Súprava dieselového generátora je zladená s UPS

Tento článok analyzuje a vysvetľuje vplyv vstupného účinníka UPS a vstupného filtra na generátor elektrickej energie s cieľom objasniť príčinu problému a potom nájsť riešenie.

1. Koordinácia medzi dieselagregátom a UPS.

Výrobcovia a používatelia systémov neprerušiteľného napájania už dlho zaznamenávajú problémy s koordináciou medzi generátorovými súpravami a UPS, najmä harmonické prúdy generované usmerňovačmi sú generované na systémoch napájania, ako sú regulátory napätia generátorových súprav a synchronizačné obvody UPS.Negatívne účinky tohto sú veľmi zrejmé.Preto systémoví inžinieri UPS navrhli vstupný filter a aplikovali ho na UPS, čím úspešne riadili prúdové harmonické v aplikácii UPS.Tieto filtre zohrávajú kľúčovú úlohu v kompatibilite UPS a generátorových súprav.

Prakticky všetky vstupné filtre používajú kondenzátory a tlmivky na absorbovanie najničivejších prúdových harmonických na vstupe UPS.Konštrukcia vstupného filtra berie do úvahy percento maximálneho možného celkového harmonického skreslenia vlastného obvodu UPS a pri plnom zaťažení.Ďalšou výhodou väčšiny filtrov je zlepšenie vstupného účinníka zaťaženého UPS.Ďalším dôsledkom aplikácie vstupného filtra je však zníženie celkovej účinnosti UPS.Väčšina filtrov spotrebuje približne 1 % energie UPS.Konštrukcia vstupného filtra vždy hľadá rovnováhu medzi priaznivými a nepriaznivými faktormi.

Aby sa čo najviac zlepšila účinnosť systému UPS, inžinieri UPS nedávno zlepšili spotrebu energie vstupného filtra.Zlepšenie účinnosti filtra do značnej miery závisí od aplikácie technológie IGBT (Insulated Gate Transistor) pri návrhu UPS.Vysoká účinnosť IGBT invertora viedla k prepracovaniu UPS.Vstupný filter môže absorbovať niektoré prúdové harmonické a zároveň absorbovať malú časť činného výkonu.Stručne povedané, pomer indukčných faktorov ku kapacitným faktorom vo filtri sa zníži, objem UPS sa zníži a účinnosť sa zlepší.Zdá sa, že veci v oblasti UPS sú vyriešené, ale opäť sa objavila kompatibilita nového problému s generátorom, ktorý nahradil starý problém.

2. Problém rezonancie.

Problém samobudenia kondenzátora môže byť zhoršený alebo maskovaný inými elektrickými podmienkami, ako je sériová rezonancia.Keď sú ohmická hodnota indukčnej reaktancie generátora a ohmická hodnota kapacitnej reaktancie vstupného filtra blízko seba a hodnota odporu systému je malá, dôjde k oscilácii a napätie môže prekročiť menovitú hodnotu výkonu. systém.Novo navrhnutý systém UPS má v podstate 100% kapacitnú vstupnú impedanciu.UPS s výkonom 500 kVA môže mať kapacitu 150 kvar a účinník blízky nule.Bočné tlmivky, sériové tlmivky a vstupné izolačné transformátory sú konvenčné komponenty UPS a všetky tieto komponenty sú induktívne.V skutočnosti spolu s kapacitou filtra spôsobujú, že UPS sa ako celok správa ako kapacitný a vo vnútri UPS už môžu byť nejaké oscilácie.V spojení s kapacitnými charakteristikami elektrických vedení pripojených k UPS sa zložitosť celého systému výrazne zvyšuje, nad rámec analýzy bežných inžinierov.

3. Súprava a zaťaženie dieselového generátora.

Súpravy dieselových generátorov sa spoliehajú na regulátor napätia na riadenie výstupného napätia.Regulátor napätia detekuje trojfázové výstupné napätie a porovnáva jeho priemernú hodnotu s požadovanou hodnotou napätia.Regulátor získava energiu z pomocného zdroja energie vo vnútri generátora, zvyčajne malého generátora koaxiálneho s hlavným generátorom, a prenáša jednosmerný prúd do budiacej cievky magnetického poľa rotora generátora.Prúd cievky stúpa alebo klesá na ovládanie rotujúceho magnetického poľa statorová cievka generátora , alebo veľkosť elektromotorickej sily EMF.Magnetický tok statorovej cievky určuje výstupné napätie generátora.

