Способы компенсации высших гармоник напряжения в судовых электроэнергетических системах

Abstract

В статье выполнен анализ способов компенсации высших гармоник в судовой сети единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС), в составе которой, основным потребителей электроэнергии является система электродвижения (СЭД). Рассмотрены три схемы компенсации высших гармоник, создаваемых неуправляемыми выпрямителями, входящими в состав преобразователей частоты (ПЧ). Проведено компьютерное моделирование фрагмента структуры ЕЭЭС, запатентованной фирмой Siemens , схемы 18-пульсного выпрямителя, а также схемы с двумя 12-пульсными выпрямителями. Результаты моделирования показали, что в структуре ЕЭЭС фирмы Siemens , пропульсивный трансформатор обеспечивает компенсацию только части высших гармоник, из-за чего, искажения формы напряжения в судовой сети могут быть значительными. Схема, содержащая два 12-пульсных выпрямителя, а также трехфазный трансформатор с четырьмя трехфазными обмотками, имеющими сдвиг фаз на 15 электрических градусов, показала наилучшие показатели по качеству тока, обеспечивая эффективную компенсацию 5, 7, 11, 13 гармонических составляющих тока. Предложенная схема с двумя 12-пульсными выпрямителями позволяет в составе ПЧ применить трехуровневые автономные инверторы напряжения, характеризующиеся высоким качеством тока в обмотках гребного электродвигателя.The article analyzes the methods for compensating for higher harmonics in the ship network of the unified electric power system (UEPS), in which the main electric power consumers are electric propulsion systems (EPS). Three compensation schemes for higher harmonics created by uncontrolled rectifiers that are part of frequency converters are considered. Computer simulation of a fragment of the UEPS structure patented by Siemens, an 18-pulse rectifier circuit, and also circuits with two 12-pulse rectifiers were carried out. The simulation results showed that in the Siemens UEPS structure, a propulsive transformer provides compensation for only a part of the higher harmonics, due to which, voltage waveform distortions in the ship network can be significant. The circuit, containing two 12-pulse rectifiers, as well as a three-phase transformer with four three-phase windings having a phase shift of 15 electrical degrees, showed the best current quality indicators, providing effective compensation for 5, 7, 11, 13 harmonic components of the current. The proposed circuit with two 12-pulse rectifiers allows the use of three-level autonomous voltage inverters, which are characterized by high quality current in the windings of the propeller motor, as part of the frequency converter.