Регуляторы частотные: Частотные преобразователи | Регуляторы частоты

Содержание

Преобразователи частоты PROSTAR PR6100

Напряжения питания и диапазоны мощностей 220 В ± 20%, 1 фаза, 0,4 кВт - 2,2 кВт
380 В ± 20%, 3 фазы, 0,75 кВт - 315 кВт
Допустимое отклонение по частоте электропитания ± 5%
Несбалансированность фаз Не более 3%
Выходная частота 0 Гц - 400 Гц
КПД преобразователя 96% - 97%
Перегрузочная способность 1,5 x расчетный выходной ток в течение 60 с
1,8 x расчетный выходной ток в течение 1с
2,0 x мнгновенное срабатывание защиты
Пусковой момент в векторном режиме управления 150% от номинального момента на частоте 1 Гц с точностью поддержания скорости ± 0,1%
Пусковой ток Не выше выходного тока
Законы управления векторное управление по напряжению с бессенсорной обратной связью;
линейная зависимость U/f;
квадратичная U/f зависимость;
программируемая зависимость U/f;
Частота ШИМ 2 кГц - 16 кГц
Число фиксированных частот 8, параметрируемые
Число частот проскока 3, параметрируемые
Дискретность задания 0,01 Гц цифровое с панели;
0,1% аналоговое представление;
Цифровые входы 8 программируемых, включая 1 высокочастотный импульсный вход, потенциально развязанные; переключаемые PNP/NPN
Аналоговый вход 2 программируемых; 0 В - 10 В, 0 мA - 20 мA
Цифровые выходы 3 программируемых, включая 1 высокочастотный импульсный выход
Релейные выходы 1, программируемый
Аналоговый выход 1, программируемый; 0 В - 10 В, 0 мA - 20 мA
Последовательный интерфейс RS-485 RTU доп. опция
Допустимая длина кабеля до двигателя: до 50 м без выходного дросселя
до 300 м с выходным дросселем
Торможение Торможение постоянным током, комбинированное торможение, встроенный тормозной блок ( для преобразователей мощностью от 0,4 кВт до 15 кВт)
ПИ-регулятор Адаптированный для организации замкнутой системы, поддерживающей давление, расход и т.д.
Функция компенсации напряжения Удержание напряжения на выходе в случае изменения напряжения электропитания
Энергосберегающая функция Изменения напряжения на выходе в зависимости загрузки электродвигателя
Функции защиты по: Пониженному напряжению;
Перенапряжению;
Перегрузке;
Короткому замыканию;
Блокировке двигателя;
Перегреву двигателя;
Перегреву преобразователя;
Защита от изменения параметров
Степень защиты IP20
Температура хранения -20 °С - +60 °С
Температура эксплуатации -10 °С - +40 °С
Влажность Не более 90% без выпадения конденсата
Установка До 1000м над уровнем моря без снижения мощности и дополнительного обдува
Охлаждение Принудительное охлаждение вентилятором

Частотные преобразователи.

Что такое Пид-регулятор и для чего он нужен?

Работа ПИД-регулятора заключается в формировании на выходе сигнала, задающего такую выходную частоту ПЧ, чтобы поддерживался технологический параметр с заданной точностью и качеством.

ПИД-регулятор получает информацию от двух источников: задания уставки, которая определяет величину поддерживаемого технологического параметра и от обратной связи, например аналогового датчика с выходным сигналом 4-20 мА. Например, есть система накачки воздуха высокого давления с датчиком давления с выходным токовым сигналом 4-20мА и компрессором работающим от асинхронного электродвигателя.

При работе электродвигателя компрессора от преобразователя частоты с встроенным ПИД- регулятором, если давление упадет ниже заданной уставки, ПИД- регулятор задаст преобразователю частоты увеличить, на необходимую в данный момент величину, частоту вращения электродвигателя компрессора, что повысит его производительность и в свою очередь давление в управляемой системе. И наоборот, при повышении давления, ПИД- регулятор уменьшит на частотном преобразователе задание частоты вращения электродвигателя, вплоть до его полной остановки. Таким образом, при помощи преобразователя частоты с встроенным ПИД- регулятором можно добиться поддержания в системе строго заданного давления, без опасных колебаний. Встроенный в преобразователи частоты ПИД- регулятор имеет заводские настройки, тем не менее, каждая система имеет свои индивидуальные особенности, которые могут повлиять на точность работы ПИД- регулятора. В этом случае может потребоваться оптимизация работы, путем настройки параметров ПИД- регулятора.

Пропорциональный коэффициент - вырабатывает выходной сигнал путем вычисления так называемой ошибки, т.е. рассогласовании между заданной уставкой и сигналом обратной связи. Если сигнал обратной связи равен заданному значению, то выходной равен нулю. При увеличении его значения реакция на управляющее воздействие ускоряется, но чрезмерное увеличение коэффициента может вызвать незатухающие колебания системы.

Время интегрирования - пропорционально интегралу по времени от отклонения регулируемой величины. Этот коэффициент не сразу вступает в работу, т.к. ему нужно накопить ошибку и его воздействие начнет увеличиваться, таким образом устранив статическую ошибку. Однако, чрезмерное увеличение времени интегрирования, так же как и с пропорциональным коэффициентом, может привезти к возникновению незатухающих колебаний системы.

Время дифференцирования - пропорционально темпу изменения отклонения регулируемой величины от уставки, которое может возникнуть в будущем. Эти отклонения могут быть спровоцированы внешними возмущениями или запаздыванием воздействия ПИД- регулятора на систему. Чем быстрее регулируемая величина отклоняется от уставки, тем сильнее противодействие, создаваемое дифференциальным коэффициентом.

Одним из относительно простых способов настройки ПИД-регулятора является метод настройки Циглера-Николса. Первоначально выставляем все коэффициенты в ноль. Настройка начинается с подбора пропорционального коэффициента усиления, увеличивая его (с нуля) до тех пор, пока в системе не установятся колебания с постоянной амплитудой. Фиксируем значение коэффициента и обозначаем его как Ку. Измеряем период колебаний системы Тк. По значениям Ку и Тк рассчитываются параметры регулятора

После расчёта параметров, как правило, требуется ручная подстройка для улучшения регулирования. Недостатком данного метода является необходимость выводить регулируемую системы на границу устойчивости, что для некоторых объектов не всегда возможно.

Частотные преобразователи для промышленных электродвигателей, частотные регуляторы для насосов и вентиляторов

Частотные преобразователи и устройства плавного пуска для асинхронного электродвигателя это высокотехнологичное оборудование, позволяющее не только экономить электроэнергию и снижать нагрузку на оборудование и электрические сети вашего производства, а так же значительно снизить нагрузку на всю электрическую сеть нашей страны.

Наша компания относительно недавно на рынке регулируемого электропривода, но на протяжении этого времени зарекомендовала себя как надежный и качественный поставщик, о чем свидетельствуют отзывы наших партнеров, о которых есть информация на нашем сайте. Это конечно не все кто приобрел наше оборудование, по Вашему запросу мы готовы предоставить любые имеющиеся рекомендации. В производстве нашего оборудования используются комплектующие ведущих мировых производителей электронных компонентов и модулей, проверенных временем и тяжелыми условиями эксплуатации. Мы осуществляем модульную сборку своих приборов в России.

В распоряжении ООО «Лидер» имеется штат квалифицированных специалистов, а так же оборудование позволяющее тестировать преобразователи частоты и устройства плавного пуска в различных режимах, что позволяет гарантировать их надежность и работоспособность перед отгрузкой конечному потребителю. В настоящее время очень много предложений на рынке аналогичной продукции, может быть и по более привлекательной цене, но как показывает практика низкая цена, не всегда гарантирует заявленное качество оборудования и сервисного обслуживания. Мы не навязываем собственный продукт! Мы рекомендуем покупать продукцию ООО «Лидер». Конечный выбор за Вами!

Ниже представлены три линейки частотных преобразователей, каждая из которых содержит в себе весь спектр мощностей от 0,75 кВт до 630 кВт.

