Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа
Приведены результаты исследований влияния работы системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа на питающую сеть, а также проведен их анализ. Обоснован выбор метода пассивной фильтрации и проведен расчет параметров универсального фильтра гармоник тока, что позволяет с...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158917 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа / И.В. Волков, В.П. Стяжкин, О.А. Зайченко // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 3. — С. 29-34. — Бібліогр.: 9 назв. — pос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158917 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Волков, И.В. Стяжкин, В.П. Зайченко, О.А. 2019-09-17T18:52:41Z 2019-09-17T18:52:41Z 2017 Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа / И.В. Волков, В.П. Стяжкин, О.А. Зайченко // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 3. — С. 29-34. — Бібліогр.: 9 назв. — pос. 1607-7970 DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.03.029 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158917 621.317:621.313.3 Приведены результаты исследований влияния работы системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа на питающую сеть, а также проведен их анализ. Обоснован выбор метода пассивной фильтрации и проведен расчет параметров универсального фильтра гармоник тока, что позволяет снизить уровень генерируемых гармоник тока до допустимых норм. Приведены результаты исследований влияния работы системы с универсальным фильтром гармоник тока на питающую сеть. Наведено результати досліджень впливу роботи системи тиристорний регулятор струму – електромагнітний сепаратор роторного типу на мережу живлення, а також проведено їхній аналіз. Обґрунтовано вибір методу пасивної фільтрації та проведено розрахунок параметрів універсального фільтра гармонік струму, що до-зволяє знизити рівень генеруючих гармонік струму до допустимих норм. Представлено результати досліджень впливу роботи системи з універсальним фільтром гармонік струму на мережу живлення. The results of the thyristor current regulator – rotor type electromagned separator system influence to the mains supply are illustrated and analysis of its is carried out. The passive filtration method selection is justified and calculation of the parameters of universal current harmonic filter has been made, thereby reducing the level of generated current harmonics to acceptable standards. The results of analysis of influence to the mains supply of the system with a universal current harmonic filter are illustrated. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Перетворення параметрів електричної енергії Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа Розрахунок параметрів універсального фільтра гармонік системи тиристорний регулятор струму – електромагнітний сепаратор роторного типу Calculation of the parameters of universal harmonic filter for thyrystor current regulator – rotor type electromagnet separator system Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа |
| spellingShingle |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа Волков, И.В. Стяжкин, В.П. Зайченко, О.А. Перетворення параметрів електричної енергії |
| title_short |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа |
| title_full |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа |
| title_fullStr |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа |
| title_full_unstemmed |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа |
| title_sort |
расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа |
| author |
Волков, И.В. Стяжкин, В.П. Зайченко, О.А. |
| author_facet |
Волков, И.В. Стяжкин, В.П. Зайченко, О.А. |
| topic |
Перетворення параметрів електричної енергії |
| topic_facet |
Перетворення параметрів електричної енергії |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технічна електродинаміка |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Розрахунок параметрів універсального фільтра гармонік системи тиристорний регулятор струму – електромагнітний сепаратор роторного типу Calculation of the parameters of universal harmonic filter for thyrystor current regulator – rotor type electromagnet separator system |
| description |
Приведены результаты исследований влияния работы системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа на питающую сеть, а также проведен их анализ. Обоснован выбор метода пассивной фильтрации и проведен расчет параметров универсального фильтра гармоник тока, что позволяет снизить уровень генерируемых гармоник тока до допустимых норм. Приведены результаты исследований влияния работы системы с универсальным фильтром гармоник тока на питающую сеть.
Наведено результати досліджень впливу роботи системи тиристорний регулятор струму – електромагнітний сепаратор роторного типу на мережу живлення, а також проведено їхній аналіз. Обґрунтовано вибір методу пасивної фільтрації та проведено розрахунок параметрів універсального фільтра гармонік струму, що до-зволяє знизити рівень генеруючих гармонік струму до допустимих норм. Представлено результати досліджень впливу роботи системи з універсальним фільтром гармонік струму на мережу живлення.
The results of the thyristor current regulator – rotor type electromagned separator system influence to the mains supply are illustrated and analysis of its is carried out. The passive filtration method selection is justified and calculation of the parameters of universal current harmonic filter has been made, thereby reducing the level of generated current harmonics to acceptable standards. The results of analysis of influence to the mains supply of the system with a universal current harmonic filter are illustrated.
|
| issn |
1607-7970 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158917 |
| citation_txt |
Расчет параметров универсального фильтра гармоник системы тиристорный регулятор тока – электромагнитный сепаратор роторного типа / И.В. Волков, В.П. Стяжкин, О.А. Зайченко // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 3. — С. 29-34. — Бібліогр.: 9 назв. — pос. |
| work_keys_str_mv |
AT volkoviv rasčetparametrovuniversalʹnogofilʹtragarmoniksistemytiristornyiregulâtortokaélektromagnitnyiseparatorrotornogotipa AT stâžkinvp rasčetparametrovuniversalʹnogofilʹtragarmoniksistemytiristornyiregulâtortokaélektromagnitnyiseparatorrotornogotipa AT zaičenkooa rasčetparametrovuniversalʹnogofilʹtragarmoniksistemytiristornyiregulâtortokaélektromagnitnyiseparatorrotornogotipa AT volkoviv rozrahunokparametrívuníversalʹnogofílʹtragarmoníksistemitiristorniiregulâtorstrumuelektromagnítniiseparatorrotornogotipu AT stâžkinvp rozrahunokparametrívuníversalʹnogofílʹtragarmoníksistemitiristorniiregulâtorstrumuelektromagnítniiseparatorrotornogotipu AT zaičenkooa rozrahunokparametrívuníversalʹnogofílʹtragarmoníksistemitiristorniiregulâtorstrumuelektromagnítniiseparatorrotornogotipu AT volkoviv calculationoftheparametersofuniversalharmonicfilterforthyrystorcurrentregulatorrotortypeelectromagnetseparatorsystem AT stâžkinvp calculationoftheparametersofuniversalharmonicfilterforthyrystorcurrentregulatorrotortypeelectromagnetseparatorsystem AT zaičenkooa calculationoftheparametersofuniversalharmonicfilterforthyrystorcurrentregulatorrotortypeelectromagnetseparatorsystem |
| first_indexed |
2025-11-24T16:09:59Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:09:59Z |
| _version_ |
1850850955237523456 |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 3 29
ПЕРЕТВОРЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
УДК 621.317:621.313.3
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УНИВЕРСАЛЬНОГО ФИЛЬТРА ГАРМОНИК СИСТЕМЫ
ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА–ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР
РОТОРНОГО ТИПА
И.В. Волков, докт.техн.наук, В.П. Стяжкин, канд.техн.наук, О.А. Зайченко, канд.техн.наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина, e-mail: tems@ukr.net
Приведены результаты исследований влияния работы системы тиристорный регулятор тока–электромаг-
нитный сепаратор роторного типа на питающую сеть, а также проведен их анализ. Обоснован выбор метода
пассивной фильтрации и проведен расчет параметров универсального фильтра гармоник тока, что позволяет
снизить уровень генерируемых гармоник тока до допустимых норм. Приведены результаты исследований влия-
ния работы системы с универсальным фильтром гармоник тока на питающую сеть. Библ. 9, табл. 4, рис. 4.
Ключевые слова: тиристорный регулятор тока, электромагнитный сепаратор роторного типа, электромагнитная
совместимость, универсальный фильтр гармоник тока, коэффициент гармоник, качество параметров питающей
сети.
Введение. Применение полупроводниковых преобразовательных устройств в промышленных
установках и системах, как известно, определяет протекание токов несинусоидальной формы, по-
требляемых из сети, вследствие чего возникает проблема электромагнитной совместимости потреби-
телей, подключенных к питающей сети. Решению проблемы электромагнитной совместимости раз-
личных потребителей в системах электроснабжения посвящены работы [1, 3, 4, 6-9]. В этих работах
приведены результаты исследований и разработок новых методов и схем пассивной, активной и гиб-
ридной фильтраций. Но каждая из этих разработок ориентирована на определенный вид нагрузок,
диапазон мощностей, заданную степень подавления высших гармоник и т.д. Что касается электро-
магнитных сепараторов роторного типа, питание обмоток намагничивания которых осуществляется
от полупроводниковых регуляторов тока [2], вопрос повышения качества потребляемой из сети элек-
трической энергии остается нерешенным.
