Обзор и анализ существующих методов и средств повышения качества электроэнергии в судовых ЭЭС с ПП
Решение задач обеспечения ЭМС и качества электроэнергии в судовых ЭЭС с ПП требует проведения ряда мероприятий, указанных в организационной диаграмме приведенной на рис.1.8.
Относительно диаграммы, представленной на рис.1.8 необходимо отметить, что выбор рациональных схем ПП для электропривода постоянного тока подразумевает принятие одного из двух возможных вариантов: управляемый выпрямитель или неуправляемый выпрямитель – широтно–импульсный преобразователь (ШИП). Второй вариант схемы позволяет снизить максимальную величину коэффициента несинусоидальности питающего напряжения более чем в два раза по сравнению с первым.
Для электропривода переменного тока, выполненного по схеме НВ – ИН с ШИМ – АД, возможен выбор входных управляемых либо неуправляемых выпрямителей. Обычно, преимущество отдается последним, так как они обеспечивают значительное снижение уровней высших гармоник .
Использование схем входных выпрямителей повышенной фазности, например двенадцатифазного, практически не снижает величину 
, как считалось ранее, однако позволяет скомпенсировать гармоники порядков 
, т.е. 5, 7, 17, 19 в потребляемом напряжении [58, 60].
Рациональное построение схем и выбор параметров ЭЭС заключается в применении генераторов с повышенным напряжением, например 6,3 кВ, 11 кВ и отдельных понижающих трансформаторов для питания преобразователей и нагрузок собственных нужд. Генераторы следует выбирать с наименьшими величинами сверхпереходных сопротивлений при условии 
[10, 12].
|
|
|
В настоящее время основными средствами снижения кондуктивных ЭМП в автономных ЭЭС являются: демпфирующие устройства; сетевые фильтры; фильтры индивидуальной защиты ответственных потребителей.
Все многообразие фильтров, в зависимости от схемного решения, принципа действия и управляемости можно разделить на классы (рис.1.9). Существующие методы расчета представленных системных пассивных (ПФ) фильтров, предложенные в [23, 45 – 47, 85, 109, 144], позволяют определять параметры их элементов, исходя, прежде всего из требований компенсации реактивной мощности и шунтирования одной или нескольких гармоник тока, генерируемого преобразователем. Однако значительным недостатком данных методов является пренебрежение паразитной емкостью сети, которая обуславливает появление дополнительного полюса частотной характеристики сопротивления ЭЭС (дополнительного резонанса тока). Данное пренебрежение приводит к недопустимым погрешностям при расчете частотных характеристик систем с фильтром (без фильтров) и определении коэффициентов фильтрации и несинусоидальности напряжения. В связи с этим фактический коэффициент несинусоидальности напряжения сети может в 2…3 раза превышать расчетные величины, определенные на этапе проектирования и соответствующие допустимые нормы. Кроме того, отсутствуют методы определения параметров сетевых фильтров исходя из допустимых значений коэффициента несинусоидальности напряжения. Что касается методов расчета индивидуальных фильтров, то они достаточно развиты и представлены в работах [108, 121].
|
|
|
Наряду с преимуществами ПФ, такими как простота конструкции и дешевизна [59, 62, 66, 74, 76, 80, 81], они имеют следующие общие недостатки. Во-первых, ПФ обладают детерминированными частотными характеристиками, тогда, как спектральный состав высших гармоник и частотные характеристики остальной части ЭЭС имеют в общем случае стохастический характер. Во-вторых, реактивные элементы фильтров отрицательно влияют на качество переходных процессов в динамических режимах работы ЭЭС. Это отрицательное влияние обусловлено противоречивыми требованиями высокой добротности резонансных контуров фильтров, с одной стороны и обеспечением диссипативности их элементов для затухания свободных составляющих переходного процесса, с другой [121, 123].
|
|
|
Хотя попытки устранить указанные недостатки в рамках ПФ решений не привели к ожидаемым результатам, развитие элементной базы силовой электроники создало основу для разработки эффективных методов и средств активной фильтрации [6, 7, 8, 62, 74, 123].
Основу силовых активных фильтров (САФ) составляют обратимые импульсные преобразователи с индуктивным или емкостным накопителем на стороне постоянного тока.
САФ выполняются на полностью управляемых ключах, что позволяет осуществлять коммутацию в любой момент времени в течении периода сетевого тока или напряжения, чем обеспечивается обмен энергией между сетью и накопителем с использованием принципов ШИМ на повышенной частоте по требуемым законам. Главным их свойством является возможность управления неактивной мощностью, включающей в себя реактивную мощность на частоте сети и мощность высших гармоник [123].
Решением проблем большой потребляемой мощности и высокой стоимости САФ является использование силовых гибридных фильтров (СГФ) сочетающих ПФ и активные фильтры, но меньшей мощности. Активный фильтр в составе СГФ позволяет корректировать параметры реактивных элементов ПФ.
|
|
|
|
| Рис.1.8. Диаграмма мероприятий по обеспечению ЭМС и качества электроэнергии в судовых ЭЭС |
|
| Рис.1.9. Классификация фильтров гармоник |
Среди весомых преимуществ СГФ следует выделить возможность исключения в системе явления «антирезонанса», а также возможность управления качеством переходных процессов в динамических режимах работы ЭЭС.
Хотя СГФ являются общепризнанным эффективным средством снижения высших гармоник, их совершенствование должно быть направлено на дальнейшее снижение мощности активной части и создание прогрессивных систем управления вентилями САФ.
Учитывая сказанное необходимо отметить, что для обеспечения ЭМС ПП с чувствительными к ВЧ помехам потребителями необходимо комплексное применение рассмотренных средств снижения гармоник.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!