Серия А300 — для общепромышленной нагрузки

Общепромышленная серия преобразователей частоты подходит для оборудования с тяжелым пуском и высокой нагрузкой (станки, экструдеры, куттеры, компрессоры, конвейеры, погружные насосы и мн. др.). Преобразователь частоты с высокоточным пусковым моментом при низких скоростях (пусковой вращающий момент: 0.5Hz/150% (векторное управление), 1Hz/150% (U/f)), встроенным ПИД-регулятором (см. инструкцию по настройке), функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, съемным выносным пультом управления, повышенным перегрузочным моментом до 200%, автоматическим подъемом крутящего момента, функцией коррекции скольжения, автоматическим регулированием напряжения (AVR) и встроенным интерфейсом RS-485.

Преобразователь частоты серии А300 имеет съемный пульт управления и может использоваться удаленно, до 60 метров от частотного преобразователя по витой паре без переходников и дополнительных модулей, усилителей сигнала.

Серия В600 — для вентиляторной нагрузки (Снят с производства)

Специальная вентиляторная серия преобразователей частоты предназначена для управления электродвигателями насосов, вентиляторов, дымососов и прочего оборудования. Инвертор имеет высокоточный пусковой момент при низких скоростях, встроенный ПИД-регулятор, функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, перегрузочный момент до 180%, автоматический подъем крутящего момента, функцию коррекции скольжения, съемный выносной пульт управления, автоматическое регулирование напряжения (AVR) и встроенный интерфейс RS-485 (протокол Modbus-RTU)

В частотных преобразователях серии В600 мощностью от 18.5 кВт установлен двухстрочный пульт управления, который позволяет отслеживать два параметра одновременно.

Серия B601 - для вентиляторной нагрузки

Улучшенная серия для управления электродвигателями насосов, вентиляторов, дымососов и прочего оборудования. Инвертор имеет высокоточный пусковой момент при низких скоростях, Векторное управление, встроенный ПИД-регулятор, функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, перегрузочный момент до 160%-1с, автоматический подъем крутящего момента, функцию коррекции скольжения, несущая частота 1-16 кГц, выходная частота 0-600Гц, съемный выносной пульт управления, автоматическое регулирование напряжения (AVR) и встроенный интерфейс RS-485 (протокол Modbus-RTU)

Серия B60 mini (Снят с производства)

Серия Мини используется для регулирования приводов с асинхронным электродвигателем, предназначена для управления приводами насосов, вентиляторов, лентопротяжных машин, транспортёров миксеров и т. д - для использования в системах малой автоматизации.

Частотные регуляторы скорости вращения вентиляторов ВФЕД-...-ТА

Частотные регуляторы скорости являются энергосберегающими устройствами и позволяют обеспечить максимальное использование мощности привода при минимальном потреблении энергии.

Особенности модели

  • Описание
  • Модификации
  • Загрузки

Описание

Описание

ПРИМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ
  • Регуляторы (или инверторы) серии ВФЕД-. ..-TA предназначены для частотного управления скоростью вращения вентиляторов, оборудованных трехфазными асинхронными электродвигателями переменного тока.
  • Регулирование скорости вращения происходит за счёт изменения частоты питающего двигатель напряжения.
  • Применяются для управления производительностью трехфазных вентиляторов.
  • Корпус регулятора изготовлен из негорючего термопластика.
  • Изделие преобразует напряжение питающей сети 220 В частотой 50 Гц в импульсное напряжение на выходе с частотой от 3 Гц до 400 Гц.
  • Ротор двигателя, запитанный синусоидальным током, вращается со скоростью пропорциональной частоте поданного напряжения.
  • На вход частотного преобразователя подаётся однофазное питание, напряжением 220 B с частотой 50 Гц.
  • На выходе же формируется трёхфазное напряжение частотой до 400 Гц, для питания асинхронного двигателя.
МОНТАЖ
  • Установка регулятора осуществляется внутри помещений.
  • Монтаж необходимо производить с учётом свободной рециркуляции воздуха для охлаждения внутренних цепей.
  • Рабочая позиция регулятора - вертикальная.
  • Не устанавливайте регулятор над отопительными приборами и в зонах с плохой конвекцией воздуха.
УПРАВЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ ВНЕШНЕГО ИСТОЧНИКА
  • Изменение выходной мощности производится пропорционально внешнему управляющему сигналу 0..10 В или 4-20 мА в выбранном, при настройке регулятора, диапазоне.
  • Подключение внешнего источника осуществляется через серийный порт RS-232.
Рабочая позиция прибора

Модификации

Наименование модификации

Загрузки

Загрузки

Выберите тип документа

Частотные регуляторы скорости вентиляторов | ВентКомфорт.

Системы вентиляции и кондиционирования

Правильно функционирующая система вентиляции любого назначения и сложности всегда в своем составе имеет элементы управления. Включение и выключение вентсистемы, необходимость частого изменения количества приточного или вытяжного воздуха, соответствующее реагирование на аварийную ситуацию – для всех этих манипуляций и необходима автоматика и элементы управления, например, такие как частотные преобразователи, частотные регуляторы оборотов, сервоприводы, датчики и т.д. Поэтому, при инсталляции систем микроклимата, нужно понимать, насколько важны в работе сетевой вентиляции элементы управления и автоматика, что сэкономив на их приобретении, мы можем понести значительные расходы в процессе эксплуатации климатических систем.

Частотные регуляторы скорости вентиляторов, или регуляторы скорости оборотов (вращения), при вложении средств на их приобретение, впоследствии их применения оправдывают себя не только экономией на электроэнергии, но и снижением износа, что также является эффектом экономии, поэтому за срок их использования регуляторы окупаются в несколько раз.

Регуляторы бывают нескольких видов, симисторные, плавного регулирования, одно- и трехфазные – самые маломощные из них. Влагостойкий корпус симисторных регуляторов даёт возможность устанавливать эти регуляторы даже в условия повышенной влажности, загазованность или запыленности. Все трёхфазные симисторные регуляторы скорости обладают высокой точностью управления, снабжены плавким предохранителем.

Для более мощных вентиляторов используются регуляторы оборотов ступенчатого регулирования –  трансформаторные, 2-х, 3-х или 5-ступенчатые, одно- и трехфазные. Вес некоторых из них доходит до 30кг и имеют вид больших щитов управления.

Также на базе частотных регуляторов вращения, для очень крупных объектов,  могут выполняться профессиональные сборки: сложные шкафы управления.

Приобретя частотный регулятор, цена которого зависит и от эксплуатационных характеристик, и обязательно от бренда, мы экономим за счёт снижения потребления электроэнергии и увеличения срока службы электродвигателя, кроме указанных преимуществ, мы получаем значительное понижение шумов работающего вентилятора, когда не нужна максимальная мощность.

При выборе частотного регулятора для вентилятора, нужно руководствоваться сведениями, на какой максимальный ток он рассчитан.Регулятор оборотов можно применять в управлении одногоили группы вентиляторов. Важно, чтобы сумма токов всех подключенных к нему вентиляторов не превышала допустимый максимальный ток для данного регулятора.

Частотные преобразователи Danfoss в Москве — Регуляторы частот для автоматического управления вентиляцией

Частотные преобразователи Danfoss позволяют бороться со многими проблемами электроприборов. Среди них — недостаточная скорость работы электродвигателя, необходимость подключения к нестабильной системе подачи, повышенная теплопотеря, частые аварии и выход оборудования из строя.

Особенности частотных преобразователей Danfoss

В процессе эксплуатации устройство получает переменный ток, выпрямляет его и делает постоянным, а потом снова переменным. Если на входе частота переменного тока является стандартной и составляет 50 Гц, то на выходе она значительно увеличивается. Это нужно для ускорения вращения электродвигателя.

Частотный преобразователь Danfoss пришел на смену менее надежным аналоговым моделям. Он может работать с напряжением до 380 В.