Для управления величиной магнитной индукции в сепараторе питание обмоток намагничива-
ния осуществляется от системы регулируемых источников выпрямленного тока (тиристорных преоб-
разователей, собранных по трехфазной мостовой схеме с обратным диодом, и системы автоматиче-
ского регулирования, замкнутой по току с пропорционально-интегральным регулированием) [2]. Та-
кая система является источником электромагнитных помех, ухудшающих качество параметров пи-
тающей сети.
Без применения специального фильтра в сеть генерируются мощные гармоники тока с часто-
той, кратной 6(k+1)±1 (k=0, 1, 2, 3, …) частоте сети, причем доля гармонических составляющих в
кривой тока имеет сложный характер, зависящий от числа пульсаций, величины выпрямленного на-
пряжения и параметров цепи выпрямителя. Это приводит к значительному искажению кривой по-
требляемого тока, величина суммарного коэффициента гармонических искажений этого тока THDi
доходит до 90 %, а коэффициент мощности на входе уменьшается до 0.5−0.6. Высшие гармоники то-
ка, в свою очередь, приводят к увеличению потерь энергии в питающей сети и неизбежно увеличи-
вают коэффициент гармоник по напряжению THDu, особенно в сети ограниченной мощности с нели-
нейными нагрузками.
Целью работы является определение параметров универсального фильтра для снижения ге-
нерируемых гармоник тока до уровней допустимых значений в системе тиристорный регулятор тока–
электромагнитный сепаратор роторного типа методом пассивной фильтрации, разработанным в Ин-
ституте электродинамики НАН Украины [1]. Но так как данный метод применяется в системах с час-
тотно-регулируемыми электроприводами и ориентирован на схемы универсальных фильтров гармо-
ник (УФГ), запатентованные в США, Канаде и других странах [7], его предлагается модифицировать.
© Волков И.В., Стяжкин В.П., Зайченко О.А., 2017
30 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 3
Для конкретизации порядка и уровней гармоник тока, потребляемых такой системой, были
проведены промышленные исследования, которые показали, что 5-я и 7-я гармоники тока достигают
50−70 % от величины основной гармоники, а значение коэффициента THDi доходит до 32−37 % в
диапазоне малых углов управления тиристорами (α=0°−30°) и до 98 % − в диапазоне больших углов
(α=120°−150°). В качестве примера на рис. 1, а, б приведены форма кривой фазного (потребляемого)
тока и его спектральная характеристика для преобразователя с выпрямленным током нагрузки 20 А.
В табл. 1 приведен
спектральный состав пи-
тающего систему тока,
полученный в результате
промышленных измере-
ний и компьютерного мо-
делирования. Измерения
проводились в диапазоне
регулирования тока об-
моток намагничивания
(Id) от 20 до 70 А. Ком-
пьютерное моделирова-
ние проводилось с помо-
щью прикладной прог-
раммы для анализа сетей
OMEGA, разработанной
в Институте электродинамики. Сопоставление этих результатов показывает достаточно хорошую
адекватность применения этой программы, и в дальнейшем она использовалась как основной инст-
румент расчета и оптимизации фильтров гармоник тока.
Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что характер распределения гармоник тока в системе
питания электромагнитного сепаратора отличается от такового в системе питания частотного элек-
тропривода [1]. В частности, существенно выше процентные величины 5-ой и 13-ой гармоник, а THDi
в диапазоне малых нагрузок достигает больших значений. Это, по-видимому, связано с тем, что об-
мотки намагничивания сепаратора представ-
ляют собой активно-индуктивную нагрузку с
исключительно большой собственной индук-
тивностью (1.5−2.0 Гн) и очень малым актив-
ным сопротивлением, к тому же изменя-
ющемся в процессе работы (0.1−4.0 Ом). По-
этому разработанная ранее (для частотного
электропривода) серия фильтров в тиристор-
ной системе питания сепараторов непосредст-
венно применяться не может, и методика их
расчетов должна быть модифицирована.
