Загальна характеристика
Високовольтний перетворювач призначений для пуску та регулювання обертів високовольтного двигуна.
Високовольтний перетворювач за «осередковою» схемою має високий коефіцієнт корисної дії та форму вихідної напруги близьку до синусоїдальної (рисунок 1).
Форма вихідного струму та напруги перетворювача 6кВ
Даний перетворювач частоти є багаторівневим перетворювачем з послідовним з’єднанням 1-фазних мостових осередків. Топологія силової схеми перетворювача представлена малюнку 2. До кожної фазі двигуна підключено 6 осередків для 6кВ чи 9 для 10кВ, з’єднані послідовно. Три фазні групи осередків з’єднані в зірку з «плаваючою» нейтраллю. Кожен осередок живиться від ізольованої вторинної обмотки вхідного трансформатора.
Включені послідовно в кожній фазі шість осередків, забезпечують регулювання вихідної лінійної напруги перетворювача від 0 до 6000, дев’ять – 0 до 10000В.
Фазна напруга має 13 рівнів напруги для 6кВ та 19 для 10кВ, а лінійна – 25 та 37 відповідно. Можливість створювати безліч різних рівнів напруги дозволяє забезпечити дуже точне наближення до синусоїдальної вихідної напруги.
Силовий трансформатор має 18 трифазних вторинних обмоток при вихідній напрузі 6кВ та 27 – при вихідній напрузі 10кВ. Вторинні обмотки зрушені щодо один одного 5ел. градусів. Ця схема еквівалентна 36 пульсної схеми випрямлення і має високі енергетичні показники. Коефіцієнт потужності перетворювача щонайменше 0,96, а коефіцієнт нелінійних спотворень споживаного струму (THD I) трохи більше 5%.
Структурна схема високовольтного багаторівневого ПЛ
Перетворювач частоти забезпечує:
- пуск та регулювання швидкості двигуна;
- прискорення, уповільнення, зупинка;
- захист двигуна та перетворювача;
- «підхоплення» на ходу;
- ПІ-регулювання технологічного параметра;
- попередньо задані швидкості;
- автоматичне повторне включення;
- лінійний або S-подібний задатчик швидкості.
Система захисту
- від перевищення струмів на вході перетворювача (внутрішнього короткого замикання);
- від неприпустимих перевантажень та коротких замикань на виході;
- від обриву фази мережевого живлення;
- від підвищення або зниження напруги мережі живлення;
- від перенапруг на елементах силової схеми;
- від перегріву силових напівпровідникових приладів;
- від обриву фази вхідної та вихідної напруги;
- від коротких замикань на землю.
Функціонально до складу ПЛ входять:
- Вхідний багатообмотувальний трансформатор;
- 18 (27) комірок однофазних перетворювачів частоти, до складу кожної з яких входить:
- вхідні запобіжники;
- трифазний діодний випрямляч;
- ємний фільтр у ланці постійного струму;
- однофазний мостовий інвертор на IGBT;
- система управління комірки.
- Система керування.
Перетворювач не вимагає установки додаткових вхідних фільтрів для захисту мережі від перешкод, що генеруються, а синусоїдальна форма вихідної напруги дозволяє проводити підключення стандартного електродвигуна, не накладаючи обмежень на довжину силового кабелю без застосування додаткових вихідних фільтрів.
Застосування перетворювача дозволяє:
- заощаджувати споживану з мережі енергію в насосних, компресорних та інших агрегатах, що працюють зі змінним навантаженням;
- збільшити термін служби електродвигуна та приводного механізму за рахунок оптимізації його роботи в широкому діапазоні зміни навантажень;
- усунути при пуску насосного агрегату гідроудар та динамічні навантаження в трубопроводах;
- зменшити експлуатаційні витрати в системах управління насосами, вентиляторами, центрифугами тощо;
- створювати замкнуті системи асинхронного електроприводу з можливістю точної підтримки заданих технологічних параметрів.
Засоби управління уніфіковані для всієї номенклатури високовольтних перетворювачів і мають:
- вбудовану систему діагностики та запису «аварійного сліду»;
- повнофункціональну систему захисту;
- швидкодіючі двопровідні інтерфейси для зв’язку з обладнанням верхнього рівня, у тому числі інших постачальників – РгоfiBus DР, САN, інші (на замовлення).