Сферы применения

  • Регулирование автоматической работы вентилей и задвижек через использование приводов, контроль внутреннего давления в инженерных сетях.
  • Настройка параметров системы вентиляции и дымоудаления для регулировки задвижек, пропускной способности воздуховодов, клапанов и других частей сети.
  • Установка правильных параметров функционирования станков — скорости вращения шпинделя, переключение между разными режимами обработки.
  • Увеличение срока службы насосного оборудования через сглаживание пуска, отказ от необходимости монтажа дополнительной контрольной техники.
  • Согласование скорости движения конвейерной ленты на разных участках в соответствии с установленными требованиями.

И это — только краткий список областей, в которых используются частотные регуляторы «Данфосс».

Виды частотных преобразователей Danfoss

  • С прямой гальванической связью. Соблюдается очередность в открытии групп тиристоров. Обмотки статора тоже подключаются поочередно. Среди особенностей: КПД работы до 98%, безопасность работы с сетями, где есть риск появления импульсных перегрузок. Даже при токе до 10 кВ и высоком напряжении рабочие характеристики не ухудшаются.
  • С выраженным звеном постоянного тока. Особенности: использование IGBT-транзисторов в качестве силового ключа; преобразование в два этапа. На первом происходит фильтрация и выпрямление тока, а на втором преобразование в переменный через инвертор. Такие разновидности применяются чаще, потому что удобнее в работе, отличаются большей стабильностью и меньше весят.

Основные параметры частотных регуляторов

При выборе рекомендуем учитывать следующие характеристики:

  • Мощность. Должна выбираться в соответствии с мощностью двигателя, с которым предстоит работать.
  • Питающее напряжение. Подбирается для конкретной сети. Есть модели для работы с однофазными и трехфазными сетями.
  • Диапазон регулирования. Также определяется оборудованием, с которым предстоит работать непосредственно на производстве.
  • Способ управления. Регулировка может быть выведена на основную панель или осуществляться через аналоговые или цифровые входы внешней автоматикой.

В процессе выбора ЧП также учитываются режим торможения, размеры, набор защитных функций, способ индикации параметров, прочие характеристики.

Что дает использование частотного регулятора

  • Повышение удобства управления сложными системами.
  • Возможность заменить двигатель постоянного тока.
  • Масштабная модернизация и автоматизация производства.
  • Снижение теплопотерь.
  • Повышение защиты электродвигателей.
  • Уменьшение количества аварий.

Причины купить частотный преобразователь Danfoss

  • В линейке множество моделей с разными рабочими характеристиками.
  • Продукция надежна, создана с соблюдением стандартов качества.
  • Экономия энергии — до 60%.
  • Встроенная защита сети от внешнего воздействия, электромагнитного давления, гармонических искажений.
  • Есть возможность подключения большинства видов оборудования.

Мы готовы больше рассказать вам про характеристики продукции и область ее использования. Просто оставьте заявку на сайте или позвоните.

Управление частотных преобразователей Vacon и регуляторов напряжения посредством командоаппарата ORe 5

Управление частотных преобразователей Vacon и регуляторов напряжения посредством командоаппарата ORe 5

Частотные преобразователи, поставляемые  компанией Remak, позволяют управление двумя способами: при помощи сигнала управления 0-10V или комбинацией соединения трех дискретных контактов. Способ уравления выбирается в меню частотного преобразователя.

Регуляторы напряжения TRN управляются только комбинацией соединения трех дискретных контактов, прямое управление посредством сигнала 0-10 V недопустимо.

Комбинацию соединения дискретных  контактов генерирует или блок управления, или командоаппарат ORe 5. Комбинации жестко ограничены, любая другая комбинация не совпадающая с ниже указанными обозначает состояние СТОП. Комбинации для отдельных степеней мощности одинаковые для регуляторов TRN и для частотных преобразователей.

На практике это значит подачу сигнала управления +24V из общей клеммы ( 49 - TRN, 6 - FM ) на клеммы отдельных входов (41, 42, 43 - TRN, 10, 14, 15 - FM ).

Помимо соединения выбранной  комбинации для установки скорости необходимо подать также сигнал СТАРТ::

  • у частотного преобразователя соединением клемм 6 - 8
  • у регулятора соединением клемм 46 - 47, соединением клемм 47 - 48 регулятор  выключается или повторно включается после устранения аварии

 

Схема подключения частотного преобразователя Vacon и командоаппарата ORe5

Частотный преобразователь не применяется для подключения термоконтактов мотора вентилятора, что необходимо обеспечить другим способом (напр. при помощи реле защиты STE, STD)

 

Схема  подключения регулятора TRN и командоаппарата ORe5

При этом подключении регулятор выполняет не только функцию регулирования мощности, но  и одновременно служит для защиты вентилятора по состоянию термоконтактов, и в случае их срабатывания, обеспечит безопасное отключение питания к мотору вентилятора.

Если регулятор связан с блоком управления, функцию защиты вентилятора по состоянию термоконтактов, обеспечивает блок управления и регулятор выполняет только функцию регулирования мощности.  В этом случае необходимо блокировать все защитные функции регулятора подключением  клемм 48 - PT2. Конкретная схема подключения поставляется всегда с блоком управления..

 

Схема подключения двух частотных преобразователей Vacon с командоаппаратом ORe5

 

Схема подключения двух регуляторов TRN с командоаппаратом ORe5

Как можно заметить в схеме, напряжение +24V  подключено только из одного регулятора (клемма 49), или из одного частотного преобразователя(клемма 6). Клемма второго регулятора (преобразователя) останется не подключенной.

9.1.2 Регулирование частоты | EBF 483: Введение в рынки электроэнергии

9.1.2 Регулирование частоты

Мы уже несколько раз упоминали частоту системы в этом уроке. Критически важно поддерживать частоту всей системы на уровне, близком к 60 Гц. Каждый генератор в большой энергосистеме должен вращаться с одинаковой скоростью, иначе сама система может стать нестабильной. В качестве аналогии представьте себе машину, едущую по прямой.Все колеса должны вращаться с одинаковой скоростью. Что произойдет, если одно колесо внезапно начнет вращаться быстрее других? Что ж, если это одно колесо начинает вращаться немного быстрее, тогда остальная часть машины может приложить силу к этому одному колесу, чтобы заставить его замедлиться. Машина продолжала ехать прямо. Если это одно колесо начнет вращаться намного быстрее, автомобиль может выйти из-под контроля.

Та же логика применима к электросетям. Если частота системы немного отклоняется от 60 Гц, тогда вращающиеся генераторы, естественно, будут оказывать большее усилие друг на друга, чтобы вернуть эту частоту к 60 Гц.Если отклонение действительно велико, то сетка сама по себе станет нестабильной. Регулирование частоты (или просто «регулирование» для краткости) - это инструмент, используемый операторами электросетей в тех случаях, когда частота системы становится слишком высокой или слишком низкой.

Чтобы понять, как частота может стать слишком высокой или слишком низкой, мы воспользуемся еще одной аналогией, которая показана на рисунках ниже. Думайте о электросети как о ванной со смесителем и сливом. Уровень воды в ванне подобен частоте электросети.Если кран намного больше сливного, то уровень воды в ванне поднимется. Точно так же в энергосистеме, если предложение внезапно становится намного больше, чем спрос, тогда частота поднимается выше 60 Гц. Это может произойти, если произойдет внезапный всплеск предложения (например, если ветер внезапно усиливается, быстро увеличивая мощность ветра) или если есть внезапное падение спроса (например, все в США выключают свои телевизоры в конец Суперкубка).

Рисунок 9.2: Частота энергосистемы подобна воде, текущей в ванну и вытекающей из нее. Чтобы уровень воды оставался постоянным, приток должен в точности равняться оттоку.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть подробное описание рисунка

Имеются три диаграммы в форме стаканов с входными (генерирующими) и выходными (нагрузочными) портами:

  • На первой диаграмме входящий поток равен выходному потоку, а частота стабильна на уровне 60 Гц.

