Система управления активного выпрямителя решает следующие задачи:
• стабилизация выпрямленного напряжения на заданном уровне;
• формирование фазных токов сети, близких по форме к синусоиде;
• поддержание заданного коэффициента мощности сети;
• передача энергии из сети переменного напряжения в цепь постоянного напряжения и в противоположном направлении [1].
Применение регулируемых электроприводов с полупроводниковыми преобразователями приводит к увеличению реактивной мощности и искажению синусоидальной формы напряжения сети. Поэтому для питания частотно-регулируемого электропривода переменного тока в настоящее время все большее применение находят преобразователи частоты с активным выпрямителем напряжения (АВН), позволяющие обеспечить требуемое качество электроэнергии на основе применения широтно-импульсной модуляции (ШИМ). На примере системы электроснабжения буровой установки рассмотрим влияние частотно-регулируемого электропривода с АВН на качество электроэнергии, покажем возможность применения АВН в составе частотно-регулируемого электропривода переменного тока буровых установок.
Актуальность выполненных исследований определяется тем, что в России на нефтяных промыслах эксплуатируется значительное число отечественных буровых установок (БУ) с частотно-регулируемым электроприводом (ЧРЭП) переменного тока, количество которых с каждым годом возрастает. Мощность главных электроприводов буровых установок достигает 1000 кВт, глубина бурения — 3000–5000 м, грузоподъемность — 250 т [2].
Электрические буровые установки располагаются обычно на расстоянии 5–6 км от подстанций. В целях разведки и освоения более удаленных месторождений необходимо обеспечить работоспособность буровых установок с питанием от существующих линий ограниченной мощности длиной до 10–12 км без строительства новых линий электропередач [3]. Эта проблема может быть решена только с помощью специальных средств повышения качества электроэнергии.
Оценка показателей качества электроэнергии (ПКЭ) системы электроснабжения буровой установки при работе частотнорегулируемых электроприводов с АВН осуществлялась при помощи специально разработанной компьютерной модели частотно-регулируемого электропривода буровой установки с АВН. В основу модели положена типовая схема электрооборудования БУ с ЧРЭП [4], дополненная активным выпрямителем (рис. 1).