojawiła się ponownie, zastępując stary problem.

2. Problem rezonansu.

Problem samowzbudzenia kondensatora może być spotęgowany lub maskowany przez inne warunki elektryczne, takie jak rezonans szeregowy.Gdy wartość omowa reaktancji indukcyjnej generatora i wartość oporowa reaktancji pojemnościowej filtra wejściowego są blisko siebie, a wartość rezystancji układu jest mała, wystąpią oscylacje, a napięcie może przekroczyć znamionową wartość mocy system.Nowo zaprojektowany system UPS ma zasadniczo 100% pojemnościową impedancję wejściową.UPS 500kVA może mieć pojemność 150kvar i współczynnik mocy bliski zeru.Cewki bocznikujące, dławiki szeregowe i transformatory izolujące wejściowe są konwencjonalnymi elementami zasilacza UPS, a wszystkie te elementy są indukcyjne.W rzeczywistości one i pojemność filtra razem sprawiają, że UPS zachowuje się tak samo pojemnościowo jako całość, a wewnątrz UPS mogą już występować pewne oscylacje.W połączeniu z charakterystyką pojemnościową linii zasilających podłączonych do UPS, złożoność całego systemu znacznie wzrasta, wykraczając poza zakres analizy zwykłych inżynierów.

3. Agregat prądotwórczy i obciążenie.

Agregaty prądotwórcze diesla opierają się na regulatorze napięcia do sterowania napięciem wyjściowym.Regulator napięcia wykrywa trójfazowe napięcie wyjściowe i porównuje jego średnią wartość z wymaganą wartością napięcia.Regulator pozyskuje energię z pomocniczego źródła zasilania wewnątrz generatora, zwykle małego generatora współosiowego z generatorem głównym i przekazuje prąd stały do ​​cewki wzbudzenia pola magnetycznego wirnika generatora.Prąd cewki wzrasta lub spada, aby kontrolować wirujące pole magnetyczne cewka stojana generatora lub wielkość siły elektromotorycznej EMF.Strumień magnetyczny cewki stojana określa napięcie wyjściowe generatora.

Wewnętrzna rezystancja cewki stojana agregatu prądotwórczego z silnikiem wysokoprężnym jest reprezentowana przez Z, w tym części indukcyjne i rezystancyjne;siła elektromotoryczna generatora sterowana przez cewkę wzbudzenia wirnika jest reprezentowana przez E przez źródło napięcia przemiennego.Zakładając, że obciążenie jest czysto indukcyjne, prąd I jest opóźniony względem napięcia U o dokładnie 90° elektryczny kąt fazowy na wykresie wektorowym.Jeśli obciążenie jest czysto rezystancyjne, wektory U i ja będą się pokrywać lub będą w fazie.W rzeczywistości większość obciążeń ma charakter czysto rezystancyjny i czysto indukcyjny.Spadek napięcia spowodowany przepływem prądu przez cewkę stojana jest reprezentowany przez wektor napięcia I×Z.W rzeczywistości jest to suma dwóch mniejszych wektorów napięcia, spadku napięcia rezystancji w fazie z I i spadku napięcia cewki indukcyjnej o 90° do przodu.W tym przypadku bywa w fazie z U. Ponieważ siła elektromotoryczna musi być równa sumie spadku napięcia rezystancji wewnętrznej generatora i napięcia wyjściowego, czyli sumy wektorowej wektora E=U i I×Z.Regulator napięcia może skutecznie kontrolować napięcie U poprzez zmianę E.

Rozważmy teraz, co dzieje się z warunkami wewnętrznymi generatora, gdy zamiast obciążenia czysto indukcyjnego używane jest obciążenie czysto pojemnościowe.Prąd w tym czasie jest przeciwieństwem obciążenia indukcyjnego.Prąd I prowadzi teraz wektor napięcia U, a wektor spadku napięcia rezystancji wewnętrznej I×Z jest również w przeciwnej fazie.Wtedy suma wektorowa U i I×Z jest mniejsza niż U.