На рис. 2 показана принципиальная
схема системы с УФГ, включенным между
питающей сетью и регулятором тока обмоток
сепаратора. На рисунке обозначены: u1 , u2 , u3 (i1 , i2 , i3) – система питающих трехфазных напряжений
(токов); L01, L02, L03 – внутренние индуктивности питающего трансформатора; Ud, id – значения вы-
прямленного напряжения и тока; Lон, rон – индуктивность и сопротивление обмоток; элементы фильт-
ра: L1-L6 – дроссели; C1-C3 – конденсаторные батареи.
Расчет параметров УФГ производим в том же порядке, что использовался при расчете фильт-
ров типа “LINEATOR TM” [7] для выпрямительных устройств с активно-емкостной нагрузкой. Для
этого используем предложенные ранее [1] критерии подобия, связывающие основные параметры
фильтра LINEATOR TM” с номинальным значением мощности нагрузки: K1 =L1·Pн=const; K2 =L2/L1=
=const; K3=ω2L2C=const, где L1 и L2 – индуктивности каждой трехфазной обмотки соответственно
«продольного» и «поперечного» дросселей фильтра, С – емкость конденсаторов каждой фазы при
соединении их в «звезду», Pн – мощность нагрузки, ω – угловая частота питающей сети. Соблюдение
этих критериев гарантировало минимальные значения THDi в широком диапазоне мощностей, напря-
Таблица 1
Id, A 20 30 40 50 60 70
Промышленные исследования
I5, % 72.5 67.5 36.0 27.5 22.5 22.0
I7, % 53.0 39.5 4.0 9.0 12.5 13.0
I11, % 6.0 5.5 19.5 15.0 11.0 10.5
I13, % 11.0 17.5 5.0 2.0 5.0 6.0
THDi,% 98.0 87.0 47.9 37.7 32.8 31.4
Исследования с помощью компьютерного моделирования
I5, % 72.0 68.0 51.0 38.0 22.5 20.0
I7, % 52.0 41.0 19.0 2.0 12.5 14.0
I11, % 6.0 5.5 20.0 21.0 11.0 9.0
I13, % 11.0 17.5 20.0 9.0 5.0 7.5
THDi,% 96.4 86.0 65.1 49.0 32.2 30.0
Рис. 1
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 3 31
жений, импедансов питающей сети и других характеристик упомянутого фильтра и системы питания.
Численные же значения этих критериев для активно-емкостной нагрузки в диапазоне 10−1000 кВт,
напряжений питания 120−1000 В, частот 50−400 Гц при этом выбирались такими: K1=65 [мГн*кВт];
K2=2.6; K3= 30 [мГн *Ф/с2].
При проектировании серии фильтров для сепараторов с различными значениями номинальной
мощности и соответствующих им разным номинальным токам намагничивающих обмоток (20 A, 40
A, 60 A, 80 A, 100 A) предлагается использовать эти критерии лишь на первом этапе. При этом пред-
варительные значения индуктивностей дросселей фильтра и емкости конденсаторов вычисляются по
формулам L1=K1/Pн= K1/ UdId; L2= K2L1; C=K3/ω2L2.
После предварительного расчета параметров фильтра по этим формулам (первая итерация)
производится уточняющий их расчет в программе OMEGA. При этом, в первую очередь, выбираются
такие параметры, которые минимизируют значения коэффициента THDi, на уровнях, не больших 5
или 8 % (вторая итерация), а затем из этого массива выбираются те, при которых также минимизиру-
ются габаритно-стоимостные показатели дросселей и конденсаторов (третья последняя итерация).
Последняя итерация основывается на утверждении, что габаритные размеры фильтра пропорцио-
нальны энергии, периодически запасаемой и возвращаемой дросселями и конденсаторами фильтра, и
предопределяются величинами токов, протекающих через обмотки L1-L6, и напряжения на конденса-
торах С1, С2, С3.