  • На второй диаграмме приток больше оттока, и частота возрастает примерно на 60 Гц.<

  • третья диаграмма, приток меньше оттока и частота падает ниже 60 Гц.

Источник: Джо Это, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Рисунок 9.3: Отклонения от частоты 60 Гц могут привести к корректирующим действиям, которые могут поставить под угрозу надежность электросети.

Источник: Джо Это, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Если слив больше крана, то происходит обратное - уровень воды в ванне упадет. В электросети, если спрос начинает превышать предложение, системная частота упадет ниже 60 Гц. Чаще всего это происходит при внезапном падении напряжения, например, когда большой генератор внезапно отключается от сети.

Как правило, операторам сети легче обрабатывать события с повышенной частотой, чем с событиями с пониженной частотой. Если частота начинает превышать 60 Гц, это обычно происходит медленно, и операторы сети могут отреагировать, уменьшив выходную мощность некоторых генераторов. Однако события с пониженной частотой могут быть более серьезными, поскольку они часто бывают неожиданными и включают потерю большого источника электроэнергии.Когда это происходит, восстановление частоты системы до 60 Гц включает три фазы, которые вместе известны как «регулировка частоты». Эти три фазы проиллюстрированы на рисунке ниже и могут быть резюмированы следующим образом:

  • Управление первичной частотой запускается автоматически, без вмешательства человека, сразу после события понижения частоты. Генераторы, оснащенные датчиками частоты, автоматически регулируют свою мощность.
  • Вторичная регулировка частоты срабатывает в течение десятков секунд, также автоматически, если событие пониженной частоты не устраняется само.Вторичное регулирование частоты иногда называют автоматическим управлением генерацией (АРУ).
  • Третичное регулирование частоты срабатывает в течение нескольких минут, если событие пониженной частоты не устраняется посредством первичных или вторичных механизмов контроля частоты. Третичное регулирование частоты обычно предполагает, что оператор энергосистемы вручную регулирует диспетчеризацию некоторых электростанций.
Рисунок 9.4: Внезапное падение частоты системы вызывает автоматический отклик для корректировки частоты, за которым следует ручное вмешательство операторов энергосистемы.Вспомогательные службы предоставляют эти ответы.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть подробное описание рисунка

На схеме показаны две картинки:

  • Первый - это график, показывающий внезапное падение частоты на графике. Частота отложена по оси ординат, а время - по оси абсцисс. На графике частота падает до 59,90 Гц между 0 и 8 секундами. Это называется периодом ареста. Между 8 и 21 секундой происходит период отскока, когда система поднимается примерно до 59.94 Гц на графике. Через 21 секунду система перейдет в период восстановления. Системная частота начинает постепенно увеличиваться с 59,94 Гц через 30 секунд, но после начального падения требуется около десяти минут, чтобы вернуться к начальной частоте 60 Гц.

  • Второй - это график мощности по оси Y и времени по оси X, показывающий, какие элементы управления используются, когда происходит провал мощности. Первичная регулировка частоты происходит сразу через 10 минут и использует мощность в виде колоколообразной кривой.Первичное регулирование частоты - это характеристика регулятора и частотно-зависимая характеристика спроса. Затем срабатывает вторичный регулятор частоты. Он запускается примерно через 10 секунд, но не начинает потреблять много энергии примерно через 30 секунд. Затем она увеличивается примерно до 10 минут, после чего начинает снижаться. Secondary Frequency Control - это генераторы на автоматическом управлении генерацией. Последним элементом управления является третичный регулятор частоты, мощность которого постепенно увеличивается через десять минут и выравнивается при произвольной мощности около 25 минут.Третичное регулирование частоты осуществляется генераторами через диспетчерскую.

Источник: Джо Это, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли

Услуга, которую мы называем «регулирование частоты», обычно запускается через несколько минут после события отклонения частоты, после того, как сработало вторичное регулирование частоты. В областях, где была проведена реструктуризация коммунального сектора и созданы конкурентные рынки, регулирование частоты обычно обеспечивается системой. операторов через процесс аукциона заранее, аналогично рынку энергии на сутки вперед и в режиме реального времени.Оператор рынка (например, PJM) объявляет, какая мощность регулирования частоты необходима, а производители представляют предложения, чтобы иметь возможность обеспечить такое регулирование частоты. Это устанавливает отдельную цену за регулирование частоты.

На большинстве рынков электроэнергии предложение регулирования частоты оператору сети означает, что производитель готов увеличить или уменьшить мощность (известное как «регулирование вверх» и «регулирование вниз») на определенную величину. (Рынок ERCOT в Техасе работает немного иначе, где есть отдельные рынки для регулирования вверх и регулирования вниз.) Это означает, что генератор, в то же время, снимает мощность с рынка энергии на сутки вперед / в реальном времени и берет на себя обязательство производить некоторое количество энергии. Например, предположим, что генератор мощностью 100 МВт предлагал регулирующему рынку 5 МВт мощности. Это означает, что генератор готов снизить мощность на 5 МВт при необходимости и увеличить мощность на 5 МВт при необходимости. Таким образом, генератор не может предложить более 95 МВт своей мощности на рынке энергии на сутки вперед / в реальном времени и должен будет убедиться, что не менее 5 МВт было разрешено на рынке энергии на сутки вперед / в реальном времени.

Плата за регулирование состоит из двух компонентов. Во-первых, производителям платят за мощность, которую они выделяют для обеспечения регулирования. Иногда это называют ценой «мощности» и принимают единицы в долларах за МВт мощности. Во-вторых, когда генератор вызывается для увеличения или уменьшения выходной мощности в ответ на событие отклонения частоты, он оплачивается за энергию, которая произведена или не произведена. Иногда это называется платой за «производительность» и часто устанавливается равной цене энергии в реальном времени (так что требуется единица измерения в долларах за МВтч).

Для примера возьмем тот же генератор, обеспечивающий 5 МВт регулирования. Цена возможности регулирования составляет 5 долларов за МВт. Генератор направлен на производство 50 МВтч энергии на рынке в реальном времени по цене 10 долларов за МВтч. Из-за отклонения частоты генератор просят произвести дополнительные 2 МВт мощности в течение 10 минут. Общий доход производителя за этот час составит:

  • Выручка на рынке электроэнергии: 50 МВтч * 10 долларов США / МВтч = 500 долларов США
  • Регулируемая мощность: 5 МВт * 5 долларов США / МВт = 25 долларов США
  • Характеристики регулирования: 2 МВт * (1/6 часа) * 10 долларов США / МВтч = 3 доллара США. 33
  • Общая выручка: 528,33 долл. США

Динамический регулятор частоты - Power Systems & Controls

СЕРИИ DFR


DFR Power Systems & Controls серии - это динамический регулятор частоты , разработанный для сред с отклонениями частоты. Оборудование, построенное сегодня, не позволит всему оборудованию работать должным образом. Исходя из нашего опыта, DFR основан на роторном ИБП серии MC. Однако DFR не будет иметь функции байпаса или батареи.Впоследствии динамический регулятор частоты включает в себя все остальные компоненты ИБП в первичном тракте питания. В результате это позволяет легко идентифицировать частотные аномалии. Если обнаружена аномалия, он автоматически исправляет эти отклонения, обеспечивая постоянное, надежное и чистое питание для оборудования, расположенного ниже по потоку.


Заявки:

  • Условия нестабильного питания
  • Международные рынки
  • Среда промышленной частоты
  • Опытные критически важные пользователи
  • Проблемы с качеством электроэнергии
  • Поля солнечной энергии
  • USG & D. О. Приложения

Преимущества:

  • Гибридная роторная технология
  • Прецизионное регулирование напряжения
  • Контроль и мониторинг неисправностей
  • Цветной сенсорный дисплей
  • Интегрированная бесшумная конструкция
  • Вертикальная и горизонтальная конфигурации
  • Возможность работы с несколькими выходами

Серия DFR будет обеспечивать такую ​​же бескомпромиссную надежность, что и все оборудование Power Systems & Controls, поскольку оно основано на нашей гибридной роторной технологии.Доступен частотный регулятор от 25 до 500 кВА. Наша приверженность качеству электроэнергии способствовала разработке этого продукта промышленного класса, который будет корректировать частоту и напряжение одновременно. Эта надежность в сочетании с долгим сроком службы дает SERIES DFR явное преимущество перед всеми другими регуляторами, представленными сегодня на рынке.

