Высоковольтные преобразователи частоты , прямого преобразования или с входным многообмоточным трансформатором Опции

[Andrey Izh]

Хотелось бы услышать обоснованные мнения насчёт того, какой предпочтительнее применять преобразователь частоты для регулируемого привода насоса на напряжение 6кВ. Существуют преобразователи прямого преобразования, типа АВВ АCS2000 с небольшим количеством силовых полупроводниковых элементов и преобразователи с входным многообмоточным трансформатором по 18, 24 пульсной схеме с более большим количеством силовых полупроводниковых элементов.
Критерии: Надёжность, простота и стоимость обслуживания.

[Работник]

На мой взгляд лучше прямой преобразователь. Меньше элементов - больше надежность, отсуствие потерь в трансформаторах, ячейки модульного исполнения - быстрый ремонт.

Возможно заинтересует серия ВЧРП производства "Приводная Техника"

[Andrey Izh]

Всё это так. Но есть и минусы. Один из самых жирных - очень и очень высокая стоимость заменяемого силового модуля.

[Dark-Fox]

Добрый день! Покритикую Вас горе-работника обращающегося за подобными советами на форум, пусть хоть и специализированный. Да, да знаю что для этого он и создан но как правило на форумах пишут сомневающиеся и малокомпетентные, не пробовавшие того о чем пишут люди. Вы собираетесь "играться" с дорогой и сложной техникой и к тому же опасной для жизни. Но дело Ваше.

И так по делу. Существует 4-ре разновидности ПЧ:
— прямого преобразования ПЧСВ;
— с низковольтным звеном ПЧСН;
— многоуровневые;
— каскадные.

Преобразователи ПЧСН являются альтернативой преобразователям ПЧСВ для достаточно узкого диапазона электроприводов с синхронными двигателями мощностью от 320 до 1600 кВт. Для этого диапазона мощностей оказалось выгодно снизить рабочее напряжения преобразователя. И хотя снижение рабочего напряжения требует установки понижающего трансформатора на входе и повышающего трансформатора на выходе преобразователя, общий экономический эффект очевиден. Так, например, для синхронного двигателя мощностью 1600 кВт удельная цена одного кВт мощности при приобретении комплектного ПЧСВ составляет 106 $, а при применении комплектного ПЧСН – 64$. Такой экономический эффект объясняется следующими причинами.
а) снижение рабочего напряжения преобразователя позволяет установить по одному вентилю в плечах выпрямителя и инвертора. Для рабочего напряжения 6 кВ необходимо установить несколько приборов последовательно, при этом из-за возможного неравномерного деления напряжения при последовательном включении рабочее напряжение вентилей должно снижаться.
б) при рабочем напряжении 6 кВ все изоляционные расстояния и промежутки в шкафу преобразователя должны увеличенными в соответствии с действующими правилами. Поэтому габарит щита высоковольтного преобразователя (в основном за счет площади) будет в 2,5...3 раза больше, чем низковольтного.
в) в высоковольтном преобразователе отсутствуют входной и выходной трансформаторы, но необходимы входной токоограничивающий реактор и высоковольтный сглаживающий дроссель. Габариты данных устройств соответствуют габаритам трансформаторов мощностью 450 – 700 кВА.
г) высоковольтный преобразователь более сложен не только по силовой схеме, но и по системе управления из-за необходимости высоковольтной раздачи импульсов, контроля целостности силовых полупроводниковых приборов на стороне высокого напряжения и двойного потенциального разделения (по требованиям техники безопасности) датчиков тока и напряжения. Указанные обстоятельства усложняют эксплуатацию высоковольтного преобразователя частоты.
В ПЧСН напряжение питающей сети 6 кВ подается на понижающий силовой трансформатор, который преобразует его в трёхфазное напряжение 0,4 или 0,66 кВ. Данное напряжение подается на низковольтный преобразователь частоты, где преобразуется в трехфазное напряжение с переменной частотой и амплитудой. Форма, частота и амплитуда выходного тока определяются алгоритмами устройства управления. Далее напряжение поступает на синусоидальный фильтр для преобразования выходного несинусоидального напряжения преобразователя частоты в выходное напряжение синусоидальной формы, затем напряжение поступает на повышающий трансформатор для получения высокого (6 кВ) напряжения. Существенным недостатком высоковольтных электроприводов является их большая стоимость. Снижение стоимости достигается применением двухтрансформаторной схемы, в которой двойная трансформация напряжения осуществляется с помощью понижающего и повышающего высоковольтных трансформаторов, что позволяет использовать для регулирования частоты относительно дешевый низковольтный преобразователь. Такие двухтрансформаторные преобразователи отличают относительная дешевизна и простота практической реализации, поэтому они часто применяются для управления высоковольтными электродвигателями в диапазоне мощностей до 1,5 МВт. Основными недостатками двухтрансформаторных преобразователей являются высокие массогабаритные характеристики, а также меньшие по сравнению с другими схемами КПД (93...96%) и надежность. Эти преобразователи имеют ограниченный диапазон регулирования частоты вращения двигателя как сверху, так и снизу от номинального значения. При снижении частоты на выходе преобразователя увеличивается насыщение сердечника и нарушается расчетный режим работы выходного трансформатора.
Многоуровневые мало чем отличаются от ПЧСВ, ПЧСН, разве что на выходе можно не применять синусный фильтр.

