Особливості мінімізація сумарних електричних втрат високовольтних електромеханічних систем для стаціонарних установок промислових вентиляторів
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2025-1-2Ключові слова:
частота комутації, оптимізація, втрати, енергоефективність, перетворювач, високовольтна електромеханічна системаАнотація
Мета роботи. Провести дослідження комутаційних процесів та розробити методику для визначення частоти комутації полупровідникових елементів перетворювача для високовольтних електромеханічних систем з метою мінімізації електричних втрат при їх роботі з вентиляторним навантаженням.
Методи дослідження. Методи багатокритеріальної та однокритеріальної оптимізації для пошуку оптимальних значень електричних втрат електромеханічної системи, методи рішення системи диференційних рівнянь першого порядку, аналітичні методи.
Отримані результати. Для підвищення рівня енергоефективності високовольтної електромеханічної системи для стаціонарних установок промислових вентиляторів без зміни їх конструктивних особливостей схеми оцінено рівень сумарних втрат. Побудовано цільову функцію залежності сумарних втрат в електроприводі від частоти комутації силових ключів та коефіцієнтів гармонічних спотворень струмів статора та ротора високовольтного асинхронного двигуна з фазним ротором. За допомогою апроксимації встановлено генеруючу залежність частоти ко-мутації силових ключів перетворювача від величини коефіцієнта спотворення гармонік струмів статора і приводного ротора асинхронного двигуна. Цільову функцію від трьох змінних приведено до виду функції від однієї змінної. Проведено імітаційне моделювання електромагнітних і енергетичних процесів в високовольтній електромеханічній системі з метою оцінки рівня сумарних втрат. Проведено порівняльний аналіз та визначена адекватність отриманого аналітичного виразу щодо визначення оптимальної частоти комутації силових елементів перетворювача при виконанні умови мінімізації втрат в високовольтній електромеханічній системі з результатами моделювання.
Наукова новизна. Проведено дослідження комутаційних процесів у силових елементах перетворювача що входить до структури високовольтної електромеханічної системи. Отримано більш точні аналітичні залежності, що дозволяють визначити основні та комутаційні втрати в силових елементах перетворювача для високовольтної електромеханічної системи.
Практична цінність. Запропоновано методику визначення оптимальної частоти комутації напівпровідникових елементів перетворювача що входить до структури високовольтної електромеханічної системи. Похибка розрахунку оптимальної частоти комутації напівпровідникових елементів перетворювача, що отримана аналітичним способом порівняно з результатами, отриманими за допомогою моделювання, не перевищує 3,5%. Запропонована мето-дика може бути використана в задачах мінімізації втрат в високовольтних електромеханічних системах електроприводу змінного та постійного струму, що застосовуються в різних областях промислових механізмів.
Посилання
Antoshchenko N. I., Kalyuzhny V. V., Kotikov V. P., Tynda G. B., Andrienko P. D., Sadovoy A. V. (2014). New approach to regulation of ventilation of coal. Coal of Ukraine, 3, 29-32.
Pereverzev, A.V. (2004). Characteristics of step-up converters for uninterruptible power supply systems, Tekhnichna Elektrodinamika, 239.
Shaviolkin O.V. (2015). Power semiconductor energy converters, KhNUM University named after OHM. Beketova, 403.
Cheung, K., Cheung S. (2002). Large-Scale Energy Storage Systems, Imperial College London, 4 (12), 45 – 48.
Joao, L.A. (2005). P-Q theory power components cal-culations, IEEE: International symposium on indus-trial electronics, 6, 25-27.
Andrienko P.D., Kotsur M. I., Kotsur I.M. (2011) Pa-tent of Ukraine 64126, Int. Cl.3 Н02Р 27/05(2006.01) Prystryi impulsnogo keruvannya procesamy peretvorennya energiyi v asinkhronnomu dvyguni z faznym rotorom. [Device for impulse con-trol by energy coversion processes in wound-rotor in-duction motor] published 25.10.2011, Bulletin №20,
Kotsur M. I., Andrienko P. D., Kotsur I. M. (2012). Osobennosti rezhimov raboty modificirovannoy sis-temy impulsnogo regulirovaniya [Operation modes features of modificate pulse control system of asyn-chronous motor with phase rotor], Elektrome-chanichni ta enegrozberigayuchi sistemy, 19, 3, 163-165.
Synetskyi, A., & Kotsur, I. (2024). Determination of converter parameters for high-voltage electrome-chanical systems of stationary installations of indus-trial fans. Electrical Engineering and Power Engineer-ing, (3), 7–15. https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-3-1
Tunyasrirut S. (2008). DSP based modified slip energy recovery drive using a 12-pulse converter and shunt chopper for speed control system of a wound rotor induction motor, Electric Power System Research, 6, 861-872.
Kumar, A., Aggarwal S. K., Saini L. M. (2011). Per-formance analysis of a microcontroller based slip power recovery drive, International Journal of Engi-neering, Science and Technology, 3, 25 – 35.
Sivanagappa, V.J., Sarumathi M., Sivaranjani R., Soniya N., Sujeetha A. (2014). Slip Ring Induction Motor Power Factor Control Using Fuzzy Logic Con-troller, International Journal of P2P Network Trends and Technology (IJPTT), 4, 40-46.
Hilmi, А. (2006). High chopper frequency drive of wound rotor induction motor with a resistively loaded rotor chopper, IEEE: Transactions on Industrial Elec-tronics, 8, 100–108.
Tunyasrirut, S. (2008). DSP based modified slip ener-gy recovery drive using a 12-pulse converter and shunt chopper for speed control system of a wound rotor induction motor, IEEE: Electric Power System Research, 6, 861–872.
Ping, J., Bingshu W., Junwei Z. (2009). Simulation of a new method in double closed loop for slip power recovery motor with chopper proceedings, IEEE: Trans. on Power Electronics, 6, 6. – 66.
Dubey, G.K. (2008). Power semiconductor controlled drives, PHI. Edition, London, 440p.
WESTCODE. Katalog produkciyi. URL: http://www.westcode.com/products.html.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 A.V. Synetskyi, I.M. Kotsur
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