Динамическое регулирование частоты идеально подходит для международных рынков или ситуаций, когда отклонения частоты остаются постоянной проблемой. Кроме того, благодаря своей поворотной конструкции DFR серии также отличается упрощенным обслуживанием и более понятной топологией.Таким образом, динамический регулятор частоты можно настроить так, чтобы он лучше соответствовал потребностям вашего проекта. PS&C предлагает множество опций, включая цветной сенсорный дисплей и удаленную связь, а также специальные корпуса NEMA и ISO.

Регулирование частоты - Ассоциация накопителей энергии

24 октября 2013 г.

Регулирование частоты

Краткое содержание

Чтобы синхронизировать генерирующие активы для работы электрической сети, частота переменного тока (AC) должна поддерживаться в жестких пределах допуска.Различные методы, доступные для «частотного регулирования», включают инерцию генератора, добавление и вычитание генерирующих активов, специализированное реагирование на спрос и хранение электроэнергии. У каждого из этих методов есть свои плюсы и минусы, и их реализация занимает от миллисекунды до 20 минут. В группе «вспомогательных услуг», предоставляемых при управлении сетью на открытом рынке, регулирование частоты имеет наибольшее значение. Регулирование частоты в основном обеспечивается за счет наращивания (увеличения и / или уменьшения) генерирующих активов.Обычно это занимает минуты, а не секунды. Хранение электроэнергии способно выполнять работу за миллисекунды, и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) предложила, чтобы стоимость миллисекундных хранилищ электроэнергии была как минимум вдвое больше, чем 20-минутных активов.

Обсуждение

Доступны многочисленные отчеты по регулированию частоты. Первые отчеты поступают из национальных лабораторий Министерства энергетики США. Национальная лаборатория Окриджа (ORNL) впервые предложила заняться этим в начале 2000-х годов.С тех пор Министерство энергетики спонсировало исследования и отчеты, в том числе из PNNL, Sandia National Laboratories (SNL), Национальной лаборатории Айдахо (INL) и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBL).

Ниже приведены две диаграммы из отчета: Использование показателей частотной характеристики для оценки требований к планированию и эксплуатации для надежной интеграции переменного возобновляемого поколения Джозеф Х. Это, главный исследователь Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, 2010 г.

По своей природе частотное регулирование - это приложение для аккумулирования электроэнергии.Это было определено как одна из лучших «ценностей» для повышения стабильности сети и не считается «энергетическим арбитражем», например, хранение энергии ветра в ночное время для использования днем. Обычно это стоит от 10 до 60 долларов за мегаватт-час.


Вернуться к блогу ESA

Hybrid Мощный регулятор частоты для разнообразного применения

Доступ к множеству вариантов мощных, надежных и эффективных. Регулятор частоты на Alibaba.com для всех типов домашнего и коммерческого использования.Эти. Регулятор частоты оборудован по последнему слову техники и имеет отличную мощность, чтобы с легкостью служить вашим целям. Вы можете выбрать из существующих. Регулятор частоты моделей можно найти на сайте или получить полностью индивидуализированные версии этих продуктов. Они долговечны и устойчивы, чтобы постоянно предлагать стабильное обслуживание без каких-либо поломок.

The. Регулятор частоты Коллекции , представленные на сайте, оснащены всеми интересными функциями, такими как интеллектуальная технология охлаждения для более быстрого и интеллектуального охлаждения, защита от короткого замыкания, интеллектуальная сигнализация для обнаружения и отображения любых ошибок, защита от перенапряжения и скоро.Эти. Регуляторы частоты доступны с различными значениями напряжения, такими как 230 В переменного тока, 220 В / 230 В / 240 В для преобразователей и 100 В / 110 В / 120 В / 220 В / 230 В / 240 В для линейки инверторов. Эти. Регулятор частоты также оснащен защитой от обратной полярности входа.

Alibaba.com может помочь вам сделать выбор среди других. Регулятор частоты с разновидностями моделей, размеров, мощностей, потребляемой мощности и многого другого. Эти умные. Регулятор частоты эффективен в экономии счетов за электроэнергию даже в самых экстремальных климатических условиях.У них также есть возможность быстрой зарядки. Вы можете использовать это. Регулятор частоты в ваших домах, гостиницах, офисах или любой другой коммерческой недвижимости, где энергопотребление является дорогостоящим и критическим.

Просмотрите разнообразное. Регулятор частоты колеблется на Alibaba.com и покупайте лучшее из этих продуктов. Все эти продукты имеют сертификаты CE, ISO, RoHS и имеют гарантийный срок. OEM-заказы доступны для оптовых закупок с индивидуальными вариантами упаковки.

Инерция, регулирование частоты и сеть - pv magazine USA

Хотя мы часто говорим о поставке электроэнергии с точки зрения потребляемой энергии и спроса - будь то от гигаваттных атомных станций, тераватт-часы годовой потребности в каждом штате США, или даже отдельные лампочки мощностью 15 Вт - есть еще один параметр, который менее обсуждается, но не менее критичен: частота.

Три основные сети США работают с частотой 60 циклов в секунду (60 герц), а европейские сети - 50 Гц.Любое значительное отклонение от этого приведет к повреждению электрического оборудования, включая приборы конечных пользователей, и в результате реле будут отключены, если сеть превышает относительно узкую полосу допустимых частот.

Эти частоты могут повышаться или понижаться, если существует дисбаланс между подачей электроэнергии и потребностями конечного пользователя. Когда это происходит, огромное количество вращающихся турбин на гидро-, газовых, угольных, нефтяных или атомных электростанциях может помочь решить проблему до тех пор, пока не будет задействовано больше ресурсов.

Вся эта система находится под угрозой, так как большие генераторы отключаются и заменяются ветровыми, солнечными и батареями, которые не имеют большой вращающейся массы. Хотя ветер может обеспечить «синтетическую инерцию» для компенсации, это не то же самое, и в конечном итоге потребуется создать совершенно новую систему, если мы хотим перевести все сети на возобновляемые источники энергии.

Управление частотой

Хотя поддержание частоты сети в узком диапазоне является одной из центральных задач поддержания энергоснабжения, основная система энергоснабжения обычно не выходит за пределы стандартной частоты сама по себе.Отклонение обычно возникает, когда существует несоответствие между спросом и предложением - например, когда большой генератор отключается.

Распространенное заблуждение относительно управления частотой состоит в том, что большие вращающиеся массы поддерживают стабильную частоту электросети во время дисбаланса между спросом и предложением. «Инерция только устанавливает начальную скорость, с которой падает частота - это позволяет выиграть время», - отмечает Марк Альстром, инженер, работающий с Energy Systems Integration Group (ESIG). Он отмечает, что в конечном итоге частоты не стабилизируются, пока не будет исправлен баланс спроса и предложения.

В 20 веке это была система стабилизации частоты. Сеть состояла исключительно из крупных генераторов с тяжелыми паровыми и гидроэлектрическими турбинами, и в первые годы двигатели, подключенные к сети, обеспечивали дополнительную инерцию. Но сетка 21 века другая. Примечательно, что эти большие вращающиеся массы заменяются ветряными и солнечными электростанциями, которые не обладают такими же характеристиками: для солнечной энергии вращающейся массы нет вообще.

Это не означает, что инверторы не могут регулировать частоту.Фактически, они могут реагировать намного быстрее, чем основная частотная характеристика, которая используется в настоящее время. «Они работают настолько быстро, насколько это возможно, - объясняет Альстром. Фактически, при необходимости инверторы могут так быстро восстановить частоту, что начальный дисбаланс спроса и предложения может остаться незамеченным, вызывая другие проблемы.