Самыми "крутыми" ПЧ являются каскадные ПЧ на базе Н-мостовых ячейках. Поскольку каждая ячейка обеспечивает три уровня выходного напряжения: Ud, 0 и – Ud, при n последовательно включенных
ячейках обеспечивается 3 + 2(n–1) уровней выходного напряжения преобразователя в целом. При трех ячейках в фазе возможно получение 7 уровней фазного напряжения, а при 5 ячейках — 11. Благодаря такой конфигурации суммарный коэффициент гармоник не превышает 3%. Функция обхода (bypass) обеспечивает автоматическое исключение из работы и обход неисправной ячейки за время 0,25с при помощи шунтирующего контактора. Основные преимущества каскадной многоуровневой системы:
— высокое качество выходного напряжения и тока; многоуровневая схема формирования выходного напряжения обеспечивает синусоидальную форму выходного тока при практически полном отсутствии высших гармоник;
— высокое качество потребляемого из сети тока и, соответственно, хорошая электромагнитная совместимость с системой электроснабжения; интегрированный силовой многообмоточный трансформатор в составе единого щита и новейшая схема построения преобразовательной части обеспечивают синусоидальность потребляемого тока и полное отсутствие влияния на питающую сеть высших гармоник;
— высокий коэффициент мощности и высокий КПД;
— повышенная надежность работы, так как даже в случае отказа нескольких силовых ячеек продолжится регулирование электродвигателя со снижением выходной мощности до планового ремонта преобразователя;
— отсутствие необходимости установки выходных фильтров электродвигателя для улучшения формы выходного тока;
— функции автоматического шунтирования (bypass) преобразователя частоты при срабатывании защит, вызывающих его отключение, и перевод электродвигателя на работу напрямую от сети. На самом деле функция может присутствовать на любом виде ПЧ;
— мощность от сотен кВт до десятков МВт;
— диапазон выходных напряжений от 2 кВ до 14,5 кВ;
— выходная частота до 250 Гц;
— разрешающая способность по частоте 0,1 Гц.
— за счет входного трансформатора возможно создание ПЧ на входное напряжение от 0,4кВ до номинального напряжения нагрузки: 3кВ, 6кВ, 10кВ.

Просто крутить мотор, или иногда запустить и остановить, то пофигу, какой дешевле вариант Вас устраивает такой и берите. Если используется автовентиль или динамическое торможение до нуля оборотов, то ПЧСН скорей всего отпадает. Конечно, нужно принять во внимание качество питающей сети, можно в нее "срать" или нет, срущие привода у которых диодно-тиристорный мост на входе, кроме активного выпрямителя на транзисторных модулях. Самый лучший это — каскадные ПЧ, если грохнется ячейка можно заменить на исправные (которые всегда должны быть в запасе), а кроме ячеек там "ломаться нечему", кроме трансформатора и шкафа управления там особо больше ничего нет. Если ПЧСВ, ПЧСН, многоуровневые, выходят из строя (как правило взрываются) то ремонт соизмерим со стоимостью нового ПЧ, а взрыв ПЧ не такая уж и редкость.

Сообщение отредактировал Dark-Fox - 24.5.2014, 13:04

[Andrey Izh]

Благодарю за критику. Случается иногда необходимость принимать решения в областях, которые являются для тебя малоизвестными.
А с этой статьёй уважаемого товарища Бурдасова Б.К. я знаком
Меня больше интересует опыт практика, плюсы и минусы в эксплуатации.

Сообщение отредактировал Andrey Izh - 26.5.2014, 14:44

[Dark-Fox]

Случается иногда необходимость принимать решения в областях, которые являются для тебя малоизвестными.

Как я Вас понимаю, сам наблюдаю сплошь и рядом, и особенно на предприятии где работаю. К сожалению, подсказать плюсы и минусы в эксплуатации, как обстоят дела у заказчика на практике не могу. Взялся советовать потому что работаю инженером по наладке и испытаниям на заводе который производит низковольтные ПЧ, высоковольтные каскадного типа (размером с фуру и более), и не только. Со статьей согласен, потому некоторые ключевые моменты скопировал. Попробуйте поискать информацию об эксплуатации на сайтах посвященных нефтедобычи. Удачи Вам.

Сообщение отредактировал Dark-Fox - 26.5.2014, 17:21