Journals →  Цветные металлы →  2020 →  #2 →  Back

Автоматизация
ArticleName Использование активных преобразователей электроэнергии в промышленных источниках постоянного тока для питания электролизеров
DOI 10.17580/tsm.2020.02.13
ArticleAuthor Абрамович Б. Н., Веприков А. А., Сычёв Ю. А., Лях Д. А.
ArticleAuthorData

Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

Б. Н. Абрамович, профессор кафедры электроэнергетики и электромеханики, докт. техн. наук,
эл. почта: abramovich_bn@pers.spmi.ru
А. А. Веприков, ассистент кафедры электроэнергетики и электромеханики, канд. техн. наук,
эл. почта: veprikov_aa@pers.spmi.ru
Ю. А. Сычёв, доцент кафедры электроэнергетики и электромеханики, канд. техн. наук
Д. А. Лях, аспирант кафедры электроэнергетики и электромеханики

Abstract

Представлены результаты исследований энергетических характеристик преобразовательного комплекса на основе импульсных источников питания с IGBT для питания промышленных электролизеров цветных металлов. На основе проведенных промышленных испытаний подтверждена возможность увеличения тока нагрузки путем параллельного соединения IGBT, обоснован выбор числа ключей в параллельно соединенных блоках полупроводников. Установлено, что при этом уменьшается удельный расход электроэнергии, обеспечивается снижение потребляемой реактивной и установленной мощностей электрооборудования при плавном регулировании тока нагрузки. Для улучшения качества электрической энергии в сетях с сильноточными потребителями постоянного тока предложено использовать преобразовательный комплекс на основе активных выпрямителей тока. Показано, что рассинхронизация коммутационных процессов активных выпрямителей в составе комплекса позволит снизить суммарный коэффициент гармонических искажений сетевого напряжения. На основании проведенных исследований установлено, что использование активных выпрямителей тока с параллельным соединением IGBT-модулей в составе преобразователей электроэнергии для питания электролизеров позволяет улучшить энергетические характеристики электротехнических комплексов. Рассмотренные типы преобразователей реализуют плавное и точное регулирование тока нагрузки в широком диапазоне, не снижая при этом коэффициента мощности. Установлено, что использование активных преобразователей позволяет минимизировать реактивную мощность, мощность искажений и обеспечивает требуемую глубину регулирования напряжения нагрузки в диапазоне от 80 до 100 %. Это позволяет снизить установленную мощность транс форматорного оборудования на 20–40 % за счет отказа от устройств регулирования под нагрузкой. Снижение уровня гармоник напряжения и тока за счет рассинхронизации коммутационных процессов активных выпрямителей тока позволит повысить степень электромагнитной совместимости преобразовательного комплекса с питающей сетью, что приведет к увеличению срока службы электротехнического оборудования преобразовательного комплекса и сети.

keywords Электролизеры, электротехнический преобразовательный комплекс, импульсные источники питания, активные выпрямители тока, энергоэффективность, электромагнитная совместимость
References

