Электротехнические Системы Петербург

Средневольтные инверторные ячейки с ШИМ.


Однофазные инверторные ячейки являются составной частью средневольтных* частотных преобразователей или инверторов.

* Примечание: Инвертор или частотный преобразователь на выходное напряжение до 10/11кВ правильнее называть - средневольтным.

Каждая ячейка состоит из трехфазного диодного выпрямителя, фильтра и однофазного инвертора на IGBT транзисторах, осуществляющего обратное преобразование постоянного напряжения в переменное с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Схема инверторной ячейки

ШИМ - это импульсный способ задания аналогового сигнала, где сигнал представляется в виде импульсов. Управляя IGBT транзисторами инверторной ячейки, их включением и выключением, получим импульсное напряжение положительной и отрицательной полярности. Если изменять их скважность (отношение длительности периода к длительности импульса), то можно изменять площадь импульсов, а значит и среднее значение напряжения на выходе. Таким образом получаем псевдосинусоидальную форму выходного напряжения.

Принцип работы ШИМ

В последние годы наблюдается рост тенденции управления мощными ( прим. более 1 МВт) устройствами с помощью высоковольтных инверторов или преобразователей частоты, которые из-за входящих в схему нелинейных элементов (выпрямительных мостов, диодов и т.д.) являются для питающей сети причиной появления гармонических искажений. Согласно установленным ГОСТ 13109-97 предельно допустимый коэффициент искажения напряжения для сетей, например 6кВ, не должен превышать 8% (норма 5%) является обязательными во всех режимах работы систем электроснабжения общего назначения. Поэтому влияние нелинейных потребителей на сеть - один из наиважнейших факторов выбора схемы инвертора, а в частности его пульсности и сложности соответственно. По сути, каждая ячейка инвертора содержит нелинейные элементы, являющиеся причиной искажений и представляет собой 6 полупериодный (пульсный) инвертор переменного напряжения. Соединенные последовательно 3 ячейки в каждой фазе формируют 18 пульсную схему выпрямления.

18 пульсная схема средневольтного преобразователя

Гармонические искажения вносимые такими преобразователями частоты малы и не превышают допустимых ГОСТом значений, потому что вторичные обмотки многообмоточного силового трансформатора сконструированы таким образом, чтобы фазные напряжения по отношению к линейным были сдвинуты по фазе на определенный угол. Указанные углы обеспечивают необходимое сложение напряжений в каждом плече фазы. На практике формы сигналов напряжений в различных точках схемы инвертора имеют следующий вид:

Напряжения в точках схемы инвертора.Средневольтный преобразователь частоты схемар

Силовые ячейки большинства производителей рассчитаны на выходное переменное напряжение Vu1~640 В. Каскадное соединение трёх таких ячеек в одной фазе приводит к линейному напряжению 3,3 кВ, которое, как известно, в 1,73 раза больше фазного. Похожие рассчёты можно провести и для приводов на 6кВ и 10 кВ, которые содержат в одном плече фазы по 6 ячеек (всего 18) и 9 ячеек (всего 27) соответственно.

Компания TMEIC предлагает свою последнюю разработку - преобразователь частоты TMdrive-MVG2 с улучшенными характеристоками, в которой за счёт использования современных IGBT транзисторов получены силовые ячейки с выходным переменным напряжением Vu1~740 В. Более высокое выходное напряжение силовой ячейки позволяет сократить их количество в фазе, уменьшить количество витков многообмоточного трансформатора, а значит и весогабаритные характеристики всего преобразователя.

График преимущества TMDrive-MGV2

В каждой фазе 6 кВ преобразователя частоты TMdrive-MVG2 устанавливается только по 5 последовательно соединенных инверторных ячеек (всего 15 ячеек). 10кВ и 11кВ преобразователи частоты содержат по 8 и 9 ячеек в каждой фазе соответственно (всего 24 и 27 ячеек). Меньшее количество ячеек существенно удешевляет TMdrive-MVG2, делая их более компактными и надёжными.

Средневольтный преобразователь частоты

Форма выходного напряжения на выходе преобразователей частоты практически синусоидальная с небольшими искажениями вызванными работой транзисторов.

Форма выходного сигнала

Однофазные ячейки TMdrive-MVG2 выполнены в виде отдельных выдвижных модулей, которые оборудованы специальными салазками, чтобы максимально сократить время работы (прим. 30 минут) на их замену. Кроме этого, звено постоянного тока ячейки использует не электролитические конденсаторы, а пленочные, поэтому их замена не требуется в течение всего срока служны оборудования. Входящие в конструкцию ячейки элементная база очень компактна и надёжна, что позволяет увеличить наработку на отказ всего оборудования не менее 100 000 час или 12 лет непрерывной работы, что существенно превышает показатели обычных преобразователей частоты.

Внешний вид инверторной ячейки

Дополнительная техническая информация по TMdrive-MVG2:

По вопросам внедрения средневольтных преобразователей частоты обращайтесь по тел. (812) 938-28-81

 

 

dating sites yahoosingles
статистика посещений сайта

ООО "Лаборатория СИ" Россия, 195279, г. Санкт-Петербург, Индустриальный пр. д.44 офис 638А тел. +7 (812) 938-28-81, e-mail: spb@lab-si.ru. Все права защищены © "Лаборатория СИ" 2007 - 2015 При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна.