Дизель-генераторная установка сочетается с ИБП

В этой статье анализируется и объясняется влияние входного коэффициента мощности ИБП и входного фильтра на генератор энергии для выяснения причины проблемы, а затем найти решение.

1. Координация между дизель-генераторной установкой и ИБП.

Производители и пользователи систем бесперебойного питания уже давно заметили проблемы координации между генераторными установками и ИБП, особенно гармоники тока, генерируемые выпрямителями, генерируются в системах электроснабжения, таких как регуляторы напряжения генераторных установок и цепи синхронизации ИБП.Неблагоприятные последствия этого очень очевидны.Поэтому системные инженеры ИБП разработали входной фильтр и применили его к ИБП, успешно контролируя гармоники тока в приложении ИБП.Эти фильтры играют ключевую роль в обеспечении совместимости ИБП и генераторных установок.

Практически во всех входных фильтрах используются конденсаторы и катушки индуктивности для поглощения наиболее разрушительных гармоник тока на входе ИБП.Конструкция входного фильтра учитывает процент максимально возможных суммарных гармонических искажений, присущих схеме ИБП и при полной нагрузке.Еще одним преимуществом большинства фильтров является улучшение входного коэффициента мощности нагруженного ИБП.Однако другим последствием применения входного фильтра является снижение общей эффективности ИБП.Большинство фильтров потребляют около 1% мощности ИБП.Конструкция входного фильтра всегда ищет баланс между благоприятными и неблагоприятными факторами.

Чтобы максимально повысить эффективность системы ИБП, инженеры ИБП недавно улучшили энергопотребление входного фильтра.Повышение эффективности фильтра во многом зависит от применения технологии IGBT (транзистор с изолированным затвором) в конструкции ИБП.Высокая эффективность инвертора IGBT привела к изменению конструкции ИБП.Входной фильтр может поглощать некоторые гармоники тока, поглощая небольшую часть активной мощности.Короче говоря, отношение индуктивных факторов к емкостным факторам в фильтре уменьшается, объем ИБП уменьшается, а эффективность повышается.Дела в области ИБП вроде бы решены, но снова появилась совместимость новой проблемы с генератором, заменив собой старую проблему.

2. Проблема резонанса.

Проблема самовозбуждения конденсатора может усугубляться или маскироваться другими электрическими условиями, такими как последовательный резонанс.Когда омическое значение индуктивного сопротивления генератора и омическое значение емкостного сопротивления входного фильтра близки друг к другу, а значение сопротивления системы мало, возникнут колебания, и напряжение может превысить номинальное значение мощности. система.Недавно разработанная система ИБП представляет собой 100% емкостное входное сопротивление.ИБП мощностью 500 кВА может иметь емкость 150 квар и коэффициент мощности, близкий к нулю.Шунтирующие катушки индуктивности, последовательные дроссели и входные изолирующие трансформаторы являются обычными компонентами ИБП, и все эти компоненты являются индуктивными.На самом деле они и емкость фильтра вместе заставляют ИБП вести себя как емкостное в целом, и внутри ИБП уже могут быть какие-то колебания.Вкупе с емкостными характеристиками линий электропередач, подключенных к ИБП, значительно возрастает сложность всей системы, выходящая за рамки анализа обычных инженеров.

3. Дизель-генераторная установка и нагрузка.

Дизель-генераторные установки полагаются на регулятор напряжения для управления выходным напряжением.Регулятор напряжения определяет трехфазное выходное напряжение и сравнивает его среднее значение с требуемым значением напряжения.Регулятор получает энергию от вспомогательного источника питания внутри генератора, обычно небольшого генератора, коаксиального с основным генератором, и передает мощность постоянного тока на катушку возбуждения магнитного поля ротора генератора.Ток катушки увеличивается или уменьшается, чтобы контролировать вращающееся магнитное поле катушки. обмотка статора генератора , или величина ЭДС ЭДС.Магнитный поток катушки статора определяет выходное напряжение генератора.

