Моделирование динамических процессов в высоковольтных преобразователях частоты в схеме электроприводных газоперекачивающих агрегатов

Авторы

  • Игорь Васильевич Гуляев Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
  • Олег Викторович Крюков Общество с ограниченной ответственностью «ТСН-электро»,

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-2-29-35

Ключевые слова:

энергосбережение, высоковольтный преобразователь частоты, автоматизированный электропривод, газоперекачивающий агрегат, широтно-импульсная модуляция, моделирование

Аннотация

Рассмотрен частотно-регулируемый электропривод газоперекачивающего агрегата с системой стабилизации напряжения, обеспечивающий устойчивую работу за счет рекуперации кинетической энергии. Работа системы основана на автоматическом изменении частоты модулирующего сигнала преобразователя частоты в соответствии с сигналами рассогласования фактического и требуемого значений напряжения звена постоянного тока. Предложена компьютерная модель на базе программного пакета Matlab Simulink для четырехуровневого инвертора напряжения с переключаемыми конденсаторами, с помощью которой установлены закономерности изменения коэффициентов гармоник напряжения и тока в зависимости от параметров двигателя. Установлены закономерности динамических процессов в системе стабилизации функциональных характеристик преобразователя частоты на основе автоматической коррекции длительности избыточных состояний ключей, влияющих на баланс напряжений, что обеспечивает эффективное управление электроприводных газоперекачивающих агрегатов мощностью 4 МВт.

Биографии авторов

Игорь Васильевич Гуляев, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

д-р. техн. наук, профессор, кафедра «Электроника и наноэлектроника», руководитель НОЦ «Энергоэффективные двигатели», Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

Олег Викторович Крюков, Общество с ограниченной ответственностью «ТСН-электро»,

д-р. техн. наук, профессор, зам. директора по научной работе ООО «ТСН-электро»

Библиографические ссылки

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.

Kryukov O.V., Blagodarov D.A., Dulnev N.N., Safonov Y.M., Fedortsov N.N., Kostin A.A. Intelligent control of electric ma-chine drive systems // Proceedings of the 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2018. P. 8571670.

Belousov A.S., Meshcheryakov V.N., Valtchev S. Development of a control algorithm for three-phase inverter in electric drives reducing the number of commutations // Proceedings of the 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2019. С. 444-449. DOI: 10.1109/summa48161.2019.8947487.

Saushev A., Shergina O., Butsanets A. Electromagnetic compatibility of multifunctional automation systems for electrical equipment using the example of electric drives //Proceedings of the E3S Web of Conferences "22nd International Scientific Conference on Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies, EMMFT "2020", 2021. DOI:10.1051/e3sconf/202124409007.

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

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

Ипполитов В.А., Кононенко А.Б., Косоротов А.А. Мониторинг и новые функциональные возможности распредели-тельных устройств с НКУ «Каскад» // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24. № 5 (275). С. 32-39.

Teplukhov D.Yu. Method for stabilizing the operation of synchronous machines using a virtual load sensor // Russian Electrical Engineering. 2019. Т. 90. № 7. P. 473-478. DOI:10.3103/S1068371219070083.

Kryukov O., Gulyaev I., Teplukhov D. Invariant Automatic Control System for a Group of Fans in Gas Air Cooling Devices by Means of Energy Efficiency Algorithms // Proceedings of the 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. DOI:10.1109/ICEPDS47235.2020.9249270.

Титов В.Г. Алгоритмы управления на базе множественной регрессии инвариантными технологическими системами с электроприводами // Изв. вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64. № 2. С. 32-38.

Оценка теплового состояния электродвигателей переменного тока компрессорных станций магистральных газопрово-дов / А.М. Зюзев, О.В. Крюков, В.П. Метельков, С.Г. Михальченко // Изв. Томского политех. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 1. С. 88-96.

Gulyaev I.V. Improving the reliability of STD-12500-2-type electric motor of turbocompressors by predicting its state by means of spectrum analysis // Proceedings of the 18th International Scientific Technical Conference Alternating Current Electric Drives, ACED 2021.

Степанов С.Е., Васенин А.Б. Моделирование и мониторинг термодинамических процессов в синхронных электродви-гателях // Контроль. Диагностика. 2020. № 4. С. 28-35.

Крюков О.В., Серебряков А.В. Активно-адаптивные алгоритмы управления и мониторинга автономными энергетиче-скими комплексами // В сб.: Пром-Инжиниринг. Труды II МНТК. Челябинск: ЮУрГУ, 2016. С. 286-290.

Kryukov O.V., Serebryakov A.V. Modern systems of outdoor illumination for compressor stations // Light & Eng. 2016. Т. 24. №2. С.128-131.

Ziuzev A., Metelkov V. Analysis and simulation of thermodynamic processes in high-powered AC electric motors // Proceed-ings of the 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. P. 9249327.

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

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

Исследование способов снижения пускового тока при запуске высоковольтных двигателей / В.Н. Мещеряков, Т.В. Синюкова, А.В. Синюков, Д.И. Шишлин // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Сер.: Энергетика. 2021. Т. 21. №2. С. 94-104.

