Setul generator diesel este asortat cu UPS

Acest articol analizează și explică impactul factorului de putere de intrare UPS și al filtrului de intrare asupra generator electric pentru a clarifica cauza problemei și apoi a găsi o soluție.

1. Coordonarea între grupul generator diesel și UPS.

Producătorii și utilizatorii de sisteme de alimentare neîntreruptibilă au observat de mult problemele de coordonare dintre grupurile electrogene și UPS, în special armonicile de curent generate de redresoare sunt generate pe sistemele de alimentare precum regulatoarele de tensiune ale grupurilor electrogene și circuitele de sincronizare ale UPS-urilor.Efectele adverse ale acestui lucru sunt foarte evidente.Prin urmare, inginerii de sistem UPS au proiectat filtrul de intrare și l-au aplicat la UPS, controlând cu succes armonicile curente din aplicația UPS.Aceste filtre joacă un rol cheie în compatibilitatea UPS-urilor și a grupurilor electrogene.

Practic, toate filtrele de intrare folosesc condensatoare și inductori pentru a absorbi cele mai distructive armonici de curent la intrarea UPS.Designul filtrului de intrare ia în considerare procentul de distorsiune armonică totală maximă posibilă inerentă circuitului UPS și în sarcină maximă.Un alt avantaj al majorității filtrelor este îmbunătățirea factorului de putere de intrare al UPS-ului încărcat.Cu toate acestea, o altă consecință a aplicării filtrului de intrare este reducerea eficienței generale a UPS-ului.Majoritatea filtrelor consumă aproximativ 1% din puterea UPS-ului.Designul filtrului de intrare caută întotdeauna un echilibru între factorii favorabili și nefavorabili.

Pentru a îmbunătăți cât mai mult eficiența sistemului UPS, inginerii UPS au adus recent îmbunătățiri în consumul de energie al filtrului de intrare.Îmbunătățirea eficienței filtrului depinde în mare măsură de aplicarea tehnologiei IGBT (Insulated Gate Transistor) la proiectarea UPS-ului.Eficiența ridicată a invertorului IGBT a condus la o reproiectare a UPS-ului.Filtrul de intrare poate absorbi unele armonici de curent în timp ce absoarbe o mică parte din puterea activă.Pe scurt, raportul dintre factorii inductivi și factorii capacitivi din filtru este redus, volumul UPS-ului este redus și eficiența este îmbunătățită.Lucrurile din domeniul UPS par sa se fi rezolvat, dar compatibilitatea noii probleme cu generatorul a aparut din nou, inlocuind vechea problema.

2. Problemă de rezonanță.

Problema autoexcitarii condensatorului poate fi agravată sau mascată de alte condiții electrice, cum ar fi rezonanța în serie.Când valoarea ohmică a reactanței inductive a generatorului și valoarea ohmică a reactanței capacitive a filtrului de intrare sunt apropiate una de cealaltă, iar valoarea rezistenței sistemului este mică, va apărea oscilație, iar tensiunea poate depăși valoarea nominală a puterii. sistem.Noul sistem UPS este în esență o impedanță de intrare capacitivă de 100%.Un UPS de 500 kVA poate avea o capacitate de 150 kvar și un factor de putere aproape de zero.Inductoarele de derivație, bobinele de serie și transformatoarele de izolare de intrare sunt componente convenționale ale UPS-ului, iar aceste componente sunt toate inductive.De fapt, ele și capacitatea filtrului împreună fac ca UPS-ul să se comporte ca un întreg și este posibil să existe deja unele oscilații în interiorul UPS-ului.Cuplat cu caracteristicile capacitive ale liniilor de alimentare conectate la UPS, complexitatea întregului sistem este mult crescută, dincolo de sfera analizei inginerilor obișnuiți.

3. Grup electrogen diesel și sarcină.

Seturile de generatoare diesel se bazează pe un regulator de tensiune pentru a controla tensiunea de ieșire.Regulatorul de tensiune detectează tensiunea de ieșire trifazată și compară valoarea medie a acesteia cu valoarea tensiunii necesare.Regulatorul obține energie de la sursa de alimentare auxiliară din interiorul generatorului, de obicei un mic generator coaxial cu generatorul principal și transmite curent continuu bobinei de excitare a câmpului magnetic a rotorului generatorului.Curentul bobinei crește sau scade pentru a controla câmpul magnetic rotativ al bobina statorului generatorului , sau dimensiunea forței electromotoare EMF.Fluxul magnetic al bobinei statorului determină tensiunea de ieșire a generatorului.

