|
DOI: 10.14489/td.2025.12.pp.063-067
Крюков О. В., Гуляев И. В.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ НА БАЗЕ МНОГОУРОВНЕВОГО ИНВЕРТОРА В СОСТАВЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА
(с. 63-67)
Аннотация. Проанализировано использование высоковольтного преобразователя частоты на основе разработки инвертора напряжения многоуровневого типа с коммутирующими конденсаторами для повышения энергетических показателей электропривода газоперекачивающего агрегата. Мощность представленного агрегата составляет 4 МВт, что соответствует характеристикам центробежного нагнетателя, асинхронного электродвигателя, полупроводниковых приборов и принудительной системы охлаждения преобразователя частоты. Разработана принципиальная схема четырехуровневого инвертора напряжения с коммутируемыми конденсаторами, в которой IGBT-модули для увеличения тока включены параллельно и работают в двухтактном режиме. Предложен способ модуляции для минимального искажения выходного напряжения в наиболее важной области регулирования электропривода с соответствующей измененной глубиной модуляции. Полученные результаты проверены на практике при разработке высоковольтного преобразователя частоты и подтвердили высокое качество получаемой электро-энергии. Напряжение и ток инвертора имеют соответствующие значения в зависимости от параметров асинхронного электродвигателя и параметров широтно-импульсной модуляции.
Ключевые слова: автоматизированный электропривод, преобразователь частоты, инвертор, коэффициент гармоник, принудительное охлаждение, газоперекачивающий агрегат.
Kryukov O. V., Gulyaev I. V.
FREQUENCY CONVERTER BASED ON AMULTI-LEVEL INVERTER AS PART OF AN ELECTRIC DRIVE GAS PUMPING UNIT
(pp. 63-67)
Abstract. The article analyzes the use of a high-voltage frequency converter based on the development of a multilevel voltage inverter with switching capacitors to increase the energy performance of an electric drive of a gas pumping unit. The power of the presented unit is 4 MW, which corresponds to. characteristics of a centrifugal supercharger, asynchronous electric motor, semiconductor devices and a forced cooling system of a frequency converter. A schematic diagram of a four-level voltage inverter with switched capacitors has been developed, in which IGBT modules for increasing current are connected in parallel and operate in push-pull mode. A modulation method is proposed to minimize distortion of the output voltage in the most important control area of the electric drive with a corresponding modified modulation depth. The results obtained have been tested in practice during the development of a high-voltage frequency converter, which confirmed the high quality of the electricity received. The voltage and current of the inverter have corresponding values depending on the parameters of the asynchronous electric motor and pulse width modulation parameters.
Keywords: automated electric drive, frequency converter, inverter, harmonic coefficient, forced cooling, gas pumping unit.
О. В. Крюков (ООО «ТСН-электро», Нижний Новгород, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
И. В. Гуляев (Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, Саранск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
O. V. Kryukov (OOO “TSN-electro”, Nizhny Novgorod, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. V. Gulyaev (National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Пужайло А. Ф., Рубцова И. Е. Энергосбережение в агрегатах компрессорных станций средствами частотно-регулируемого электропривода // Наука и техника в газовой промышленности. 2012. № 2. С. 98 ‒ 106.
2. Репин Д. Г., Крюков О. В. Концепты системы мониторинга технического состояния компрессорных станций // Контроль. Диагностика. 2017. № 12. С. 30 – 35.
3. Захаров П. А. Методология инвариантного управления агрегатами КС при случайных воздействиях // Известия вузов. Электромеханика. 2009. № 5. С. 64 – 70.
4. Крюков О. В. Оценка эксплуатационных факторов электроприводных газоперекачивающих агрегатов по нормативным требованиям мониторинга // Контроль. Диагностика. 2018. № 10. C. 50 ‒ 57.
5. 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). Р. 88 – 96.
6. Valtchev S., Belousov A. S. Comparative Analysis of Electric Drives Control Systems Applied to Induction Motors // Proceedings of the 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency. SUMMA 2020. Р. 918 – 922. DOI: 10.1109/SUMMA50634.2020.9280637
7. Ипполитов В. А., Кононенко А. Б., Косоротов А. А. Мониторинг и новые функциональные возможности РУ «Каскад» // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24, № 5(275). С. 32 ‒ 39.
8. Kryukov O. V., Gulyaev I. V., Teplukhov D. Y. Method for stabilizing the operation of synchronous machines using a virtual load sensor // Russian Electrical Engineering. 2019. Vol. 90, No. 7. P. 473 ‒ 478. DOI: 10.3103/S1068371219070083
9. Serebryakov A. V. A system of online diagnostics of the technical condition of power plants // Russian Electrical Engineering. 2015. Vol. 86, No. 4. P. 208 – 212.
10. Серебряков А. В. Универсальная система мониторинга электродвигателей ГПА // Изв. вузов. Электромеханика. 2016. № 4(546). С. 74 – 81.
11. Milov V. R., Suslov B. A. Intellectual management decision support in gas industry // Automation and Remote Control. 2011. Vol. 72, No. 5. P. 1095 ‒ 1101.
12. Kryukov O. V., Serebryakov A. V. Energy efficient power supply systems of oil and gas pipelines electric drives // Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering. 2017. Vol. 17, No. 3. P. 102 – 110.
13. Gulyaev I. V., 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. Saint Petersburg, Russia, 4 ‒ 7 Oct 2020. Saint Petersburg, 2020. P. 9249270. DOI: 10.1109/ICEPDS47235.2020.9249270
14. Kryukov O. V., Blagodarov D. A., Dulnev N. N., et al. Intelligent control of electric machine drive systems // Proceedings of the 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2018. Novocherkassk, Russia, 3 ‒ 6 Oct. 2018. Novocherkassk, 2018. P. 8571670. DOI: 10.1109/ICEPDS.2018.8571670
15. Титов В. Г. Алгоритмы управления на базе множественной регрессии инвариантными технологическими системами с электроприводами // Изв. вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 2. С. 32 – 38.
