Способы повышения устойчивости электроприводов непрерывных производств при провалах напряжения

Abstract

Кратковременные провалы напряжения приводят к отключениям электроприводов, нарушению технологических режимов. В результате исследований, проведенных на металлургических предприятиях, показано, что распределение глубины провалов напряжений носит случайный характер. При этом наиболее частыми являются провалы, вызванные однофазными короткими замыканиями. Рассмотрены технические решения, способствующие уменьшению вероятности возникновения провалов напряжения, реализованные на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»). Это деление замкнутых сетей 110 кВ внутризаводского электроснабжения на независимые контуры, непосредственное подключение ответственных потребителей на генераторное напряжение 6–10 кВ собственных станций малой мощности, использование автономного генератора как независимого источника электроэнергии. Выполнен анализ работы синхронных электроприводов стана холодной прокатки 2000 ОАО «ММК» с преобразователями частоты, построенными на базе AFE. Рассмотрены варианты управления активным выпрямителем с адаптацией к несимметрии питающего напряжения. При этом напряжение обратной последовательности используется в качестве корректирующего сигнала для формирования трех фазных напряжений на его входных зажимах. Представлены векторные диаграммы линейных и фазных напряжений при снижении напряжения фазы на 50 %. Приведены результаты расчетов коэффициентов модуляции, необходимых для отработки провалов питающего напряжения при сохранении устойчивой работы активного выпрямителя. Определены границы устойчивого режима работы при снижениях напряжения для случаев однофазного, двухфазных симметричных и несимметричных коротких замыканий. Рассмотрен вариант повышения устойчивости активных выпрямителей за счет обеспечения равенства коэффициентов модуляции по фазам. Показано, что диапазон остаточных напряжений, при котором активный выпрямитель сохраняет устойчивость, при этом расширяется. В целом, при реализации рассмотренных методов электропривод сохраняет устойчивость при значительно меньшем уровне остаточных напряжений. The short-time voltage dips cause electric drive cutoff and technological regime impairments. The researches on the different metallurgical enterprises show that a voltage dip value distribution has a random character. Generally, these voltage sags are caused by one-phase faults. The technical solutions decreasing an occurrence probability of voltage sags at the OAO “Magnitogorsky metallurgichesky kombinat” (OJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works) are described. These technical solutions imply division of 110 kV loop networks of interior plant power supply into independent circuits, essential direct connection to 6-10 kV generator voltage of house-service low-power stations, using free-running generator as independent power supply. The analysis of the cold strip mill synchronous electric drives with AFE frequency converters is performed. The different variants of active rectifier control algorithms with adaptation to asymmetrical power supply voltage are described. In this case the negative sequence voltage is used as a correction signal for forming of three-phase voltages at the input of the frequency converter. The vector diagrams of line and phase voltages for a situation of 50 % voltage drop are shown. The calculation results of the modulation indexes necessary for voltage sag compensation and saving of the frequency converter stability are given. The limits of the frequency converter stability work for one-, two- and three-phase faults are determined. The variant of the stability increasing for active rectifiers by means of modulation indexes equality for each phases are described. It is shown that range of the residual voltages in which the active rectifier preserves stability is expanding. In general, realization of these methods helps to keep converter stability with smaller value of the residual voltages.