Активные фильтры в электроприводах гребных установок и подруливающих устройств
Зачем нужны активные фильтры в электроприводах гребных установок и подруливающих устройств
Применение активных фильтров в судовых системах электродвижения чаще всего вызвано необходимостью компенсации высших гармоник тока, образующихся при работе частотно-регулируемых электроприводов. Особенности использования активных фильтров в электроприводах гребных установок и подруливающих устройств в основном определяются топологией преобразователей частоты.
В электроприводах с «шестипульсными» преобразователями частоты (с входным трехфазным диодным выпрямителем по схеме Ларионова) акцент делается на компенсации высших гармоник 5, 7, 11, 13-го порядков. Токи этих гармоник определяют требуемую мощность (номинальный ток) активных фильтров. Полная мощность фильтров может составлять до 30 процентов от мощности преобразователя частоты, потребляемой при максимальной нагрузке.
Активный фильтр (на фото в центре) компенсирует высшие гармоники тока, образующиеся при работе 6-пульсного преобразователя частоты (на фото слева) привода гребной установки
В электроприводах с AFE (Active Front End) преобразователями целевой спектр гармоник тока гораздо выше и может выходить за установленные ГОСТ пределы. В некоторых случаях требуется применение специальных активных фильтров, компенсирующих высшие гармоники до 100-го порядка.
Форма напряжения на вводе преобразователя частоты привода гребной установки при включенном активном фильтре
В приводах подруливающих устройств также могут использоваться преобразователи частоты. В этом случае решения по активным фильтрам аналогичны.
Многие подруливающие устройства подключаются через тиристорные регуляторы напряжения, выполняющие функции устройств плавного пуска (УПП).
Измерения в цепях питания привода подруливающие устройства с тиристорным устройством плавного пуска
Несмотря на кратковременную работу УПП (обычно в пределах до 10 секунд), возникающие при этом искажения сети могут вызвать сбои в работе систем автоматизации.
Форма напряжение на входе УПП в процессе разгона привода подруливающего устройства
Суммарный коэффициент искажения напряжения в точке подключения УПП к судовой сети может существенно превышать допустимые ГОСТ и РМРС значения.
Суммарный коэффициент искажения напряжения на входе УПП в процессе разгона привода подруливающего устройства превышает 13 %
В таких ситуациях применение активных фильтров вполне целесообразно и их задачей может быть компенсация высших гармоник тока, образующихся при коммутации тиристоров УПП, и реактивной мощности, потребляемой приводом в процессе разгона.
Электроприводы гребных установок могут оснащаться непосредственными преобразователями частоты (циклоконвертерами) преобразователями частоты по схеме АИТ (автономной инвертор тока), управляемыми выпрямителями и др. Применение активных фильтров в таких устройствах также окажется правильным решением.
Проектирование систем компенсации и выбор активных фильтров
Выбор количества и мощности активных фильтров сильно зависит от схемы электроснабжения пропульсивного комплекса и установленной мощности генераторов судовой электростанции. Оптимизация схемотехнического решения системы компенсации позволяет существенно снизить требуемый ток компенсации и общую стоимость оборудования. При проектировании системы компенсации для действующей судовой электроустановки целесообразно провести измерения и определить уровень искажений тока и напряжения, величину реактивной мощности, оценить степень влияния высших гармоник и реактивной мощности на работу ответственных электроприёмников. Это позволяет обоснованно подойти к разработке системы компенсации.
При установке активных фильтров на судне может потребоваться разработка специальных конструктивов, обеспечивающих виброзащиту, дополнительное крепление корпусов, вентиляцию и др. Самостоятельной задачей является интеграция активных фильтров в АСУ энергокомплекса.
Все эти работы выполняют специалисты Инженерного центра «АРТ».
Монтаж и наладка активных фильтров в судовых электроустановках
Модульная конструкция активных фильтров позволяет выполнять монтаж в стеснённых условиях, доставляя оборудование к месту установки через штатные проёмы. Техника монтажа в общем не отличается от применяемой в работах с преобразователями частоты. Наладка активных фильтров может проводиться непосредственно с панелей оператора. Удобнее и быстрее настройку активных фильтров выполнять с ноутбука.
Настройка активных фильтров в судовой электроустановке
Интеграция активных фильтров в АСУ энергокомплекса выполняется с использованием стандартных интерфейсов и протоколов обмена данными.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по созданию систем компенсации высших гармоник и реактивной мощности в электроустановках до 1000 В и выше 1000 В.