Эта опасность - инверторы могут среагировать слишком быстро - подчеркивает разницу между восприятием и фактическими потребностями в управлении частотой. В нынешней системе отклонения частоты служат необходимым предупреждением о несбалансированности спроса и предложения.

Урод FERC

В Соединенных Штатах регулирующие органы наблюдали отказ от традиционной генерации и ее замену ветровой и солнечной; и были обеспокоены недостаточной инерцией. В 2009 году Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) начала процесс, который завершился в феврале прошлого года Приказом 842, который требует от крупных и малых электростанций «устанавливать, обслуживать и эксплуатировать оборудование, способное обеспечивать первичную частотную характеристику (PFR) в качестве основного источника частотной характеристики». условие присоединения », чтобы« устранить потенциальное влияние на надежность развивающейся структуры ресурсов генерации.

В своих комментариях 2016 года Sierra Club и Sustainable FERC Project утверждали, что существует адекватная PFR во всех межсетевых соединениях, и что в долгосрочной перспективе FERC следует «изучить меры, отличные от мандатов», чтобы обеспечить соблюдение стандартов надежности, включая поощрение « обеспечение быстрого реагирования на спрос со стороны хранилищ и других ресурсов со стороны спроса ».

Эксперты, которые беседовали с журналом pv при написании этой статьи, также предположили, что это может быть чрезмерной реакцией со стороны FERC. «В отношении восточных и западных межсетевых соединений, вероятно, не будет проблем в ближайшие пару десятилетий», - отмечает Альстром из ESIG.

Однако в электросети Совета по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) все может быть иначе. В прошлом году на долю ветра приходилось 19% электроэнергии, произведенной в ERCOT, а выработка энергии ветра уже достигла пика, составляя более половины мгновенного спроса. В результате некоторые из самых больших опасений по поводу потери инерции и контроля частоты исходили от ERCOT.

Но даже в Восточном и Западном объединениях, если будут реализованы более амбициозные переходы на возобновляемые источники энергии, такие как U.Призыв представителя представителя Александрии Окасио-Кортес к 100% использованию возобновляемых источников энергии к 2030 году - с этими проблемами нужно будет бороться.

Следование по сетке или формирование сетки?

Ветряные электростанции обладают способностью обеспечивать так называемую «синтетическую инерцию» за счет существенного перегрузки, чтобы придать немного больше мощности. Однако многие эксперты пренебрегают этим термином, отмечая, что ветряные турбины поставляют не инерцию, а дополнительную мощность. Это не столько исправляет частоту, сколько устраняет часть дисбаланса, который в первую очередь вызвал отклонение частоты.

Инверторы

могут быть запрограммированы так, чтобы помогать контролировать частоту, и способ работы фотоэлектрических установок может быть фактором в способности обеспечивать частотную характеристику. «Если бы вы собирались обеспечить быструю частотную характеристику фотоэлектрических станций, вам пришлось бы работать в частично урезанном состоянии», - объясняет Альстром.

Кроме того, устройства хранения могут обеспечивать поддержку частоты и балансировать спрос и предложение, и они могут быть доступны в то время, когда нет солнечной и ветровой энергии.

Но более серьезный вопрос заключается в том, лучше ли использовать инверторы таким образом. С инверторами мы не зацикливаемся на характеристиках больших вращающихся масс и имеем больше возможностей для обеспечения стабильности системы.

Вообще говоря, есть два основных способа использования инверторов для управления частотой: следование сетке или формирование сетки. Инверторы, отслеживающие сеть, измеряют напряжение и частоту сети и подают правильную активную и реактивную мощность. Инверторы, формирующие сетку, создают локальное напряжение и частоту, а затем пытаются изменить это напряжение, чтобы в систему поступала правильная реальная и реактивная мощность.

Системы на основе инверторов, формирующих сетку, используются в микросетях по всему миру, но не были реализованы в масштабах, необходимых для работы в США на ветряных, солнечных батареях и батареях. «Насколько известно авторам, не существует практического примера параллельных сетевых инверторов в большой энергосистеме при различных уровнях проникновения инверторной генерации», - отмечают Юлия Матевосян и Фред Хуанг из ERCOT в опубликованной ранее статье. в этом году. Другая проблема заключается в том, что сеткообразующие инверторы в настоящее время предназначены только для небольших генераторов. «Также в настоящее время нет коммерчески доступного инвертора для формирования сети для крупномасштабного применения в энергосистеме», - предупреждают Матевосян и Хуанг.

Это не значит, что это невозможно. Но это вносит ряд неопределенностей. «На практике возникает вопрос: правильно ли развертывается программное обеспечение, есть ли необходимый запас и будут ли тысячи этих устройств вести себя так, как нам нужно?» - спрашивает Эрик Гимон, старший научный сотрудник Energy Innovation.

Проблемы перехода

Хотя неясно, как будет функционировать большая сеть, обслуживающая миллионы потребителей, основанная на инверторах, формирующих сеть, переход от частотного регулирования на основе инерции к сети, в которой баланс спроса и предложения и регулирование частоты работают в соответствии с новой парадигмой.

Матевосян и Хуанг из ERCOT отмечают, что механика перехода подразумевает развертывание инверторов, формирующих сетку, в рамках существующей парадигмы. «Если технологии формирования энергосистемы должны стать жизнеспособным решением, они должны будут надежно работать параллельно с синхронной генерацией в течение длительного переходного периода».

И если мы перейдем к очень высоким уровням возобновляемой энергии, но отложим переход к новой парадигме управления частотой, проблемы будут более серьезными, поскольку частота может сильно колебаться, когда обычные электростанции отключаются.

Новые решения

В начале декабря PXiSE Energy объявила о заключении контракта на поставку решения для распределенного управления энергоресурсами (DERMS) для коммунального предприятия в Западной Австралии, которое будет управлять 50 000 распределенными энергоресурсами, включая солнечные фотоэлектрические системы и батареи на площади 2,3 миллиона квадратных километров.

Это самый крупный из когда-либо реализованных решений DERMS. Платформа ACT PXiSE будет контролировать вывод десятков тысяч DERMS, регулируя предложение в соответствии со спросом, с высокой степенью точности, обеспечиваемой информацией, собираемой сетью синхрофазоров. «DERMS может выполнить настройку всего за несколько секунд», - объясняет президент PXiSE Патрик Ли. «Мы добавили функции для управления частотой в субсекундном диапазоне».

Решения, подобные ACT, работают совершенно иначе, чем предыдущая парадигма центральной точки управления. «Вместо того, чтобы управлять большой сетью с одним тактом, развертывание в Австралии будет разбивать эти большие сети на более мелкие», - отмечает Ли. «Вы можете осуществлять обмен энергией через эти меньшие сети.”

Это решение имеет очевидные технические преимущества по сравнению с существующей системой удаленного прядения масс. «Надежность означает, что вы должны иметь возможность быстро адаптироваться к динамическим условиям», - объясняет Ли. «Вам нужна скорость и точность. Если посмотреть на традиционные технологии, скорость и точность - это не те вещи, которые у вас есть ».

Ли отмечает, что решение PXiSE было создано, чтобы обеспечить переход к управлению, не основанному на частоте, так что операторам сети не нужно принимать одну систему и заменять ее при переходе на парадигму управления на основе инвертора.

Ли говорит, что переход к интеллектуальному электронному управлению, подобному решению его компании, не обязательно будет легким, но в большей степени по причинам человеческой инерции. «Люди захотят придерживаться того, как мы контролируем энергосистему последние 100 с лишним лет», - замечает Ли. «Это не только регулирующий орган или системный оператор, но и поставщик». Но он также отмечает, что «наступит момент, когда вы не сможете дольше продержаться».

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно.Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: [email protected]

Как работает регулирование частоты?

С ежегодным приростом возобновляемых источников для производства электроэнергии и стимулами мирового правительства к ним, вытеснение синхронных генераторов инверторными источниками в электрической сети является вполне вероятной реальностью.