Выбор допустимых значений THDi на уровне 5 % (для сравнительно «слабых» сетей со зна-
чением отношения тока короткого замыкания к максимальному Rsce, равным 20) и 8 % (для сетей с
этим отношением, равным 50) обусловлен нормами эмиссии гармоник тока для промышленного обо-
рудования IEEE Std 519-2014 (IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in
Electric Power Systems), действующими на территории Северной Америки (США, Канада), так как
использование упомянутых сепараторов предполагается на этой территории. Полученные с исполь-
зованием этой методики параметры фильтров приведены в табл. 2. На рис. 3 построены аппроксими-
рованные отрезками прямых линий
графики зависимости оптимальных
параметров фильтров для стандарти-
зированных значений THDi, а в табл. 3
приведены соответствующие им ана-
литические выражения для промежу-
точных значений номинального тока,
которые могут понадобиться при про-
ектировании нового оборудования.
Так, например, для номинального
тока 90 А оптимальные параметры фильтра, обеспечивающие THDi=5 %, таковы: L1=−0.11·90+
+12.5= 2.6 мГн; L2=−0.075·90+8.7=1.95 мГн; С=6.0·90−380.0=160 мкФ.
Таблица 2
THDi 5 % 8 %
Id, А L1, мГн L2, мГн C, мкФ L1, мГн L2, мГн C, мкФ
20 21.0 11.0 27 15 10 35
40 7.6 4.3 64 4.8 3.5 76
60 5.6 3.8 70 3.2 2.6 95
80 3.7 2.7 100 2.5 2.2 110
100 1.5 1.2 220 1.5 1.3 170
Рис. 2
32 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 3
Фильтр с такими параметрами будет гарантированно обеспечивать в номинальном режиме
значение суммарного коэффициента гармоник тока на уровне 5 и 8 %.
Однако соотношения между
этими параметрами существенно от-
личаются от таковых у фильтров,
предназначенных для нагрузок типа
двигателей с частотным управлением
[1], которые характеризуются приве-
денными выше коэффициентами по-
добия K1, K2, K3. В частности, в
фильтрах для сепараторов индуктив-
ность «поперечного» реактора L2
должна быть намного меньше, а не
больше индуктивности «продольно-
го» реактора, и резонансная частота
фильтра также существенно отлича-
ется. Выбор и применение коэффи-
циентов подобия параметров для рас-
смотренного типа фильтров не имеет
смысла, поскольку данные, приве-
денные в табл. 3 и на рис. 3, вполне
достаточны для использования в ка-
честве начальных (первой итерации)
при проектировании новых серий фильтров на другие номинальные токи обмоток сепараторов.
Компьютерное моделирование (с
помощью упомянутой ранее программы
OMEGA) различных режимов работы си-
стемы регулятор тока–сепаратор с УФГ,
включенным между питающей сетью и
регулятором тока, показало значительное
улучшение качества энергии, потребляе-
мой из сети. Искажение формы тока пи-
тающей сети не превышает допустимых
норм, установленных государственными
стандартами Украины, Европейского со-
юза, США и других стран.
Спектральный состав сетевого тока при использовании УФГ с рассчитанными выше парамет-
рами для серии сепараторов на токи до 100 А представлен в табл. 4, а на рис. 4, а, б, в, г показана фор-
ма кривой питающего фазного тока и его спектральная характеристика с номинальным током 20 А
для 5 и 8 %-го фильтров.
