Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej
na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej
Warsaw University of Technology - Electrical Engineering
Institute of Control and Industrial Electronics
Zakład Elektroniki Przemysłowej ZAKŁAD NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO
ELECTRICAL DRIVE DIVISION
Zakład Sterowania Zakład Maszyn Elektrycznych

STRONA GŁÓWNA

PRACOWNICY

DOKTORANCI

DYDAKTYKA

NAUKA

PRACE DYPLOMOWE

SEMINARIUM

STUDIA PODYPLOMOWE

OPROGRAMOWANIE

Efektywność energetyczna przekształtnikowego układu napędowego z silnikiem indukcyjnym średniego napięcia do pomp obiegowych w sieci ciepłowniczej

Typ Projektu/numer umowy badawczy własny
Instytucja Finansująca Narodowe Centrum Nauki
Tytuł Projektu Efektywność energetyczna przekształtnikowego układu napędowego z silnikiem indukcyjnym średniego napięcia do pomp obiegowych w inteligentnej sieci ciepłowniczej
Kierownik Projektu dr inż. Zbigniew Szulc
Okres realizacji Projektu Zaakceptowany do finansowania - decyzja niewydana
Budżet 172 400 PLN
Słowa kluczowe efektywność energetyczna, przekształtniki energoelektroniczne średniego napięcia, napęd elektryczny, zużycie energii, energooszczędność, oddziaływanie urządzeń na sieć

Streszczenie projektu

Efektywność energetyczna przekształtnikowego układu napędowego jest najczęściej rozumiana jako sprawność energetyczna tego urządzenia. Bardziej ogólne podejście mówi, że pojęcie to dotyczy jakości przetwarzania energii elektrycznej w mechaniczną w układzie napędowym. Opis ilościowy jakości przetwarzania powinien uwzględniać najważniejsze zjawiska energetyczne w samym przekształtnikowym układzie napędowym jak też w systemach na które oddziałuje. Dotyczy to systemu zasilania energią elektryczną (wejście) i systemu mechanicznego napędzanej maszyny roboczej (wyjście - w tym przypadku pompy obiegowej). Efekty energetyczne z wytwarzaniem pola elektromagnetycznego układu napędowego można w tym przypadku pominąć (pole elektromagnetyczne generowane przez przekształtnikowy układ napędowy traktowane jest jako zakłócenie środowiska elektrycznego i minimalizowane jest konstrukcyjnie). Pompy obiegowe napędzane przez przekształtnikowe układy napędowe stanowią elementy wykonawcze pompowni wody gorącej w inteligentnej sieci ciepłowniczej. Prace koncepcyjne nad inteligentną siecią ciepłowniczą są już na tyle zaawansowane, że w najbliższych kilku latach będzie ona realizowana przynajmniej w jednej dużej aglomeracji krajowej (w Warszawie). Systemy sterowania inteligentną siecią ciepłowniczą są koncepcyjne opracowywane ale brak jest sposobów postępowania w wyborze przekształtnikowego układu napędowego po względem jego efektywności energetycznej. Dotychczasowe doświadczenia teoretyczne i praktyczne wskazują, że powinien być to napęd z silnikiem indukcyjnym klatkowym zasilanym z przemiennika częstotliwości. Zarówno silnik jak i przemiennik częstotliwości powinny być urządzeniami średniego napięcia. Przemiennik częstotliwości powinien mieć funkcję transferu synchronicznego dwustronnego (funkcja taka umożliwia pracę silnika zasilanego bezpośrednio z sieci energetycznej w przypadku pracy pomp w punkcie znamionowym) oraz możliwość zasilania z rezerwowego źródła zasilania. Duża pewność działania pompowni wymaga bezpośredniego rozruchu silnika na wypadek awarii przemiennika częstotliwości. Obecny stan techniki przemienników częstotliwości średniego napięcia pozwala spełniać te wymagania (istnieją topologie przemienników w aplikacjach przemysłowych). Brak jest spójnej teorii mocy elektrycznej przy przebiegach odkształconych prądu i napięcia, które pozwalałyby na jednoznacznej rozwiązanie dwóch problemów:

1. Dobór mocy, liczby i topologii przekształtników i silników do pomp obiegowych realizujących technologiczne funkcje pompowni inteligentnej sieci cieplnej przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej.

2. Określenie liczby pracujących przekształtnikowych układów napędowych z dobraną prędkością obrotową o takich wartościach aby jednostkowe zużycie energii elektrycznej było minimalne w danych warunkach technologicznych.

Te dwa problemy mogą być rozwiązane, jeżeli uwzględni się następujące zjawiska związane z przetwarzaniem energii elektrycznej na mechaniczną w przekształtnikowych układach napędowych:

- straty mocy czynnej w przekształtniku energoelektronicznym i silniku przy odkształconych przebiegach prądu i napięć

- odkształcony przebieg prądu pobieranego z sieci zasilającej

- pobór mocy biernej przy przebiegach odkształconych

- wpływ asymetrii prądu zasilającego

- pulsacje momentu silnika zasilanego z przekształtnika

W projekcie planuje się budowę modelu matematycznego efektywności energetycznej przekształtnikowego układu napędowego pompy obiegowej, przy pomocy współczynników opisujących liczbowo przedstawione wyżej zjawiska. Sprawdzenie poprawności powyższego modelu w przypadkach na podstawie wartości rzeczywistych wybranych układów napędowych umożliwi zbudowanie funkcji opisującej zużycie energii i przeprowadzenie optymalizacji tej funkcji pod względem minimalnego zużycia energii.

Oś. Promocji Badań z zakresu Energoelektroniki | Wydz. Elektryczny | Politechnika Warszawska
Uwagi dotyczące użyteczności, zawartości, zauważonych błędów oraz pomysłów
na rozszerzenie tej strony proszę kierować do webmaster