Valtchev S., Meshcheryakov V.N., Belousov A.S. Comparative Analysis of Electric Drives Control Systems Applied to In-duction Motors // Proceedings of the 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Ener-gy Efficiency, SUMMA 2020. Pp. 918–922.

Serebryakov A.V. Energy efficient power supply systems of oil and gas pipelines electric drives / A. V. Serebryakov // Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering. 2017. Vol. 17. № 3. Pp. 102-110.

#

Vasenin A.B., Stepanov S.E., Titov V.G. The implementation of the encapsulated electric driven gas-pumping units at the facili-ties of PAO "Gazprom". Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics. 2020;63(1):31-37. (In Russ.)

Kryukov O.V., Blagodarov D.A., Dulnev N.N., Safonov Y.M., Fedortsov N.N., Kostin A.A. Intelligent control of electric ma-chine drive systems. Proceedings of the 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2018. 2018. P. 8571670.

Belousov A.S., Meshcheryakov V.N., Valtchev S. Development of a control algorithm for three-phase inverter in 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.

Saushev A., Shergina O., Butsanets A. Electromagnetic compatibility of multifunctional automation systems for electrical equipment using the example of electric drives. Proceedings of the 22nd International Scientific Conference on Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies. EMMFT 2020. 2021. P. 09007.

Repin D.G. Concepts of a system for monitoring the technical condition of compressor stations. Control. Diagnostics. 2017;(12):30-35. (In Russ.)

Kryukov O.V. Assessment of operational factors of electrically driven gas pumping units according to regulatory monitoring re-quirements. Control. Diagnostics. 2018;(10):50-57. DOI:10.14489/td.2018.10.pp.050-057.

Ippolitov V.A., Kononenko A.B., Kosorotov A.A. Monitoring and new functionality of switchgears with NKU "Cascade". Control. Diagnostics. 2021;24(5):32-39. (In Russ.)

Teplukhov D.Y. Method for stabilizing the operation of synchronous machines using a virtual load sensor. Russian Electrical Engineering. 2019;90(7):473-478. (In Russ.)

Kryukov O., Gulyaev I., Teplukhov D. Invariant Automatic Control System for a Group of Fans in Gas Air Cooling Devices by Means of Energy Efficiency Algorithms. Proceedings of the 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. 2020. Pp. 9249270.

Titov V.G. Control algorithms based on multiple regression for invariant technological systems with electric drives. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics. 2021;64(2):32-38. (In Russ.)

Zyuzev A.M., Kryukov O.V., Metelkov V.P., Mikhalchenko S.G. Assessment of the thermal state of AC electric motors at compressor stations of main gas pipelines. News of Tomsk Polytechnic University. Georesources Engineering. 2021;332(1):88-96. (In Russ.)

Gulyaev I.V. Improving the reliability of STD-12500-2-type electric motor of turbocompressors by predicting its state by means of spectrum analysis. Proceedings of the 18th International Scientific Technical Conference Alternating Current Electric Drives, ACED 2021. P. 9462281.

Stepanov S.E., Vasenin A.B. Modeling and monitoring of thermodynamic processes in synchronous electric motors. Control. Diagnostics. 2020;(4):28-35. (In Russ.)

Kryukov O.V., Serebryakov A.V. Active-adaptive algorithms for control and monitoring of autonomous energy complexes. Proceedings of the II MNTK «Prom-Engineering». South Ural State University. 2016. Pp. 286-290.

Kryukov O.V., Serebryakov A.V. Modern systems of outdoor illumination for compressor stations. Light & Eng. 2016; 24(2):128-131.

Ziuzev A., Metelkov V. Analysis and simulation of thermodynamic processes in high-powered AC electric motors. Proceed-ings of the 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. P. 9249327.

Leonov V.P., Fedorov O.V. Application of microprocessor technology in loading devices. Dvigatelestroyeniye. 1987; (7): 37-43. (In Russ.)

Kryukov O.V. Automated loading device for complex testing of piston engines. Dvigatelestroyeniye. 2016;(2):30-35. (In Russ.)

Meshcheryakov V.N., Sinyukova T.V., Sinyukov A.V., Shishlin D.I. Research on ways to reduce the starting current when starting high-voltage motors. Bulletin of the South Ural State University. Series: Energy. 2021;21(2):94-104. (In Russ.)

Valtchev S., Meshcheryakov V. N., Belousov A.S. Comparative Analysis of Electric Drives Control Systems Applied to In-duction Motors. Proceedings of the 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2020. Pp. 918–922, 9280637.

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; 17(3):102-110. (In Russ.).

Опубликован

28.06.2024

Как цитировать

(1)
Гуляев, И. В.; Крюков, О. В. Моделирование динамических процессов в высоковольтных преобразователях частоты в схеме электроприводных газоперекачивающих агрегатов. electromeh 2024, 67, 29-35.

Выпуск

Раздел

Статьи