Применение серии УФГ для различных значений ра-
бочего выпрямленного тока приводит к подавлению всего
спектра высших гармоник потребляемого из сети тока, доводя
уровень общего коэффициента гармоник THDi до стандарти-
зированных значений 5 и 8 %, и значительному улучшению
формы потребляемого из сети тока, делая ее близкой к сину-
соидальной. Сравнение приведенных выше спектров наиболее
значимых гармоник (5-я…17-я) с нормами, устанавливаемыми
цитированным выше стандартом IEEE Std 519-2014, показы-
вает полное их соответствие и даже некоторый запас. Так, на-
пример, при применении 5 %-го фильтра эти гармоники не
превышают допустимых значений в сетях со значением отно-
шения тока короткого замыкания до Rsce=33 (при норме 20), а
при применении 8 %-го фильтра 11-я и 13-я гармоники мак-
Таблица 3
Диапазон Id, А L1, мГн L2, мГн C, мкФ
THDi =5 %
20...40 -0.67· Id +34.4 -0.335· Id +17.7 1.85· Id -10.0
40...60 -0.1· Id +11.6 -0.025· Id +5.3 0.3· Id +52.0
60...80 -0.1· Id +11.3 -0.055· Id +7.1 1.5· Id -20.0
80...100 -0.11· Id +12.5 -0.075· Id +8.7 6.0· Id -380.0
THDi =8 %
20...40 -0.51· Id +11.67 -0.325· Id +16.5 2.05· Id -6.0
40...60 -0.08· Id +8.0 -0.045· Id +2.6 0.95· Id +38.0
60...80 -0.035· Id +5.3 -0.02· Id +3.8 0.75· Id +50.0
80...100 -0.05· Id +6.5 -0.045· Id +5.8 3.0· Id -130.0
Таблица 4
, AI 20 40 60 80 100
Система с 5 %-ным УФГ
I5, % 0.9 1.1 1.5 1.7 3.2
I7, % 2.7 2.4 3.2 3.3 3.0
I11, % 3.2 3.0 2.5 2.5 1.8
I13, % 1.5 1.8 2.0 2.0 1.2
THDi,% 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Система с 8 %-ным УФГ
I5, % 4.9 3.0 3.9 4.8 7.0
I7, % 3.5 1.7 3.7 3.7 2.6
I11, % 4.5 5.2 3.5 3.3 2.8
I13, % 1.7 2.2 2.9 2.7 2.0
THDi,% 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
Рис. 3
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 3 33
симально превышают норму всего на 2.1
и 0.9 % .
Выводы. Предложенная трех-
этапная методика расчета параметров
УФГ позволяет проектировать оптималь-
ные фильтры гармоник сетевого тока для
серии электромагнитных сепараторов ро-
торного типа с различными номиналь-
ными значениями тока обмоток намаг-
ничивания до 100 А, которые питаются
от тиристорных преобразователей, рабо-
тающих в режиме регуляторов тока. Ме-
тодика может быть использована и при
создании более мощных сепараторов.
Применение таких УФГ позволяет сни-
зить уровень всего спектра генерируе-
мых в питающую сеть высших гармоник
тока, при этом значение общего коэффи-
циента гармоник тока не превышает нор-
мативные значения в 5 и 8 %. Это позволяет применять рассматриваемые системы тиристорный ре-
гулятор тока–электромагнитный сепаратор на горно-обогатительных фабриках с системами электро-
снабжения ограниченной мощности, но с жесткими требованиями по электромагнитной совместимо-
сти электротехнического и электронного оборудования.
1. Волков И.В. Новая концепция построения силовых цепей частотно-регулируемых электроприводов //
Техн. електродинаміка. – 1999. – № 4. – С. 21-26.
2. Волков И.В., Стяжкин В.П., Зайченко О.А. Математическая модель системы магнитосвязанных об-
моток намагничивания сепаратора 6ЭРМ при питании от полупроводниковых регуляторов постоянного тока //
Энергосбережение, энергетика, энергоаудит. Спец. вып. – 2013. – Т. 2. – № 8(114). – С. 208-213.
3. Жаркін А.Ф., Пазєєв А.Г. Однофазні активні коректори коефіцієнта потужності для багатомодульних
систем електроживлення. – К.: Ін-т електродинаміки НАН України. – 2014. – 212 с.
4. Шидловский А.К., Жаркин А.Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях. – К.: Нау-
кова думка, 2005. – 210 с.
5. Duran R.C., McGranaghan M.F., Beaty H.W. Electrical power systems quality. – New York: McGrow-Hill,
1996. – 260 p.
6. Fujita H., Yamasaki T., Akagi H. A hybrid active filter for damping of harmonic resonance in industrial
power systems // IEEE Trans. on power electronics. – 2000. – No 2. – Pp. 215-222.
7. Levin M., Hoevenaars A., Volkov I., Kuznetsov V. Universal harmonic mitigating system. Patent USA, no.
6.127.743, 2007.
8. Singh B., Singh B.N. A review of three-phase improved power quality AC-DC converters // IEEE Trans. on
indust. electron. – 2004. – Vol. 51. – No 3. – Pp. 641-660.
