КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ
Fluctuations of the rotor of a synchronous generator uninterruptible power supply systems which are caused by the change in the load modes and operation of the primary power source were described. The diagram of a power supply system with matrix converter and simulated vibrations of the rotor for th...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1087 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870203726863532032 |
|---|---|
| author | Пічкальов, Є.С. |
| author_facet | Пічкальов, Є.С. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Є.С. Пічкальов",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. І. Сікорського», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна"
}
] |
| author_sort | Пічкальов, Є.С. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-08T17:30:56Z |
| description | Fluctuations of the rotor of a synchronous generator uninterruptible power supply systems which are caused by the change in the load modes and operation of the primary power source were described. The diagram of a power supply system with matrix converter and simulated vibrations of the rotor for the generator DGR 150/750 were shown. References 5, figures 2. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:18:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
110 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 5
УДК 621.313
КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ
Є.С.Пічкальов
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»,
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна.
e-mail: pichkalyov@gmail.com
У статті розглянуто коливання ротора синхронного генератора систем гарантованого електроживлення, що
викликано зміною режимів роботи навантаження та роботою первинного джерела живлення. Наведено
структурну схему системи електроживлення з матричним перетворювачем та проведено моделювання
коливання ротора для генератора ДГР 150/750. Бібл. 5, рис. 2.
Ключові слова: синхронний генератор, дизельний генератор, пульсації моменту, коливання ротора.
Розвиток електротехніки характеризується високою насиченістю електрообладнанням приміщень будин-
ків і промислових об'єктів, що потребують дотримання високих вимог до надійності електроживлення [1]. Систе-
ми гарантованого електроживлення (СГЕЖ), що будуються на основі включення в загальну схему, крім мережі ще
декількох джерел гарантованого електроживлення (ДГЕЖ), дозволяють забезпечити надійність електроживлення
[2]. Однією з особливостей роботи ДГЕЖ з використанням синхронних генераторів є пульсації моменту, що мо-
жуть стати причиною зупинки роботи ДГЕЖ. Тому важливою задачею є компенсація пульсацій моменту на валу
генератора. При цьому забезпечується необхідна надійність роботи системи електроживлення та найбільш повне і
ефективне використання енергетичних ресурсів. Одним з можливих способів зменшення пульсацій є регулювання
cosϕ на виході синхронного генератора з використанням можливостей матричного перетворювача.
Мета даної статті − опис і моделювання коливань ротора синхронного генератора та відповідно пуль-
сацій моменту на валу генератора, що викликані зміною навантаження або впливом первинного джерела жив-
лення, та забезпечення зниження пульсацій матричним перетворювачем.
Система гарантованого електроживлення. Розглянемо СГЕЖ, що складається з дизельного двигуна
(ДД), синхронного генератора (СГ), матричного перетворювача (МП) та асинхронного двигуна (АД) (рис. 1, ди-
зельний двигун не показано). У сталому режимі механічний обертальний момент дизельного двигуна врівно-
важений гальмівним електромагнітним моментом синхронного генератора. Припустимо, що при роботі син-
хронного генератора виникають пульсації на його валу, викликані роботою первинного джерела живлення або
зміною режиму роботи навантаження [3].
Проаналізуємо малі коливання ротора (ку-
та навантаження) θΔ . Припустимо, що напруга на
виході синхронного генератора OUTU залишається
незмінною, тоді кожному моменту M відповідає
кут 0θ на кутовій характеристиці машини. Зміна
величин, що визначають 0θ , призводить до зміни
положення ротора і відповідно кута 0θ . Нове зна-
чення кута θ встановлюється після перехідного
процесу, що носить звичайно коливальний харак-
тер, причому коливання θ щодо нового значення
супроводжуються коливаннями кутової швидкості
ротора, струму, електромагнітного моменту, ак-
тивної і реактивної потужностей. Такі коливання
поділяються на вільні та вимушені.
Вільні та вимушені коливання моменту
на валу синхронного генератора. Вимушені ко-
ливання виникають під дією зовнішніх чинників
на роботу синхронного генератора. У загальному випадку на валу первинного двигуна момент може мати у
своєму складі гармонічні складові. При представленні синхронного генератора у вигляді одномасової системи
рівняння коливань ротора має вигляд [4]
k
m m m
1
J D C M sin( t ),ν μ ν
ν=
Δθ + Δθ + Δθ = Δ ⋅ νω + ϕ∑&& & (1)
© Пічкальов Є.С., 2014
Рис. 1
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 5 111
або
k
1 m
Mb c sin( t ),
J
ν
μ ν
ν=
Δ
Δθ + ⋅Δθ + ⋅Δθ = ⋅ νω + ϕ∑&& &
де m m mJ , D , C − момент інерції, коефіцієнт демпфірування та синхронізуюча потужність, приведені до номі-
нального обертального моменту двигуна; m mb D J= − відносний коефіцієнт демпфірування; m mc C J= − пи-
тома синхронізуюча потужність; MνΔ − гармонічні складові обертального моменту на валу дизельного дви-
гуна; μω − основна кругова частота обертання валу; ν − порядок гармонічних складових; νϕ − зсув по фазі
гармонічних складових.
Зробимо відповідні заміни: ( )2
m m m m m mD / 2J ; D / 2J C / J .α = − β = −
Розв’язавши рівняння (1) операторним методом, отримаємо вираз, який ілюструє зміну малих коливань
ротора у часі
( )
k
i t i t( ) t ( ) t ( ) t ( ) t
0
1 m
a a M(t) e e A e B e C e D e ,
2 2 J
μ μ− νω νωβ−α ⋅ −β−α ⋅ − α−β − α+βν
ν=
⎛ ⎞− α + β α + β − Δ
Δθ = Δθ ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅⎜ ⎟⋅β ⋅β⎝ ⎠
∑
де A, B, C, D − коефіцієнти, що отримують у результаті розв’язку рівняння (1) операторним методом.
Як приклад розглянемо вплив дизельного двигуна на роботу синхронного генератора ДГР 150/750,
параметри якого мають значення 2 2
m m mJ 3,44 10 , D 7 10 , C 5, 4,− −= ⋅ = ⋅ = а 1,055; 12,4876iα = β = . При почат-
ковій величині зміни кута 0 0,3Δθ = рад. вільні та сумарні (сума вільних та вимушених) коливання ротора ге-
нератора матимуть вигляд, наведений на рис. 2, а та рис. 2, б відповідно (вертикальна вісь: ,Δθ рад.; гори-
зонтальна вісь: час у секундах).
Коливання ротора, по-
казані на рис. 2, а та рис. 2, б,
призводять до нестійкої роботи
системи. Їх можливо компен-
сувати, застосовуючи матрич-
ний перетворювач, який дозво-
ляє керувати зсувом фаз між
вхідними струмом та напругою
перетворювача [5]. Пульсації
струму статора, що залежать
від коливань ротора визнача-
ються наступним виразом:
m 0 0 0
0 0
C U I sinI ,
U cos
⋅ Δθ − Δϕ ⋅ ⋅ ⋅ ϕ
Δ =
⋅ ϕ
(2)
де IΔ − зміна струму статора; 0 0 0U , I , ϕ − значення напруги, струму та кута між струмом та напругою на по-
чатку перехідного процесу; Δθ − зміна кута навантаження через зміну моменту на валу генератора; Δϕ − зміна
кута між напругою та струмом.
Для усунення пульсацій необхідно підтримувати таке значення зміни кута Δϕ , при якому I 0Δ = , тобто
( ) 1
m 0 0 0C U I sin .−Δϕ = Δθ ϕ (3)
Для генератора ДГР 150/750 [4] рівняння (3) матиме вигляд
3,1 .Δϕ = ⋅ Δθ (4)
Керування відповідно до (4) дає змогу усунути пульсації моменту на валу синхронного генератора.
Висновки. Коливання ротора синхронного генератора, а відповідно і пульсації моменту на його валу
призводять до нераціонального використання палива та можливої зупинки роботи ДГЕЖ. Отримано результати
моделювання пульсацій моменту на валу синхронного генератора та визначено умову компенсації пульсацій (3)
за допомогою зміни зсуву фаз Δϕ на вході матричного перетворювача.
1. Pichkalov Ie., Kyselova A., Kyselova O., Kyselov G. Optimal control of uninterruptible power system with diesel generator
// IEEE XXXIII International Scientific Conference " Electronics and Nanotechnology" (ELNANO), 16-19 April 2013. −
Pp. 378−380.
2. Бар В.И. Основы преобразовательной техники. − Тольятти: ТГУ, 2002. − 108 с.
3. Забудский Е.И. Электрические машины. Ч.3. Синхронные машины. – Москва: МГАУ, 2008. – 195 с.
4. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем. Теория. − С.-Пб.: НОУ "Центр подготовки кадров
а б
Рис. 2
112 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2014. № 5
энергетики", 2006. − 350 с.
5. Мысак Т.В., Полищук С.И., Соболев В.Н., Михальский В.М., Чехет Э.М. Алгоритм и структура управления мат-
ричным преобразователем с векторной широтно-импульсной модуляцией // Вестник Харьковского государствен-
ного политехнического университета «Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика». −
2000. – Вып. 113. – С. 259−262.