Внутреннее сопротивление обмотки статора дизель-генераторной установки представлено Z, включая индуктивную и резистивную части;электродвижущая сила генератора, управляемого катушкой возбуждения ротора, представлена ​​буквой Е от источника переменного напряжения.Предполагая, что нагрузка является чисто индуктивной, ток I отстает от напряжения U ровно на 90 ° электрического фазового угла на векторной диаграмме.Если нагрузка чисто резистивная, то векторы U и I будут совпадать или находиться в фазе.На самом деле, большинство нагрузок находятся между чисто резистивными и чисто индуктивными.Падение напряжения, вызванное током, проходящим через обмотку статора, представлено вектором напряжения I×Z.На самом деле это сумма двух меньших векторов напряжения: падения напряжения на сопротивлении в фазе с I и падения напряжения на индукторе на 90° впереди.В этом случае оно оказывается в фазе с U. Потому что электродвижущая сила должна быть равна сумме падения напряжения внутреннего сопротивления генератора и выходного напряжения, то есть векторной сумме вектора E=U и I×Z.Регулятор напряжения может эффективно управлять напряжением U, изменяя E.

Теперь рассмотрим, что происходит с внутренними условиями генератора, когда вместо чисто индуктивной нагрузки используется чисто емкостная нагрузка.Ток в это время прямо противоположен индуктивной нагрузке.Ток I теперь опережает вектор напряжения U, и вектор падения напряжения на внутреннем сопротивлении I×Z также находится в противофазе.Тогда векторная сумма U и I×Z меньше U.

Поскольку та же электродвижущая сила Е, что и при индуктивной нагрузке, создает более высокое выходное напряжение генератора U при емкостной нагрузке, регулятор напряжения должен значительно уменьшать вращающееся магнитное поле.На самом деле регулятор напряжения может не иметь достаточного диапазона для полной регулировки выходного напряжения.Роторы всех генераторов непрерывно возбуждаются в одном направлении и содержат постоянное магнитное поле.Даже если регулятор напряжения полностью закрыт, магнитное поле ротора все еще достаточно для зарядки емкостной нагрузки и генерирования напряжения.Это явление называется «самовозбуждением».Результатом самовозбуждения является перенапряжение или отключение регулятора напряжения, а система контроля генератора считает это отказом регулятора напряжения (т.е. «потеря возбуждения»).Любое из этих условий приведет к остановке генератора.Нагрузка, подключенная к выходу генератора, может быть независимой или параллельной, в зависимости от времени и настройки шкафа автоматического переключения.В некоторых приложениях система ИБП является первой нагрузкой, подключенной к генератору во время сбоя питания.В других случаях ИБП и механическая нагрузка подключаются одновременно.Механическая нагрузка обычно имеет пусковой контактор, и для повторного включения после сбоя питания требуется определенное время.Компенсация нагрузки индуктивного двигателя конденсатором входного фильтра ИБП происходит с задержкой.Сам ИБП имеет период времени, называемый «мягким пуском», который переключает нагрузку с батареи на генератор для увеличения его входного коэффициента мощности.Однако входные фильтры ИБП не участвуют в процессе плавного пуска.Они подключаются к входному концу ИБП как часть ИБП.Поэтому в ряде случаев основной нагрузкой, первой подключаемой к выходу генератора при отключении электроэнергии, является входной фильтр ИБП.Они очень емкостные (иногда чисто емкостные).

Решение этой проблемы, очевидно, заключается в использовании коррекции коэффициента мощности.Есть много способов добиться этого, примерно следующие:

1. Установите шкаф автоматического переключения, чтобы двигательная нагрузка подключалась перед ИБП.Некоторые распределительные шкафы не могут реализовать этот метод.Кроме того, во время технического обслуживания инженерам завода может потребоваться отладка ИБП и генераторов по отдельности.

2. Добавьте постоянное реактивное сопротивление для компенсации емкостной нагрузки, как правило, с помощью реактора с параллельной обмоткой, подключенного к параллельной плате выхода ЭГ или генератора.Этого очень легко добиться, а стоимость невысока.Но независимо от высокой или низкой нагрузки реактор всегда поглощает ток и влияет на коэффициент мощности нагрузки.И вне зависимости от количества ИБП, количество реакторов всегда фиксировано.

3. Установите индуктивный дроссель в каждый ИБП, чтобы просто компенсировать емкостное реактивное сопротивление ИБП.В случае низкой нагрузки контактор (дополнительно) управляет входом реактора.Этот метод реактора является более точным, но его количество велико, а стоимость установки и контроля высока.

4. Установите контактор перед фильтрующим конденсатором и отключите его при низкой нагрузке.Поскольку время контактора должно быть точным, а управление более сложным, его можно установить только на заводе.

Какой метод лучше, зависит от ситуации на месте и производительности оборудования.

Если вы хотите узнать больше о дизельных генераторах, обращайтесь в Dingbo Power по электронной почте dingbo@dieselgeneratortech.com, и мы будем к вашим услугам в любое время.