Vnútorný odpor cievky statora dieselagregátu je reprezentovaný Z, vrátane indukčných a odporových častí;elektromotorická sila generátora riadená budiacou cievkou rotora je reprezentovaná E zdrojom striedavého napätia.Za predpokladu, že záťaž je čisto indukčná, prúd I zaostáva za napätím U presne o 90° elektrický fázový uhol vo vektorovom diagrame.Ak je záťaž čisto odporová, vektory U a I sa zhodujú alebo budú vo fáze.V skutočnosti je väčšina záťaží medzi čisto odporovou a čisto induktívnou záťažou.Úbytok napätia spôsobený prúdom prechádzajúcim cievkou statora je reprezentovaný vektorom napätia I×Z.Je to vlastne súčet dvoch menších vektorov napätia, poklesu odporového napätia vo fáze s I a poklesu napätia na induktore o 90° dopredu.V tomto prípade je náhodou vo fáze s U. Pretože elektromotorická sila sa musí rovnať súčtu úbytku napätia vnútorného odporu generátora a výstupného napätia, teda vektorového súčtu vektora E=U a I×Z.Regulátor napätia môže efektívne riadiť napätie U zmenou E.

Teraz zvážte, čo sa stane s vnútornými podmienkami generátora, keď sa namiesto čisto indukčnej záťaže použije čisto kapacitná záťaž.Prúd v tomto čase je práve opakom indukčnej záťaže.Prúd I teraz vedie pred vektorom napätia U a vektor poklesu napätia vnútorného odporu I×Z je tiež v opačnej fáze.Potom je vektorový súčet U a I×Z menší ako U.

Keďže rovnaká elektromotorická sila E ako pri indukčnej záťaži vytvára vyššie výstupné napätie generátora U pri kapacitnej záťaži, musí regulátor napätia výrazne zmenšiť točivé magnetické pole.V skutočnosti regulátor napätia nemusí mať dostatočný rozsah na úplnú reguláciu výstupného napätia.Rotory všetkých generátorov sú nepretržite budené v jednom smere a obsahujú permanentné magnetické pole.Aj keď je regulátor napätia úplne zatvorený, rotor má stále dostatočné magnetické pole na nabíjanie kapacitnej záťaže a generovanie napätia.Tento jav sa nazýva "seba-excitácia".Výsledkom samobudenia je prepätie alebo vypnutie regulátora napätia a monitorovací systém generátora to považuje za poruchu regulátora napätia (teda „stratu budenia“).Každá z týchto podmienok spôsobí zastavenie generátora.Záťaž pripojená na výstup generátora môže byť nezávislá alebo paralelná, v závislosti od časovania a nastavenia automatického rozvádzača.V niektorých aplikáciách je systém UPS prvou záťažou pripojenou ku generátoru počas výpadku prúdu.V ostatných prípadoch sú UPS a mechanická záťaž pripojené súčasne.Mechanická záťaž má zvyčajne spúšťací stýkač a opätovné zapnutie po výpadku prúdu trvá určitý čas.Dochádza k oneskoreniu pri kompenzácii indukčného zaťaženia motora vstupného filtračného kondenzátora UPS.Samotný UPS má časový úsek nazývaný "mäkký štart", ktorý presúva záťaž z batérie na generátor, aby sa zvýšil jeho vstupný účinník.Vstupné filtre UPS sa však nezúčastňujú procesu mäkkého štartu.Sú pripojené na vstupný koniec UPS ako súčasť UPS.Preto je v niektorých prípadoch hlavnou záťažou pripojenou k výstupu generátora počas výpadku napájania vstupný filter UPS.Sú vysoko kapacitné (niekedy čisto kapacitné).

Riešením tohto problému je samozrejme použitie korekcie účinníka.Existuje mnoho spôsobov, ako to dosiahnuť, zhruba takto:

1. Nainštalujte automatickú spínaciu skriňu, aby sa záťaž motora pripojila pred UPS.Niektoré rozvodné skrine nemusia byť schopné implementovať túto metódu.Okrem toho počas údržby môžu inžinieri závodu potrebovať oddelene odladiť UPS a generátory.

2. Pridajte permanentnú reaktívnu reaktanciu na kompenzáciu kapacitnej záťaže, zvyčajne pomocou paralelného vinutia tlmivky, pripojenej k paralelnej doske výstupu EG alebo generátora.To sa dá veľmi ľahko dosiahnuť a náklady sú nízke.Ale bez ohľadu na vysoké alebo nízke zaťaženie, reaktor vždy absorbuje prúd a ovplyvňuje účinník zaťaženia.A bez ohľadu na počet UPS, počet reaktorov je vždy pevný.

3. Nainštalujte indukčnú tlmivku do každého UPS, aby ste len kompenzovali kapacitnú reaktanciu UPS.V prípade nízkej záťaže stýkač (voliteľný) ovláda vstup reaktora.Tento spôsob reaktora je presnejší, ale počet je veľký a náklady na inštaláciu a riadenie sú vysoké.

4. Nainštalujte stýkač pred filtračný kondenzátor a odpojte ho, keď je zaťaženie nízke.Keďže čas stykača musí byť presný a ovládanie je zložitejšie, je možné ho namontovať len vo výrobe.

Ktorý spôsob je najlepší závisí od situácie na mieste a od výkonu zariadenia.

Ak sa chcete dozvedieť viac o dieselových generátoroch, vitajte na konzultácii s Dingbo Power e-mailom na dingbo@dieselgeneratortech.com a my vám budeme kedykoľvek k dispozícii.