随着Internet的日益普及和移动网络的无缝覆盖,逆变器和开关电源已成为生产存储单元的正常负载,SCR(或IGBT)晶闸管和变频电动机已得到广泛使用。
工业生产设备中。于电力生产的设计人员,标准化管理人员和制冷存储工程师来说,这种非线性负载无疑会带来新的挑战。际的用户负载是谐波失真的非线性负载。此,制造商和用户有必要了解非线性负载对制冷储能单元运行条件的影响。文将分析这些典型的非线性载荷及其原因,影响和问题,最后提出可行的解决方案。线性负载的最常见类型是逆变器,开关电源和SCR电机驱动机构(SCR)。电阻负载定义为线性负载,其电压和电流完全为正弦波。间断电源和开关电源由整流器,充电器,电池和转换开关组成,当网络通电时,整流器和充电器将转换电源。直流电源供电,并为负载和电池供电。池可随时与网络并联。果出现网络故障,电池将维持负载的持续供电,并且将启动备用发电冷存储单元,这对应于整流后的电池充电器的负载。SCR晶闸管电动机驱动器可用于许多应用,包括:交流变频负载,各种泵,风扇直流电动机,电梯,起重机,印刷机等。些负载中的大型功率器件,即晶闸管和功率管,均以非线性开关状态(开,关)工作,这在很大程度上解释了环路产生的大量谐波。载。闸管电动机的电荷既包括偶尔开始的闲置电荷,也包括仍在运行的普通电荷,用于发电的蓄冷装置必须适合这些应用。闸管的晶闸管负载的固有特性会产生谐波电流,该谐波电流会导致谐波失真和电压失真,从而直接给发电机和电压调节器(AVR)系统带来问题。令和启动电路,仪器,控制器和其他连接的负载(包括SCR晶闸管)可能会出现问题。些问题将由于强谐波而导致负载供应回路的制冷剂存储单元的振荡,并且发电的冷存储单元的电源将效率低下。于网络,用于发电的制冷存储单元是高电阻源。电制冷存储单元的电抗和电源线的寄生电抗抑制了为高功率开关装置加电所需的高电流。些结果可能导致电压波形突然下降,并且随着电压下降,由于环路的谐振频率而产生振荡。将导致电压波形的严重失真,并防止制冷存储单元产生电力以正确地供电。电源开关设备(AC / DC,DC / DC,DC / AC)组成的转换器专为许多应用而设计,并且有许多类型的电源转换器参考指南。据大多数功率转换器的原理,其谐波电流值与谐波数量成反比。流器可以是三相,六相和十二相电路。6相和12相电路更受欢迎,但电池充电器通常使用3相矫直。
相环路的理论总谐波失真率是66%,三相环路的理论总谐波失真率是30%,相12的理论总谐波失真率是15%。际的谐波失真率由于线路阻抗而降低。率转换器的电压谐波会在发电的制冷存储单元中引起各种问题。线的瞬态击穿电压很高,并且在前半部分形成陡峭的下降。没有有效的阻尼电路的情况下,晶闸管的晶闸管电荷处的瞬态峰值电压可能会超过冷却单元标称峰值电压的两倍。些峰值电压会增加发电机的定子绝缘要求,并可能导致绝缘故障。
果电气间隙恰好在临界值,则峰值电压还会在铜条和其他组件之间引起电弧。接到发电机末端的任何非线性负载都可能干扰馈电回路中的瞬态电压,这可能会导致非线性负载中馈线启动回路的不稳定。果存在并行非线性设备,则没有隔离,并且这些瞬态变量可以并行传递到另一个非线性设备。密仪器及其保护装置也容易受到瞬态电压干扰。可能会导致:过压,过频,相移,设备关闭等。这种情况下,设备的电源必须具有电源滤波器。压谐波也会影响供电设备的控制端。管它们是PWM控制端子还是SCR晶闸管,它们都对谐波敏感。波对发电机电压调节器(AVR)的影响是对整个系统的最大影响。果存在调节器问题(AVR),则对发电机的影响通常是励磁不足或过励,结果是欠压或过压。磁过多会导致发电机转子过热,励磁不足会导致发电机保护机构工作。
这种情况下,发电蓄冷单元不再能够供电。此,有必要在发电机中安装另一台永磁电机,以便为电压调节器(AVR)提供主电源电路的隔离电源(请参见图1)。电机定子绕组中的谐波电流将导致发电机定子或转子过热。际的均方根电流将由于谐波电流而增加,并且定子绕组的铜损将增加。子中的谐波电流和气隙产生的磁通量将增加定子中的电磁张力和谐波通量。子将产生额外的铁损。
稳定状态下,发电机的转子与定子的磁场同步,并且在转子中不产生感应电压或涡流。波流以N的基本速率旋转,但其中一些会上下颠倒。波流在转子中产生脉冲磁通量,因为二次谐波沿相反方向旋转。
