Визначення параметрів перетворювача для високовольтних електромеханічних систем стаціонарних установок промислових вентиляторів

Abstract

UK: Мета роботи. Провести дослідження електромагнітних процесів в колі фазного ротора високовольтного асинхронного двигуна, під’єднаного через перетворювач підвищуючого типу до мережі, визначити параметри перетворювача та їх взаємозв’язок з коефіцієнтом посилення за напругою для забезпечення оптимального рівня енергоефективності електромеханічної системи. Методи дослідження. Методи теоретичної електротехніки для побудови схеми заміщення роторного кола асинхронного двигуна з перетворювачем підвищуючого типу, методи рішення системи диференційних рівнянь першого порядку, аналітичні методи. Отримані результати. Доведена доцільність щодо застосування перетворювача, який виконує поєднання роторного кола високовольтного асинхронного двигуна з мережею електропостачання, та забезпечує регулювання ЕРС ротора з рекуперацією енергії ковзання ротора асинхронного двигуна до мережі електропостачання. Це забезпечить регулювання швидкістю потужних високовольтних асинхронних двигунів на стороні ротора з ЕРС до 600В, та значно зменшить собівартість високовольтної електромеханічної системи. Запропонована методика щодо визначення коефіцієнту посилення перетворювача та параметрів роторного кола електромеханічної системи, яка дозволяє визначити коефіцієнт трансформації узгоджувального трансформатора при оптимальному значенні коефіцієнту посилення за напругою. Визначені умови безаварійного режиму роботи інвертора в момент пуску електромеханічної системи. Досягнення цих умов забезпечується визначенням затримки керуючого сигналу на силові ключи інвертора перетворювача підвищуючого типу. Встановлено співвідношення коефіцієнту посилення за напругою з еквівалентним опором роторного кола електромеханічної системи. Наукова новизна. Встановлено співвідношення коефіцієнту посилення за напругою з еквівалентним опором роторного кола електромеханічної системи, що дозволить забезпечити узгодження ЕРС ротора з напругою мережі електропостачання при збереженні високого рівня енергоефективності. Практична цінність. Запропонована методика щодо визначення коефіцієнту посилення та параметрів перетворювача підвищуючого типу, яка дозволяє визначити коефіцієнт трансформації узгоджувального трансформатора при оптимальному значенні коефіцієнту посилення за напругою. Запропонована методика може бути застосована при моделюванні складних потужних високовольтних електромеханічних систем особливо для стаціонарних установок промислових вентиляторів. EN: Purpose. To study the electromagnetic processes in the circuit of the phase rotor of a high-voltage induction motor connected to the network through a step-up converter, to determine the parameters of the converter and their relationship with the voltage gain to ensure the optimal level of energy efficiency of the electromechanical system. Methodology. Methods of theoretical electrical engineering for the construction of a rotor circuit replacement scheme for an induction motor with a step-up converter, methods for solving a system of first-order differential equations, analytical methods. Findings. The expediency of using a converter that combines the rotor circuit of a high-voltage induction motor with the power supply network and provides regulation of the rotor EMF with the recovery of the slip energy of the induction motor rotor to the power supply network has been proved. This will ensure speed control of powerful highvoltage induction motors on the rotor side with an EMF of up to 600 V and significantly reduce the cost of a highvoltage electromechanical system. A methodology for determining the converter gain and the parameters of the rotor circuit of the electromechanical system is proposed, which allows determining the transformation ratio of the matching transformer at the optimal value of the voltage gain. The conditions of trouble-free operation of the inverter at the moment of start-up of the electromechanical system are determined. Achieving these conditions is ensured by determining the delay of the control signal to the power keys of the inverter of a step-up converter. The correlation between the voltage gain and the equivalent resistance of the rotor circuit of the electromechanical system is established. Originality. The ratio of the voltage gain to the equivalent resistance of the rotor circuit of the electromechanical system is established, which will ensure the matching of the rotor EMF with the voltage of the power supply network while maintaining a high level of energy efficiency. Practical value. A methodology for determining the gain and parameters of a step-up converter is proposed, which allows determining the transformation ratio of a matching transformer at the optimal value of the voltage gain. The proposed methodology can be applied to the modelling of complex powerful high-voltage electromechanical systems, especially for stationary installations of industrial fans.