Тем не менее, насколько это возможно, существующая сеть энергосистемы сталкивается с рядом проблем с этим пейзажем.

Давайте рассмотрим, как работает коммунальная сеть, что означает инерция для управления сетью и как проникновение солнечной энергии влияет на систему электрических сетей.

Как работает регулирование частоты?

Электрическая сеть предназначена для работы в стабильном режиме, когда она может обеспечивать безопасную и стабильную подачу электроэнергии на каждую подключенную нагрузку, несмотря на любые нарушения (большие изменения нагрузки, частичные сбои в генерации, передаче или распределении), это стандарт для надежной электроснабжение.

Для этого операторам энергоснабжения необходимо контролировать поток энергии по сети (активную и реактивную мощность). В соответствии с этой идеей операторы постоянно контролируют 3 переменных, которые определяют состояние сети, напряжения, углы и частоту.

  • Напряжение : Относится к уровню напряжения в каждой точке сети. Оператор должен контролировать уровень напряжения от самой большой точки генерации до последней нагрузки, подключенной к услуге.
  • Углы: Поскольку энергия передается переменным током (AC), все напряжения и токи идут с опорным углом.В частности, соотношение углов сетки определяет поток активной мощности.
  • Частота : Как и ожидалось, вся передача переменного тока должна выполняться на одной и той же частоте. Например, 60 Гц в США или 50 Гц в Европе.

Контролируя и контролируя эти переменные, оператор может диагностировать и регулировать всю энергосистему, позволяя выполнять профилактические или корректирующие действия в случае любой возможной проблемы.

Существующая энергосистема была спроектирована и работает до сих пор, исходя из того, что источники энергии работают в основном с синхронными или асинхронными генераторами или вращающимися генераторами в целом.

Вращающийся Генераторы .

Поскольку вращающиеся машины являются сердцем энергосистемы, операторы управляют ими для регулирования всех трех переменных.

Скорость вращения любого электрического вращающегося оборудования, подключенного к сети, определяется частотой сети, и многие системы защиты срабатывают из-за отклонений частоты системы. В настоящее время частота сети определяется крупнейшими вращающимися генераторами сети.

Частотные искажения возникают в основном из-за дисбаланса между подачей электроэнергии и потребностями конечного пользователя. Таким образом, генераторы могут реагировать на эти различия, доставляя или потребляя энергию благодаря инерции их механических вращающихся частей.

В то время как сеть требует этого, и до определенного момента генератор может увеличивать или уменьшать скорость своего ротора для передачи энергии, гарантируя частотный контроль системы.

Хотя этот процесс является лишь переходным, он дает оператору энергосистемы необходимое время для принятия дальнейших корректирующих действий при изменении нагрузки.

Это называется первичной частотной характеристикой (PFR) и действует как частотное регулирование системы. Это свойство, которого не хватает солнечной энергии в случае сбоя в сети.


Парадигма солнечной генерации и регулирование частоты

В последние несколько лет рост проникновения солнечной и ветровой энергии напомнил некоторые проблемы для сети.

В качестве примера, штат Калифорния обнаружил явление, обычно называемое «кривой солнечной утки», на котором график выработки электроэнергии в течение дня показывает временной дисбаланс пикового спроса и производства возобновляемой энергии.

Помимо этого, по мере того, как в сеть вводится все больше и больше солнечных и ветряных электростанций, проблема расширяется до неспособности этих возобновляемых источников удовлетворять потребности сети в случае сбоя или сбоя. В основном, отсутствие инерции, которую вращающие генераторы обеспечивают сети.

Текущая процедура для солнечной или ветровой электростанции в случае отклонения частоты или напряжения в сети заключается в полной изоляции (IEEE 1547). В случае полного отключения электроэнергии эта процедура называется защитой «Anti-Islanding», так как она предотвращает подачу электроэнергии в сеть, когда может произойти сбой в системе.

Это не означает, что инверторы, используемые на возобновляемых источниках энергии, не могут регулировать частоту. Но для этого эти заводы должны будут работать в состоянии, в котором они не смогут обеспечить свою максимальную мощность.

С другой стороны, многие предлагают аккумуляторы в качестве решения, поскольку они могут довольно быстро справляться с колебаниями энергии, но в настоящее время эта технология все еще является дорогостоящей для массового хранения и массификации.

В настоящее время существует два типа инверторов, используемых для подключения к сети: инверторы, следующие за сетью, и инверторы, формирующие сеть.

Инверторы с отслеживанием и формированием сетки.

В настоящее время все фотоэлектрические инверторы, подключенные к сети, работают как источники, следующие за сетью (GFL), они регулируют свою выходную мощность, измеряя угол напряжения сети в петле фазовой синхронизации (PPL). Следовательно, они просто следят за углом сетки / частотой и не контролируют активно свою выходную частоту.

В качестве альтернативы источники формирования сетки (GFM) непрерывно контролируют свою выходную частоту и напряжение, как это делают вращающиеся генераторы.

Инверторы

GFM в основном используются в микросетях, так как они активно регулируют свою мощность на основе измеренных значений активной и реактивной мощности. Они должны быть способны работать как параллельные источники напряжения с очень хорошей способностью распределения нагрузки, сохраняя при этом стабильное выходное напряжение и частоту переменного тока при переменных нагрузках.

Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы использовать инверторы GFM в качестве замены инерции сети вращающихся генераторов. Но литература предполагает, что это может быть жизнеспособным вариантом для перехода в сеть из инверторов GFM и вращающихся генераторов, работающих параллельно.


Заключение

На момент написания у солнечных электростанций отсутствует способность реагировать на отклонения частоты в сети, что увеличивает зависимость от инерции синхронных и асинхронных генераторов для поддержания частоты сети.

Растущее проникновение возобновляемой генерации на рынок энергосетей - это реальность, которую необходимо решить, поэтому инверторы GFM, работающие параллельно с вращающимися генераторами, являются жизнеспособным вариантом для перехода в сеть с преобладанием инверторов.

Внутренний модельный подход к (оптимальному) регулированию частоты в электрических сетях с изменяющимся во времени напряжением

Электросеть может рассматриваться как большая взаимосвязанная сеть различных подсистем, называемых зонами управления. Чтобы гарантировать надежную работу, частота строго регулируется вокруг своего номинального значения, например 60 Гц. Автоматическое регулирование частоты в электрических сетях традиционно достигается за счет первичного пропорционального регулирования (регулирование спада) и вторичного ПИ-регулирования.В этом вторичном управлении, обычно известном как автоматическое управление генерацией (AGC), каждая зона управления определяет свою «ошибку управления зоной» (ACE) и соответственно изменяет свое производство, чтобы компенсировать локальные изменения нагрузки, чтобы вернуть частоту к ее номинальному значению. и для поддержания запланированных перетоков мощности между различными областями.

Требование, чтобы каждая зона управления компенсировала свои локальные изменения нагрузки, теряет возможность достижения экономической эффективности. Действительно, плановая добыча в различных контролируемых зонах в настоящее время определяется экономическими критериями относительно давно.Чтобы быть экономически эффективным, необходимо точное прогнозирование изменений нагрузки. Однако широкомасштабное внедрение нестабильных возобновляемых источников энергии и использование электромобилей затруднит точное прогнозирование, поскольку чистая нагрузка (спрос за вычетом возобновляемой генерации) будет меняться в более быстрых временных масштабах и в больших количествах.

Из-за сложности точного прогнозирования нагрузки проблема разработки алгоритмов выработки электроэнергии, способных поддерживать сеть в номинальных рабочих условиях, несмотря на влияние неизмеренного спроса на электроэнергию и при сохранении экономической эффективности, привлекла значительное внимание, и существует обширная литература. уже в наличии.Цель данной статьи - предоставить другую структуру, в которой проблема может быть решена, используя инкрементный пассивный характер динамической системы, принятой для моделирования энергосети и контроллеров на основе внутренней модели (Bürger and De Persis, 2015, Pavlov and Marconi, 2008), способный достичь экономически эффективного управления производством электроэнергии при наличии, возможно, изменяющегося во времени спроса на электроэнергию. Мы сосредоточены на модели третьего порядка с изменяющимися во времени напряжениями, известной как «модель затухания потока» (Chiang et al., 1995, Machowski et al., 2008), что, хотя и упрощенно, но послушно и содержательно.