Ponieważ ta sama siła elektromotoryczna E jak w obciążeniu indukcyjnym wytwarza wyższe napięcie wyjściowe generatora U w obciążeniu pojemnościowym, regulator napięcia musi znacznie zmniejszyć wirujące pole magnetyczne.W rzeczywistości regulator napięcia może nie mieć wystarczającego zasięgu, aby w pełni regulować napięcie wyjściowe.Wirniki wszystkich generatorów są stale wzbudzane w jednym kierunku i zawierają stałe pole magnetyczne.Nawet jeśli regulator napięcia jest całkowicie zamknięty, wirnik nadal ma wystarczające pole magnetyczne, aby naładować obciążenie pojemnościowe i wygenerować napięcie.Zjawisko to nazywa się „samowzbudzeniem”.Skutkiem samowzbudzenia jest przepięcie lub wyłączenie regulatora napięcia, a system monitorowania generatora traktuje to jako awarię regulatora napięcia (tj. „utratę wzbudzenia”).Każdy z tych warunków spowoduje zatrzymanie generatora.Obciążenie podłączone do wyjścia generatora może być niezależne lub równoległe, w zależności od czasu i ustawienia automatycznej szafy rozdzielczej.W niektórych zastosowaniach system UPS jest pierwszym obciążeniem podłączonym do generatora podczas awarii zasilania.W innych przypadkach UPS i obciążenie mechaniczne są podłączone jednocześnie.Obciążenie mechaniczne ma zwykle stycznik rozruchowy, a ponowne zamknięcie po awarii zasilania zajmuje pewien czas.Występuje opóźnienie w kompensowaniu obciążenia indukcyjnego silnika kondensatora filtra wejściowego zasilacza UPS.Sam UPS ma czas zwany „miękkim startem”, który przenosi obciążenie z akumulatora do generatora, aby zwiększyć jego współczynnik mocy wejściowej.Filtry wejściowe zasilacza UPS nie biorą jednak udziału w procesie miękkiego startu.Są one podłączone do wejścia zasilacza UPS jako część zasilacza UPS.Dlatego w niektórych przypadkach głównym odbiorem podłączonym do wyjścia generatora podczas awarii zasilania jest filtr wejściowy UPS.Są wysoce pojemnościowe (czasem czysto pojemnościowe).

Rozwiązaniem tego problemu jest oczywiście zastosowanie korekcji współczynnika mocy.Można to osiągnąć na wiele sposobów, mniej więcej w następujący sposób:

1. Zainstalować automatyczną szafę rozdzielczą, aby obciążenie silnika było podłączone przed UPS.Niektóre szafy rozdzielcze mogą nie być w stanie wdrożyć tej metody.Ponadto podczas konserwacji inżynierowie zakładu mogą potrzebować oddzielnego debugowania zasilaczy UPS i generatorów.

2. Dodaj trwałą reaktancję reaktywną, aby skompensować obciążenie pojemnościowe, zwykle przy użyciu reaktora z uzwojeniem równoległym, podłączonego do równoległej płyty wyjściowej EG lub generatora.Jest to bardzo łatwe do osiągnięcia, a koszt jest niski.Ale bez względu na duże lub niskie obciążenie, dławik zawsze pochłania prąd i wpływa na współczynnik mocy obciążenia.I niezależnie od liczby UPS, liczba dławików jest zawsze stała.

3. Zainstaluj dławik indukcyjny w każdym UPS, aby skompensować reaktancję pojemnościową UPS.W przypadku niskiego obciążenia stycznik (opcja) steruje wejściem reaktora.Ta metoda reaktora jest bardziej dokładna, ale liczba jest duża, a koszt instalacji i kontroli wysoki.

4. Zainstaluj stycznik przed kondensatorem filtra i odłącz go, gdy obciążenie jest niskie.Ponieważ czas stycznika musi być precyzyjny, a sterowanie bardziej skomplikowane, można go zainstalować tylko w fabryce.

Wybór najlepszej metody zależy od sytuacji na miejscu i wydajności sprzętu.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o generatorach diesla, zapraszamy do kontaktu z Dingbo Power przez e-mail dingbo@dieselgeneratortech.com, a my będziemy do Twojej dyspozycji w każdej chwili.