16. Belousov A. S., 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. Lipetsk, Russia, 20 ‒ 22 Nov. 2019. Lipetsk, 2019. P. 444 ‒ 449. DOI: 10.1109/summa48161.–2019.–P. 8947487
17. 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.
18. Крюков О. В. Автоматизированное нагружающее устройство для комплексных испытаний поршневых двигателей // Двигателестроение. 2016. № 2. С. 30 – 35.
19. Леонов В. П., Федоров О. В. Применение микропроцессорной техники в нагружающих устройствах // Двигателестроение. 1987. № 7. С. 37 – 43.
20. Крюков О. В., Серебряков А. В. Активно-адаптивные алгоритмы управления и мониторинга автономными энергетическими комплексами // Пром-Инжини¬ринг: Труды II МНТК. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2016. С. 286 – 290.
1. Puzhailo, A. F., & Rubtsova, I. E. (2012). Energy saving in compressor station units by means of a frequency-controlled electric drive. Nauka i Tekhnika v Gazovoi Promyshlennosti, (2), 98–106. [in Russian language]
2. Repin, D. G., & Kryukov, O. V. (2017). Concepts of a monitoring system for the technical condition of compressor stations. Kontrol. Diagnostika, (12), 30–35. [in Russian language]
3. Zakharov, P. A. (2009). Methodology for invariant control of compressor station units under random disturbances. Izvestiya Vuzov. Elektromekhanika, (5), 64–70. [in Russian language]
4. Kryukov, O. V. (2018). Assessment of operational factors of electric drive gas pumping units according to regulatory monitoring requirements. Kontrol. Diagnostika, (10), 50–57. [in Russian language]
5. Ziuzev, A. M., Metelkov, V. P., & Mikhalchenko, S. G. (2021). Estimation of thermal state of AC electric motor of trunk gas pipelines compressor stations. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering, 332(1), 88–96.
6. Valtchev, S., & Belousov, A. S. (2020). Comparative analysis of electric drives control systems applied to induction motors. In Proceedings of the 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA 2020) (pp. 918–922). https://doi.org/10.1109/SUMMA50634.2020.9280637
7. Ippolitov, V. A., Kononenko, A. B., & Kosorotov, A. A. (2021). Monitoring and new functional capabilities of the "Kaskad" switchgear. Kontrol. Diagnostika, 24(5), 32–39. [in Russian language]
8. Kryukov, O. V., Gulyaev, I. V., & Teplukhov, D. Y. (2019). Method for stabilizing the operation of synchronous machines using a virtual load sensor. Russian Electrical Engineering, 90(7), 473–478. https://doi.org/10.3103/S1068371219070083
9. Serebryakov, A. V. (2015). A system of online diagnostics of the technical condition of power plants. Russian Electrical Engineering, 86(4), 208–212.
10. Serebryakov, A. V. (2016). A universal monitoring system for gas pumping unit electric motors. Izvestiya Vuzov. Elektromekhanika, (4), 74–81. [in Russian language]
11. Milov, V. R., & Suslov, B. A. (2011). Intellectual management decision support in gas industry. Automation and Remote Control, 72(5), 1095–1101.
12. Kryukov, O. V., & Serebryakov, A. V. (2017). Energy efficient power supply systems of oil and gas pipelines electric drives. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 17(3), 102–110.
13. Gulyaev, I. V., & Teplukhov, D. (2020, October 4–7). Invariant automatic control system for a group of fans in gas air cooling devices by means of energy efficiency algorithms [Paper presentation]. 11th International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), Saint Petersburg, Russia. https://doi.org/10.1109/ICEPDS47235.2020.9249270
14. Kryukov, O. V., Blagodarov, D. A., Dulnev, N. N., et al. (2018, October 3–6). Intelligent control of electric machine drive systems [Paper presentation]. 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), Novocherkassk, Russia. https://doi.org/10.1109/ICEPDS.2018.8571670
15. Titov, V. G. (2021). Control algorithms based on multiple regression for invariant technological systems with electric drives. Izvestiya Vuzov. Elektromekhanika, 64(2), 32–38. [in Russian language]
16. Belousov, A. S., & Valtchev, S. (2019, November 20–22). Development of a control algorithm for three-phase inverter in electric drives reducing the number of commutations [Paper presentation]. 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA 2019), Lipetsk, Russia. https://doi.org/10.1109/SUMMA48161.2019.8947487
17. Vasenin, A. B., Stepanov, S. E., & Titov, V. G. (2020). Implementation of encapsulated electric drive gas pumping units at PJSC "Gazprom" facilities. Izvestiya Vuzov. Elektromekhanika, 63(1), 31–37. [in Russian language]
18. Kryukov, O. V. (2016). Automated loading device for comprehensive testing of piston engines. Dvigatelestroenie, (2), 30–35. [in Russian language]
19. Leonov, V. P., & Fedorov, O. V. (1987). Application of microprocessor technology in loading devices. Dvigatelestroenie, (7), 37–43. [in Russian language]
20. Kryukov, O. V., & Serebryakov, A. V. (2016). Active-adaptive control and monitoring algorithms for autonomous energy complexes. In Prom-Inzhiniring: Proceedings of the II International Scientific and Technical Conference (pp. 286–290). Izdatel'stvo YuUrGU. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2025.12.pp.063-067
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2025.12.pp.063-067
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»