Обзор литературы . Актуальный обзор текущих исследований AGC можно найти в Ibraheem, Kumar, and Kothari (2005). Экономическая эффективность AGC привлекла к себе большое внимание, и обширная доступная литература очень затрудняет задачу проведения исчерпывающего исследования. Соответствующие результаты, близкие к настоящей статье, кратко обсуждаются ниже, чтобы лучше подчеркнуть наш вклад.

В работе Андреассона, Димарогонаса, Йоханссона и Сандберга (2013) распределенные и централизованные контроллеры, требующие знания отклонений частоты на шине и ее соседях, предложены для линеаризованной версии уравнения качания и показаны для достижения частотного регулирования, в то время как минимизация квадратичной функции стоимости при подходящем матричном условии. Экономически эффективный алгоритм АРУ с дискретным временем, включающий ограничения генератора, предложен в Апостолопулу, Зауэре и Домингес-Гарсия (2014) и исследован численно.Использование распределенных пропорциональных и пропорционально-интегральных контроллеров для микросетей изучалось в Guerrero, Vasquez, Matas, de Vicuña и Castilla (2011), Simpson-Porco, Dörfler, and Bullo (2013) с дополнительными экономическими идеями, представленными в Dörfler, Simpson-Porco и Bullo (2014), где, среди прочего, были предложены стратегии децентрализованного третичного контроля. Исследование условий устойчивости для регуляторов спада в порт-гамильтоновой структуре и при наличии изменяющихся во времени напряжений проводилось в Schiffer, Ortega, Astolfi, Raisch, and Sezi (2013).В Li, Chen, Zhao, and Low (2014), Zhang and Papachristodoulou (2013) проблема оптимального регулирования частоты решалась путем формулирования подходящих задач оптимального потока мощности, описания их решений и затем предоставления градиентных алгоритмов, которые асимптотически сходятся к оптимальный. В то время как Zhang и Papachristodoulou (2013) сосредоточились на электрических сетях со звездообразной топологией, квадратичными функциями стоимости и включая ограничения равенства и неравенства, в статье (Li et al., 2014) не предполагается какой-либо конкретной топологии для сети и рассматриваются выпуклые функции стоимости, но предполагает знание потоков мощности на шинах, чтобы гарантировать достижение желаемого решения в устойчивом состоянии.Работа, связанная с автоматическим управлением генерацией и оптимальным управлением нагрузкой, появилась в Zhao and Low (2014), Zhao, Topcu и Low (2013), первая из которых сосредоточена на линеаризованных потоках мощности и без управления на стороне генератора, а вторая устраняет эти допущения.

Основной вклад . Вклад этой статьи состоит в том, чтобы предложить новый подход к проблеме, который существенно отличается от вышеупомянутых работ. Мы движемся по направлениям Bürger and De Persis, 2013, Bürger and De Persis, 2015, где была предложена структура для решения нелинейного согласования выходных данных и задач оптимального потока для динамических сетей.В этих статьях динамические контроллеры на основе внутренней модели были разработаны для решения проблем согласования выходных данных для сетей инкрементно-пассивных систем (Павлов и Маркони, 2008) в присутствии изменяющихся во времени возмущений. В этой статье мы опираемся на (Bürger, De Persis, & Trip, 2014). После демонстрации того, что динамическая модель, принятая для описания энергосети, представляет собой постепенно пассивную систему по отношению к решениям, которые представляют интерес (решения, для которых девиация частоты равна нулю), мы предлагаем систематический метод для проектирования выработки электроэнергии на основе внутренней модели. контроллеры, которые могут балансировать силовые нагрузки, минимизируя затраты на генерацию в установившемся режиме.

Этот проект сначала выполняется путем решения уравнений регулятора (Bürger and De Persis, 2015, Pavlov and Marconi, 2008), связанных с проблемой регулирования частоты. Среди входов генерации с прямой связью, которые решают уравнения регулятора, мы выделяем тот, для которого решается статическая задача оптимальной генерации. Затем, следуя Bürger and De Persis, 2013, Bürger and De Persis, 2015, предлагается инкрементно-пассивный контроллер на основе внутренней модели, который может генерировать в разомкнутом контуре желаемый вход с прямой связью и стабилизировать замкнутую систему в таких условиях. способ, которым все решения сходятся к желаемому синхронному решению и к оптимальному управлению генерацией.

Хотя предлагаемые инкрементно-пассивные контроллеры имеют общие черты с другими, представленными в литературе, способ их получения, насколько нам известно, является новым. Более того, у них есть несколько преимуществ.

(i) Если мы допустим изменяющийся во времени спрос на мощность в модели, наши контроллеры внутренней модели могут справиться с этим сценарием, и оказывается, что пропорционально-интегральные контроллеры, которые чаще встречаются в литературе, являются частным примером эти контроллеры.

(ii) Основываясь на теории регулирования выпуска для систем по сетям (Bürger and De Persis, 2013, Bürger and De Persis, 2015, De Persis and Jayawardhana, 2014, Isidori et al., 2014, Wieland et al., 2011 ), наш подход может иметь дело с довольно богатыми классами внешних возмущений (Cox et al., 2012, Serrani et al., 2001), тем самым прокладывая путь к регуляторам частоты в присутствии большого разнообразия моделей потребления. Кроме того, другие расширения Bürger и De Persis (2015) рассматривали наличие неквадратичных функций затрат и ограничений пропускной способности (Bürger et al., 2014a, Bürger et al., 2014b), которые могут оказаться полезными и для рассматриваемой здесь проблемы. См. Li et al. (2014), Zhao and Low (2014), Zhao et al. (2013) о другом подходе к неквадратичным функциям затрат и ограничениям.

(iii) Пассивность - важная черта, присущая более точным моделям энергосети, как уже было признано в Caliskan и Tabuada (2014), Shaik, Zonetti, Ortega, Scherpen и van der Schaft (2013), а также в Schiffer. и другие. (2013) в контексте микросеток, подразумевая, что методы, которые используются в этой статье, могут быть использованы для работы с более сложными (и более реалистичными) динамическими моделями.Хотя этот уровень общности в данной статье не рассматривается, структура пассивности позволяет нам включить динамику напряжения в нашу модель - особенность, которой обычно пренебрегают в других подходах (Andreasson et al., 2013, Li et al., 2014, Zhang и Papachristodoulou, 2013), но см. Schiffer et al. (2013) для включения изменяющихся во времени напряжений в случае микросетей, а также (Simpson-Porco et al., 2013). Более того, пассивность - очень мощный инструмент в анализе и проектировании динамических сетей управления (Bai et al., 2011, van der Schaft and Maschke, 2013).

(iv) Чтобы показать возрастающую пассивность, мы вводим функции накопления, которые интересно интерпретировать как функции энергии, тем самым устанавливая связь с классической работой в этой области (см., Например, Bergen & Hill, 1981 и Chiang et al., 1995 и ссылки в них. ), который может помочь в дальнейшем исследовании проблемы. Например, это может привести к включению в анализ автоматических регуляторов напряжения (Chiang et al., 1995, Miyagi and Bergen, 1986), исследование, которое не рассматривается в этой статье.

Работа организована следующим образом. В разделе 2 мы представляем динамическую модель, принятую для описания энергосистемы. В разделе 3 мы анализируем динамическую модель, предполагающую постоянную генерацию, и показываем, что это приводит к ненулевому отклонению частоты. В разделе 4 мы охарактеризуем оптимальную генерацию, чтобы минимизировать затраты на генерацию. В разделе 5 мы предлагаем распределенный контроллер, который обеспечивает регулирование частоты и в то же время минимизирует затраты на генерацию при условии постоянного спроса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *