Повышение эффективности электроприводов  газоперекачивающих агрегатов на базе  высоковольтных преобразователей частоты

Igor V. Gulyaev; Oleg V. Kryukov; Dmitriy Yu. Teplukhov

doi:10.17213/0136-3360-2023-2-45-50

Authors

Igor V. Gulyaev National Research Ogarev Mordovia State University
Oleg V. Kryukov LLC «TSN-Electro»
Dmitriy Yu. Teplukhov National Research Ogarev Mordovia State University

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-2-45-50

Keywords:

automated electric drive, frequency converter, computer simulation, harmonic coefficient, pulse-width modulation, electric drive gas pumping unit

Abstract

The article considers possibilities for increasing the energy efficiency of electric gas compressor units by improving the control algorithms for high-voltage multilevel frequency converters. A model of a four-level voltage inverter with tunable capacitors based on the Matlab Simulink software package is proposed. The obtained simulation results have established the patterns of change in the voltage harmonic coefficients and converter current depending on the motor parameters and the pulse-width modulation parameters of various types. The article also grounds a modulation method providing minimal distortion of the output voltage in the most characteristic control region by the drive, corresponding to a modulation depth change within 0.4 - 1. The regularities of the dynamic processes in tunable capacitors have been determined, their connection with the parameters of the steady state being established.

Author Biographies

Igor V. Gulyaev, National Research Ogarev Mordovia State University

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department «Electronics and Nanoelectronics», Head of Science and Education Center «Power efficient motors»

Oleg V. Kryukov, LLC «TSN-Electro»

Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy Director for Science and Research, LLC «TSN-Electro»

Dmitriy Yu. Teplukhov, National Research Ogarev Mordovia State University

Post-graduate student of the Department «Electronics and Nanoelectronics», National Research Ogarev Mordovia State University

References

Milov V.R., Suslov B.A. Intellectual Management Decision Support in Gas Industry // Automation and Remote Control. 2011. Vol. 72. № 5. P. 1095 – 1101.

Степанов С.Е., Васенин А.Б., Косоротов А.А. Разработка прикладного программного обеспечения для системы гео-технического мониторинга газопроводов // Контроль. Диагностика. 2022. Т. 25. № 6. С. 46 – 57.

Teplukhov D. Invariant Automatic Control System for a Group of Fans in Gas Air Cooling Devices by Means of Energy Ef-ficiency Algorithms // Proceedings of the 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020.

Репин Д.Г. Концепты системы мониторинга технического состояния компрессорных станций // Контроль. Диагности-ка. 2017. № 12. С. 30 – 35.

Крюков О.В. Мониторинг условий эксплуатации электродвигателей газоперекачивающих агрегатов // Контроль. Диа-гностика. 2016. № 12. С. 50 – 58.

Крюков О.В. Оценка эксплуатационных факторов электроприводных газоперекачивающих агрегатов по норматив-ным требованиям мониторинга // Контроль. Диагностика. 2018. № 10. C.50-57. DOI:10.14489/td.2018.10.C.050-057.

Бабичев С.А., Захаров П.А. Мониторинг технического состояния приводных электродвигателей ГПА // Контроль. Диагностика. 2009. № 7. С. 33 – 39.

Ziuzev A.M., Metelkov V.P., Mikhalchenko S.G. Estimation of Thermal State of AC Electric Motor of Trunk Gas Pipelines compressor stations // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering, 2021, 332(1). Pp. 88 – 96.

Титов В.Г. Анализ пусковых режимов электроприводных ГПА // Изв. вузов. Электромеханика. 2012. № 3. С. 29-35.

Крюков О.В. Подход к прогнозированию технического состояния ЭГПА // Приборы и системы. Управление, кон-троль, диагностика. 2016. № 9. С. 30 – 34.

Серебряков А.В. Активно-адаптивные алгоритмы управления и мониторинга автономными энергетическими ком-плексами // В сб.: Пром-Инжиниринг. Труды II МНТК. ЮУрГУ. 2016. С. 286 – 290.

Васенин А.Б., Степанов С.Е., Титов В.Г. Реализация капсулированных электроприводных ГПА на объектах ПАО «Газпром» // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. Т. 63. № 1. С. 31 – 37.

Teplukhov D.Y. Method for Stabilizing the Operation of Synchronous Machines Using a Virtual Load Sensor // Russian Electrical Engineering. 2019. Vol. 90. № 7. Pp. 473 – 478.

Blagodarov D.A., Dulnev N.N., Safonov Y.M., Fedortsov N.N., Kostin A.A. Intelligent Control of Electric Machine Drive Systems // Proceedings of the 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2018.

Serebryakov A.V. Energy Efficient Power Supply Systems of oil and Gas Pipelines Electric Drives // Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering. 2017. Vol. 17. № 3. Pp. 102 – 110.

Valtchev S., Meshcheryakov V. N., Belousov A.S. Comparative Analysis of Electric Drives Control Systems Applied to Two-Phase Induction Motors // Proceedings of the 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automa-tion and Energy Efficiency, SUMMA 2020. Pp. 918 – 922.

Belousov A.S., Meshcheryakov V.N., Valtchev S. Development of a Control Algorithm for Three-Phase Inverter in Two-phase Electric Drives Reducing the Number of Commutations // Proceedings of the 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2019. Pp. 444-449. DOI: 10.1109/summa48161.2019.8947487.

Крюков О.В. Автоматизированное нагружающее устройство для комплексных испытаний поршневых двигателей // Двигателестроение. 2016. № 2. С. 30 – 35.

Леонов В.П., Федоров О.В. Применение микропроцессорной техники в нагружающих устройствах // Двигателестро-ение. 1987. № 7. С. 37 – 43.

Крюков О.В. Алгоритмы быстрого преобразования Уолша в микропроцессорных системах управления электропри-водом // Изв. вузов. Электромеханика. 2005. № 4. С. 39 – 44.

Захаржевский О.А., Афонин В.В. Методы и алгоритмы учета конструкции обмоток асинхронных машин в системах частотного электропривода // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Серия: Энергетика. 2015. Т. 15. № 4. С. 74 – 82.