Rezistența internă a bobinei statorice a unui grup electrogen diesel este reprezentată de Z, incluzând părțile inductive și rezistive;forța electromotoare a generatorului controlată de bobina de excitație a rotorului este reprezentată de E printr-o sursă de tensiune alternativă.Presupunând că sarcina este pur inductivă, curentul I întârzie tensiunea U cu exact 90° unghiul de fază electrică în diagrama vectorială.Dacă sarcina este pur rezistivă, vectorii lui U și I vor coincide sau vor fi în fază.De fapt, majoritatea sarcinilor sunt între pur rezistiv și pur inductiv.Căderea de tensiune cauzată de curentul care trece prin bobina statorului este reprezentată de vectorul de tensiune I×Z.Este de fapt suma a doi vectori de tensiune mai mici, scăderea tensiunii de rezistență în fază cu I și scăderea tensiunii la inductor cu 90° înainte.În acest caz, se întâmplă să fie în fază cu U. Deoarece forța electromotoare trebuie să fie egală cu suma căderii de tensiune a rezistenței interne a generatorului și a tensiunii de ieșire, adică suma vectorială a vectorului E=U și I×Z.Regulatorul de tensiune poate controla eficient tensiunea U prin schimbarea E.

Acum luați în considerare ce se întâmplă cu condițiile interne ale generatorului atunci când este utilizată o sarcină pur capacitivă în loc de o sarcină pur inductivă.Curentul în acest moment este exact opusul sarcinii inductive.Curentul I conduce acum vectorul de tensiune U, iar vectorul căderii de tensiune de rezistență internă I×Z este, de asemenea, în faza opusă.Atunci suma vectorială a lui U și I×Z este mai mică decât U.

Deoarece aceeași forță electromotoare E ca și în sarcina inductivă produce o tensiune de ieșire U mai mare a generatorului în sarcina capacitivă, regulatorul de tensiune trebuie să reducă semnificativ câmpul magnetic rotativ.De fapt, este posibil ca regulatorul de tensiune să nu aibă suficientă gamă pentru a regla complet tensiunea de ieșire.Rotoarele tuturor generatoarelor sunt excitate continuu într-o direcție și conțin un câmp magnetic permanent.Chiar dacă regulatorul de tensiune este complet închis, rotorul are încă suficient câmp magnetic pentru a încărca sarcina capacitivă și a genera tensiune.Acest fenomen se numește „autoexcitare”.Rezultatul autoexcitarii este supratensiunea sau oprirea regulatorului de tensiune, iar sistemul de monitorizare al generatorului consideră că este o defecțiune a regulatorului de tensiune (adică „pierderea excitației”).Oricare dintre aceste condiții va determina oprirea generatorului.Sarcina conectată la ieșirea generatorului poate fi independentă sau paralelă, în funcție de sincronizarea și setarea dulapului de comutare automată.În unele aplicații, sistemul UPS este prima sarcină conectată la generator în timpul unei căderi de curent.În alte cazuri, UPS-ul și sarcina mecanică sunt conectate în același timp.Sarcina mecanică are de obicei un contactor de pornire și este nevoie de un anumit timp pentru a se reînchide după o întrerupere de curent.Există o întârziere în compensarea sarcinii motorului inductiv a condensatorului filtrului de intrare UPS.UPS-ul în sine are o perioadă de timp numită „pornire soft”, care transferă sarcina de la baterie la generator pentru a-și crește factorul de putere de intrare.Cu toate acestea, filtrele de intrare UPS nu participă la procesul de pornire progresivă.Acestea sunt conectate la capătul de intrare al UPS-ului ca parte a UPS-ului.Prin urmare, în unele cazuri, sarcina principală conectată pentru prima dată la ieșirea generatorului în timpul unei căderi de curent este filtrul de intrare al UPS-ului.Sunt foarte capacitivi (uneori pur capacitivi).

Soluția la această problemă este, evident, folosirea corecției factorului de putere.Există multe modalități de a realiza acest lucru, aproximativ după cum urmează:

1. Instalați un dulap de comutare automată pentru a conecta sarcina motorului înaintea UPS-ului.Este posibil ca unele dulapuri de comutare să nu poată implementa această metodă.În plus, în timpul întreținerii, inginerii din fabrică ar putea avea nevoie să depaneze separat UPS-urile și generatoarele.

2. Adăugați o reactanță reactivă permanentă pentru a compensa sarcina capacitivă, de obicei folosind un reactor de înfășurare paralelă, conectat la placa paralelă de ieșire EG sau generator.Acest lucru este foarte ușor de realizat, iar costul este scăzut.Dar indiferent de sarcină mare sau de sarcină mică, reactorul absoarbe întotdeauna curent și afectează factorul de putere de sarcină.Și indiferent de numărul de UPS, numărul de reactoare este întotdeauna fix.

3. Instalați un reactor inductiv în fiecare UPS pentru a compensa doar reactanța capacitivă a UPS-ului.În cazul sarcinii reduse, contactorul (opțional) controlează intrarea reactorului.Această metodă de reactor este mai precisă, dar numărul este mare și costul de instalare și control este mare.

4. Instalați un contactor în fața condensatorului filtrului și deconectați-l când sarcina este scăzută.Deoarece timpul contactorului trebuie să fie precis și controlul este mai complicat, acesta poate fi instalat doar în fabrică.

Ce metodă este cea mai bună depinde de situația de pe șantier și de performanța echipamentului.

Dacă doriți să aflați mai multe despre generatoarele diesel, vă rugăm să consultați Dingbo Power prin e-mail dingbo@dieselgeneratortech.com și vă vom fi la dispoziție în orice moment.