9. Tihanyi L. Electromagnetic Compatibility in power electronics // IEEE Press. New York. – 1995. – P. 402.
УДК 621.317:621.313.3
РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ УНІВЕРСАЛЬНОГО ФІЛЬТРА ГАРМОНІК СИСТЕМИ
ТИРИСТОРНИЙ РЕГУЛЯТОР СТРУМУ–ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ СЕПАРАТОР
РОТОРНОГО ТИПУ
І.В. Волков, докт.техн.наук, В.П. Стяжкін, канд.техн.наук, О.А. Зайченко, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: tems@ukr.net
Наведено результати досліджень впливу роботи системи тиристорний регулятор струму–електромагнітний
сепаратор роторного типу на мережу живлення, а також проведено їхній аналіз. Обґрунтовано вибір методу
пасивної фільтрації та проведено розрахунок параметрів універсального фільтра гармонік струму, що до-
зволяє знизити рівень генеруючих гармонік струму до допустимих норм. Представлено результати досліджень
Рис. 4
34 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 3
впливу роботи системи з універсальним фільтром гармонік струму на мережу живлення.
Бібл. 9, табл. 4, рис. 4.
Ключові слова: тиристорний регулятор струму, електромагнітний сепаратор роторного типу, електромагнітна
сумісність, універсальний фільтр гармонік струму, коефіцієнт гармонік, якість параметрів мережі живлення.
CALCULATION OF THE PARAMETERS OF UNIVERSAL HARMONIC FILTER FOR THYRYSTOR
CURRENT REGULATOR – ROTOR TYPE ELECTROMAGNET SEPARATOR SYSTEM
I.V. Volkov, V.P. Stiazhkin, O.A. Zaichenko
Institute of Electrodynamics of National Academy of Science of Ukraine,
pr. Peremohy, 56, Kyiv, 03057, Ukraine,
e-mail: tems@ukr.net
The results of the thyristor current regulator – rotor type electromagned separator system influence to the mains supply
are illustrated and analysis of its is carried out. The passive filtration method selection is justified and calculation of
the parameters of universal current harmonic filter has been made, thereby reducing the level of generated current
harmonics to acceptable standards. The results of analysis of influence to the mains supply of the system with a
universal current harmonic filter are illustrated. References 9, tables 4, figures 4.
Key words: thyristor current regulator, rotor type electromagnet separator, electromagnetic compatibility, universal cur-
rent harmonic filter, total harmonic distortion, power network parameters quality.
1. Volkov I.V. The new concept of the construction of power circuits variable frequency drives // Tekhnichna
Elektrodynamіka. – 1999. – No 4. – Pp. 21-26. (Rus)
2. Volkov I.V., Stiazhkin V.P., Zaichenko O.A. The mathematical model of the magnet coupled magnetization
windings system of the 6ERM separator that supplied by the semiconductor dc regulators // Energosberezhenie, Ener-
getika, Energoaudit. – 2013. – Vol. 2. – No 8(114). – Pp. 208-213. (Rus)
3. Zharkin A.F., Pazjejev A.G. Single-phase active power factor correctors for multimodal systems of power. –
Kyiv: Instytut elektrodynamiky Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. – 2014. – 212 p. (Ukr)
4. Shidlovskii A.K., Zharkin A.F. The higher harmonics in low voltage electrical networks. – Kyiv: Naukova
dumka, 2005. – 210 p. (Rus)
5. Duran R.C., McGranaghan M.F., Beaty H.W. Electrical power systems quality. – New York: McGrow-Hill,
1996. – 260 p.
6. Fujita H., Yamasaki T., Akagi H. A hybrid active filter for damping of harmonic resonance in industrial
power systems // IEEE Trans. on power electronics. – 2000. – No 2. – Pp. 215-222.
7. Levin M., Hoevenaars A., Volkov I., Kuznetsov V. Universal harmonic mitigating system. Patent USA, no.
6.127.743, 2007.
8. Singh B., Singh B.N. A review of three-phase improved power quality AC-DC converters // IEEE Trans. on
indust. electron. – 2004. – Vol. 51. – No 3. – Pp. 641-660.
9. Tihanyi L. Electromagnetic Compatibility in power electronics // IEEE Press. New York, 1995. – P. 402.
Надійшла 03.11.2016
Остаточний варіант 22.03.2017
|