Современный автоматизированный электропривод ГПА. Проблемы и пути их решения

 

Центробежные нагнетатели большой производительности, используемые для компремирования газа, обусловили применение высоковольтных электроприводов с мощностью 2,5 – 60 МВт. В этом диапазоне для электропитания двигателя и широко диапазонного регулирования частоты вращения используют высоковольтные преобразователи частоты.

Важнейшим фактором при эксплуатации ЭГПА большой мощности является проблема электромагнитной совместимости, которая заключается в генерировании преобразователя частоты высших гармоник тока и напряжения и снижении качества электрической энергии. Российским стандартом, устанавливающим показатели и нормы КЭЭ, является ГОСТ 13109-97.

Уровень электромагнитной совместимости электропривода с сетью электроснабжения и электродвигателем зависит от топологии схемы, типа силовых полупроводниковых ключей и алгоритма управления ими.

Наилучшие энергетические показатели электропривода большой мощности достигаются при использовании высоковольтного преобразователя, состоящего из активного выпрямителя и автономного инвертора с функцией ШИМ.

Автономный инвертор представляет собой блок силовых полупроводниковых ключей. Схемы современных высоковольтных автономных инверторов могут быть сведены к следующим принципиальным решениям: по мостовой схеме на SCR-тиристорах с искусственной коммутацией; на полностью управляемых тиристорах (GTO, SGCT); с тремя уровнями напряжения (3-level); с четырьмя уровнями напряжения (4-level); с многоуровневым (Multi-level) напряжением.

Для управления частотой вращения электродвигателя ЭГПА наиболее эффективным, с точки зрения качества регулирования, являются векторные алгоритмы. Применение ШИМ обеспечивает форму инвертируемых токов и напряжений, близкую к синусоидальной.

Применение многоуровневых схем и модуляционных методов управления ключами автономного инвертора позволяет эффективно решать задачу

электромагнитной совместимости высоковольтного преобразователя частоты и электродвигателя, которая является важнейшим критерием при оценке эффективности преобразователя и возможности его сопряжения с двигателем.

Активный выпрямитель представляет собой обращенный инвертор. Для управления ключами наиболее эффективными являются векторные и табличные алгоритмы.

Использование активного выпрямителя позволяет эффективно решать проблему электромагнитной совместимости электропривода большой мощности с сетью электроснабжения. Активный выпрямитель потребляет из сети практически активный ток с низким содержанием гармонических составляющих. Таким образом, обеспечивается коэффициент мощности сети на уровне единицы.