Общая характеристика
Высоковольтный преобразователь предназначен для пуска и регулирования оборотов высоковольтного двигателя.
Высоковольтный преобразователь по «ячеечной» схеме имеет высокий коэффициент полезного действия и форму выходного напряжения близкую к синусоидальной (рисунок 1).
Форма выходного тока и напряжения преобразователя 6кВ
Данный преобразователь частоты является многоуровневым преобразователем с последовательным соединением 1-фазных мостовых ячеек. Топология силовой схемы преобразователя представлена на рисунке 2. К каждой фазе двигателя подключено 6 ячеек для 6кВ или 9 для 10кВ, соединенные последовательно. Три фазных группы ячеек соединены в звезду с «плавающей» нейтралью. Каждая ячейка питается от изолированной вторичной обмотки входного трансформатора.
Включенные последовательно в каждой фазе шесть ячеек, обеспечивают регулирование выходного линейного напряжения преобразователя от 0 до 6000 В, девять – 0 до 10000В.
Фазное напряжение имеет 13 уровней напряжения для 6кВ и 19 для 10кВ, а линейное – 25 и 37 соответственно. Возможность создавать множество различных уровней напряжения позволяет обеспечить очень точное приближение к синусоидальному выходному напряжению.
Силовой трансформатор имеет 18 трехфазных вторичных обмоток при выходном напряжении 6кВ и 27 – при выходном напряжении 10кВ. Вторичные обмотки сдвинуты относительно друг друга 5эл. градусов. Данная схема эквивалентна 36 пульсной схеме выпрямления и имеет высокие энергетические показатели. Коэффициент мощности преобразователя не менее 0,96, а коэффициент нелинейных искажений потребляемого тока (THD I) не более 5%.
Структурная схема высоковольтного многоуровневогоПЧ
Преобразователь частоты обеспечивает:
- пуск и регулирование скорости двигателя;
- ускорение, замедление, остановку;
- защиту двигателя и преобразователя;
- «подхват» на ходу;
- ПИ-регулирование технологического параметра;
- предварительно заданные скорости;
- автоматическое повторное включение;
- линейный или S-образный задатчик скорости.
Система защит
- от превышения токов на входе преобразователя (внутреннего короткого замыкания);
- от недопустимых перегрузок и коротких замыканий на выходе;
- от обрыва фазы сетевого питания;
- от повышения или понижения напряжения сети питания;
- от перенапряжений на элементах силовой схемы;
- от перегрева силовых полупроводниковых приборов;
- от обрыва фазы входного и выходного напряжений;
- от коротких замыканий на землю.
Функционально в состав ПЧ входят:
- Входной многообмоточный понижающий трансформатор;
- 18 (27) ячеек однофазных преобразователей частоты, в состав каждой из которых входит:
- входные предохранители;
- трехфазный диодный выпрямитель;
- емкостной фильтр в звене постоянного тока;
- однофазный мостовой инвертор на IGBT;
- система управления ячейки.
- Система управления.
Преобразователь не требует установки дополнительных входных фильтров для защиты сети от генерируемых помех, а синусоидальная форма выходного напряжения позволяет производить подключение стандартного электродвигателя, не накладывая ограничений на длину силового кабеля без применения дополнительных выходных фильтров.
Применение преобразователя позволяет:
- экономить потребляемую из сети энергию в насосных, компрессорных и других агрегатах, работающих с переменной нагрузкой;
- увеличить срок службы электродвигателя и приводного механизма за счет оптимизации его работы в широком диапазоне изменения нагрузок;
- устранить при пуске насосного агрегата гидроудар и динамические перегрузки в трубопроводах;
- снизить эксплуатационные затраты в системах управления насосами, вентиляторами, центрифугами и т.д.;
- создавать замкнутые системы асинхронного электропривода с возможностью точного поддержания заданных технологических параметров.
Средства управления унифицированы для всей номенклатуры высоковольтных преобразователей и имеют:
- встроенную систему диагностики и записи «аварийного следа»;
- полнофункциональную систему защит;
- быстродействующие двухпроводные интерфейсы для связи с оборудованием верхнего уровня, в том числе других поставщиков – РгоfiBus DР, САN, другие (по заказу).