1. Абрамович Б. Н., Веприков А. А., Сычёв Ю. А. Повышение эффективности электротехнических преобразовательных комплексов для добычи и переработки полезных ископаемых // Горное оборудование и электромеханика. 2017. № 1. С. 7–12.
2. Бурман А. П., Розанов Ю. К., Шакарян Ю. Г. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности энергетических систем. — М. : Издательский дом МЭИ, 2012. — 336 с.
3. Golubev V. O., Chistiakov D. G., Brichkin V. N., Litvinova T. E. Systems and aids of mathematical modeling of the alumina refinery methods: problems and solutions // Non-ferrous Мetals. 2019. No. 1. P. 40–47. DOI: 10.17580/nfm.2019.01.07.
4. Сизяков В. М., Власов А. А., Бажин В. Ю. Стратегические задачи металлургического комплекса России // Цветные металлы. 2016. № 1. С. 32–37. DOI: 10.17580/tsm.2016.01.05.
5. Patrin R. K., Bazhin V. Y. Spent linings from aluminum cells as a raw material for the metallurgical, chemical and construction industries // Metallurgist. 2014. Vol. 58, Iss. 7-8. P. 625–629.
6. Вайстнер М., Хабибулин М. Обеспечение качества электроэнергии при производстве алюминия // Мир металла. 2014. № 10. С. 10–14.
7. Полищук В. В., Веприков А. А. Высокоэффективные системы электроснабжения мощных промышленных потребителей постоянного тока // Естественные и технические науки. 2017. № 6. С. 126–130.
8. Сальников В. Г., Шевченко В. В. Эффективные системы электроснабжения предприятий цветной металлургии. — М. : Металлургия, 1986. — 134 с.
9. Галевский Г. В., Минцис М. Я., Сиразутдинов Г. А. Металлургия алюминия: стабилизация и модуляция тока электролизной серии : монография. — Новокуз нецк : СибГИУ, 2011. — 151 с.
10. Lv X., Shuang Y., Li J., Hu L., Liu J., Xu Z., Zhang H. Characterization of bubble behavior in aluminum reduction cells // Light Metals. 2016. Ch. 57. P. 347–352.
11. Винтрих А., Николаи У., Турски В., Рейман Т. Проблемы параллельного и последовательного соединения IGBT. Часть 1. Параллельная работа IGBT ; пер. А. Колпаков, Е. Карташов // Силовая электроника. 2013. № 4. С. 67–74.
12. Абрамович Б. Н., Веприков А. А., Сычёв Ю. А., Хомяков К. А. Повышение эффективности электротехнических преобразовательных комплексов для питания электро лизеров алюминия // Цветные металлы. 2016. № 10. С. 49–53.
13. Веприков А. А., Полищук В. В. Высокоэффективные системы электроснабжения мощных промышленных потребителей постоянного тока // Естественные и технические науки. 2017. № 6. С. 126–130.
14. Веприков А. А., Полищук В. В. Повышение энергоэффективности систем электроснабжения промышленных потребителей постоянного тока на основе активных преобразователей // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 7. С. 17–21.

15. Журавин Ю. Д., Мусс К. Б., Шулецкая С. П. О критериях электромагнитной совместимости системы электроснабжения и электролизных серий алюминиевых заво дов // Цветные металлы. 1987. № 4. С. 51–55.
16. Храмшин Т. Р., Корнилов Г. П., Николаев А. А., Храмшин Р. Р., Крубцов Д. С. Исследование воздействия активных выпрямителей большой мощности на питающую сеть // Вестник ИГЭУ. 2013. № 1. С. 1–5.
17. Zhou X., Wei K., Ma Y., Gao Z. A review of reactive power compensation devices // Proc. of 2018 IEEE Int. Conf. on Mechatronics and Automation (Changchun: IEEE Xplore). 2018. Vol. 1. P. 2020–2024.
18. Sun M., Li B., Li L. Effect of slotted anode on gas bubble behaviors in aluminum reduction cell // Metallurgical and Materials Trans. 2017. Vol. 48. P. 3161–3173.
19. Pandit P., Mazymdar J., May T., Koellner W. G. Keal-time power quality measurements from a conventional AC dragline // IEEE Transactions on Industry Applications. 2010. Vol. 46, Iss. 5. P. 1755–1763.
20. Шклярский Я. Э., Шклярский А. Я., Замятин Е. О. Анализ потерь электроэнергии алюминиевого производства при наличии искажений в системе электроснабжения // Цветные металлы. 2019. № 4. С. 84–91. DOI: 10.17580/tsm.2019.04.11.
21. Муньос-Гихоса Х. М., Крыльцов С. Б., Соловьев С. В. Применение активного выпрямителя в качестве компенсатора токов искажений в распределительных сетях 6–10 кВ // Записки Горного института. 2019. Т. 236. С. 229–238. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.229.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back