КОМПЕНСАЦИЯ ПУЛЬСАЦИЙ МОМЕНТА НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ
ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Е.С.Пичкалёв
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина.
e-mail: pichkalyov@gmail.com
В статье рассмотрены колебания ротора синхронного генератора систем гарантированного электропи-
тания, которые вызваны изменением режимов работы нагрузки и работой первичного источника питания.
Приведена структурная схема системы электропитания с матричным преобразователем и проведено моде-
лирование колебания ротора для генератора ДГР 150/750. Библ. 5, рис. 2.
Ключевые слова: синхронный генератор, дизельный генератор, пульсации момента, колебания ротора.
TORQUE RIPPLE COMPENSATION OF SYNCHRONOUS GENERATOR OF UNINTERRUPTIBLE
POWER SYSTEMS
Ie.Pichkalov
National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”,
pr. Peremohy, 37, Kyiv, 03056, Ukraine.
e-mail: pichkalyov@gmail.com
Fluctuations of the rotor of a synchronous generator uninterruptible power supply systems which are caused by the
change in the load modes and operation of the primary power source were described. The diagram of a power supply
system with matrix converter and simulated vibrations of the rotor for the generator DGR 150/750 were shown.
References 5, figures 2.
Keywords: synchronous generator, diesel generator, torque ripple, vibrations of the rotor.
1. Pichkalov Ie., Kyselova A., Kyselova O., Kyselov G. Optimal control of uninterruptible power system with diesel
generator // IEEE XXXIII International Scientific Conference " Electronics and Nanotechnology" (ELNANO), 16-19
April 2013. − Pp. 378−380.
2. BarV.I. Fundamentals of Power Converters. − Toliatti: TGU, 2002. – 108 p. (Rus)
3. Zabudskii E.I. Electrical machines. Part 3. Synchronous machines. – Мoskva: MGAU, 2008. – 195 p. (Rus)
4. Meleshkin G.A., Merkurev G.V. Sustainable energy systems. Theory. − Sankt-Peterburg: NOU "Tsentr podgotovki
kadrov energetiki", 2006. – 350 p. (Rus)
5. Mysak T.V., Polishchuk S.I., Sobolev V.N., Mikhalskii V.M., Chekhet E.M. Algorithm and control structure of matrix
converter with SVPWM // Vestnik Kharkovskogo Gosudarstvennogo Politekhnicheskogo Universiteta «Problemy
avtomatizirovanogo elektroprivoda. Teoriia i praktika». − 2000. – Vol. 113. – Pp. 259−262. (Rus)
Надійшла 25.02.2014
|
| id | techned_org_ua-article-1087 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:18:34Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/21/0f51b6d81bc956bf3e2304fa1dd62121.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-10872023-01-08T17:30:56Z TORQUE RIPPLE COMPENSATION OF SYNCHRONOUS GENERATOR OF UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEMS КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ Пічкальов, Є.С. synchronous generator diesel generator torque ripple vibrations of the rotor синхронний генератор дизельний генератор пульсації моменту коливання ротора Fluctuations of the rotor of a synchronous generator uninterruptible power supply systems which are caused by the change in the load modes and operation of the primary power source were described. The diagram of a power supply system with matrix converter and simulated vibrations of the rotor for the generator DGR 150/750 were shown. References 5, figures 2. У статті розглянуто коливання ротора синхронного генератора систем гарантованого електроживлення, що викликано зміною режимів роботи навантаження та роботою первинного джерела живлення. Наведено структурну схему системи електроживлення з матричним перетворювачем та проведено моделювання коливання ротора для генератора ДГР 150/750. Бібл. 5, рис. 2. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2014-08-11 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1087 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 5 (2014): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 110 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 5 (2014): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 110 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1087/963 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | синхронний генератор дизельний генератор пульсації моменту коливання ротора Пічкальов, Є.С. КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title | КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_alt | TORQUE RIPPLE COMPENSATION OF SYNCHRONOUS GENERATOR OF UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEMS |
| title_full | КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_fullStr | КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_full_unstemmed | КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_short | КОМПЕНСАЦІЯ ПУЛЬСАЦІЙ МОМЕНТУ НА ВАЛУ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМ ГАРАНТОВАНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ |
| title_sort | компенсація пульсацій моменту на валу синхронного генератора систем гарантованого електроживлення |
| topic | синхронний генератор дизельний генератор пульсації моменту коливання ротора |
| topic_facet | synchronous generator diesel generator torque ripple vibrations of the rotor синхронний генератор дизельний генератор пульсації моменту коливання ротора |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1087 |
| work_keys_str_mv | AT píčkalʹovês torqueripplecompensationofsynchronousgeneratorofuninterruptiblepowersystems AT píčkalʹovês kompensacíâpulʹsacíjmomentunavalusinhronnogogeneratorasistemgarantovanogoelektroživlennâ |