于存在脉冲磁通,由涡轮机驱动的旋转发电机会在某些区域产生涡流。流会导致严重的局部过热并导致转子过度升高。极发电机使用带有阻尼绕组的冲孔转子。冲磁通量在阻尼器的绕组中感应出电流,这有助于在转子磁极的表面上形成一个屏蔽,从而减少涡流损耗并防止转子过热。震器的绕组必须能够消除由脉动流引起的损耗。果使用PMG永磁发电机为AVR供电后仍然存在问题,则有必要了解最坏条件下的超瞬变电抗和压降。抗是容量,电压和频率的函数,并根据负载要求根据制造商发布的数据进行调整。态电压降很难准确计算。助当前的功能,目前尚无有效的方法来定义我们的行业。国只有两种用于定义电压降的标准方法,即NEMA MG1和MIL-STD-705B 619.2B,它们是相同的,用于测量峰峰值。种方法都适用于正弦波,并且不测量失真波形。真波形和瞬态电压时间将产生电压降量的变化。准测试程序是使用3次瞬态负载测量值的平均值来确定电压降的大小。定电压降的大小后,使用真有效值检测方法的仪器可以提高测量精度。此,发电机必须使用具有真正三相RMS检测功能的稳压器(AVR)。了获得令人满意的运行结果,建议在同步发电机具有非线性负载时选择以下要求:如果是逆变器的完整负载,请确定超瞬变电抗值。请与变频器的供应商联系,建议选择合适的电抗值并获得供应商的认可。定适当的超瞬变电抗值,比较UPS提供商的规格和要求。
果超瞬变电抗不满足要求,请使用电抗值为12%的发电机。变器负载:使用瞬态电抗小于12%的发电机来升级控制系统。:使用PMG作为电源,使用非SCR稳压器,如果有隔离变压器,冷凝器价格冷凝器价格效果会更好。非线性设备供应商协商以根据他们的建议和要求扩大发电机容量。们将提供负载的功率因数,最大电压降,超瞬态电压和负载的要求。常,当整流器电路被切换时,整流器的启动电路必须被设计为承受高的输出电压降。还取决于电源环路的阻抗,该阻抗应承受零电压。于这些不稳定的负载,必须在启动回路中安装适当的电源滤波器。流电路也连接到发电机控制系统:如果AVR的电源与主定子绕组电路隔离,则将获得最佳的电气质量。将防止AVR控制系统中晶闸管和负载平衡系统的相互作用。主轴驱动以提供恒定功率的永磁电机可以作为适当阻抗激励器的电源发出并保持稳定。过实际平均值或RMS检测到的AVR通过外部负载最小化,从而保持了发电机电压的调节器容量。于发电的冷库系统由三个不同的闭环电路组成:电压控制,速度控制和负载控制。果回路之间发生相互影响和干扰,则无法保证系统的稳定性。
线性负载最有可能引起这种干扰。统稳定性的最好体现是电压,速度和负载控制的性能不能太严格地指定,但这似乎与某些严格的行业标准相矛盾。过定义更大的范围,整个系统可以获得更稳定的效果。正常情况下,发电机端子两端电压的畸变也可以根据实际负载电流波形的畸变率和发电机的超瞬变电抗来计算,具体取决于以下公式。确定负载时,总谐波电流的畸变率可以由整流负载的制造商提供。们通常具有不同的总谐波电流(THCD)失真度。据定义,电抗值与频率相关(XL =2πfL)。于X“ d的值是基于电流的频率,因此谐波电流必须使用不同的频率来计算。助谐波电流和相应的电抗,可以通过以下方式估算电压的失真:减少发电机超瞬变电抗的最简单方法是增加发电机的容量,如果要将超瞬变电抗的值除以二,则意味着增加发电机容量增加2倍。是为了增加阻尼器的绕组。距方法无助于减小Xd“,而只是提高了发电机的饱和度。选择发电机时,必须明确负载的性质,以便负载设备的供应商提供失真的负载电流和相应失真的谐波频谱。定设备的电压失真可以承受该程度。果投标人或用户没有明显的电压畸变率,则通常以10%的最大电压畸变来评估。电机容量的增加将导致工程和设计成本增加,并增加客户购买成本。是,与直接增加整个冷库的容量相比,当主机的功率恒定时,增加发电机容量的成本仍然很小。常,发电机占所有冷库发电成本的20%。此,发生器的单独放大的成本不高。而,虽然几乎不可能要求发电机供应商增加发电机阻尼器的绕组,但是对于发电机制造商而言,单独制造这种类型的非标准产品非常昂贵。果供应商和客户之间的沟通良好,则可以通过供应商工厂的实际充电经验确定发电机容量的放大效率。
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