Типовые схемы высоковольтных преобразователей частоты

По материалам softstarter.ru — преобразователи частоты.

В последние
годы многие конторы огромное внимание, которое диктуется потребностями рынка,
уделяют разработке и созданию высоковольтных частотных преобразователей.Требуемая величина выходного напряжения преобразователя
частоты для высоковольтного электропривода добивается 10 кВ и выше при мощности
до нескольких 10-ов мегаватт.

Для таких
напряжений и мощностей при прямом преобразовании частоты используются очень
дорогие тиристорные силовые электрические ключи со сложными схемами управления.
Подключение преобразователя к сети осуществляется или через входной
токоограничивающий реактор, или через согласующий трансформатор.

Предельные
напряжение и ток единичного электрического ключа ограничены, потому используют
особые схемные решения дляповышения выходного напряжения преобразователя. Не считая того, это
позволяет уменьшить общую цена высоковольтных преобразователей частоты за
счет использования низковольтных электрических ключей.

В преобразователях частоты разных компаний
производителей употребляются последующие схемные решения.

1. Двухтрансформаторная схема
высоковольтного преобразователя частоты

В схеме преобразователя (рис. 8.) осуществляется
двойная трансформация напряжения с помощьюпонижающего (Т1) и повышающего (Т2) высоковольтныхтрансформаторов.

Двойная трансформация позволяет использовать для
регулирования частоты относительно дешевенький низковольтный преобразователь
частоты, структура которого представлена на рис. 7.

Преобразователи отличаютотносительная дешевизна и простота
практической реализации. Вследствие этого они более нередко используются для
управления высоковольтными электродвигателями в спектре мощностей до 1 – 1,5
МВт. При большей мощности электропривода трансформатор Т2 заносит значительные
преломления в процесс управления электродвигателем. Основными недочетами
двухтрансформаторных преобразователей являются высочайшие массогабаритные
свойства, наименьшие по отношению к другим схемам КПД (93 – 96%) и
надежность.

Типовые схемы высоковольтных преобразователей частотыПреобразователи, выполненныепо этой схеме, имеют ограниченный спектр
регулирования частоты вращения мотора как сверху, так и снизу от номинальной
частоты.

При
понижении частоты на выходе преобразователя возрастает насыщение сердечника и
нарушается расчетный режим работы выходного трансформатора Т2. Потому, как
указывает практика, спектр регулирования ограничен в границах nном>n>0,5nном. Для расширения
спектра регулирования употребляют трансформаторы с увеличенным сечением
магнитопровода, но это наращивает цена, массу и габариты.

При
увеличении выходной частоты вырастают утраты в сердечнике трансформатора Т2 на
перемагничивание и вихревые токи.

В приводах мощностью более 1 МВт инапряжениинизковольтной части 0,4 – 0,6 кВ сечение кабеля меж преобразователем
частоты и низковольтной обмоткой трансформаторов должно быть рассчитано на токи
до килоампер, что наращивает массу преобразователя.

2. Схема преобразователя с поочередным
включением электрических ключей

Типовые схемы высоковольтных преобразователей частотыДля увеличения рабочего
напряжения преобразователя частоты электрические ключи соединяют поочередно
(см. рис.9.).

Число
частей в каждом плече определяется величиной рабочего напряжения и типом элемента.

Основная
неувязка для этой схемы состоит в серьезном согласовании работы электрических
ключей.

Полупроводниковые
элементы, сделанные даже в одной партии, имеют разброс характеристик, потому
очень остро стоит задачка согласования их работы по времени. Если один из
частей раскроется с задержкой либо закроется ранее других, то к нему будет
приложено полное напряжение плеча, и он выйдет из строя.

Для понижения
уровня высших гармоник и улучшения электрической совместимостииспользуют многопульсные схемы
преобразователей. Согласование преобразователя с питающей сетью осуществляется
при помощи многообмоточных согласующих трансформаторов Т.

На рис.9.
изображена 6-ти пульсная схема с двухобмоточным согласующим трансформатором. На
практике есть 12-ти, 18-ти, 24-х пульсные схемы преобразователей. Число
вторичных обмоток трансформаторов в этих схемах равно 2, 3, 4 соответственно.

Схема является
более всераспространенной для высоковольтных преобразователей большой мощности.
Преобразователи имеют одни из наилучших удельные массогабаритные характеристики,
спектр конфигурации выходной частоты от 0 до 250-300 Гц, КПД преобразователей
добивается 97,5%.

3. Схема
преобразователя с многообмоточным трансформатором

Силовая схемапреобразователя (рис.10.) состоит из многообмоточного трансформатора и
электрических инверторных ячеек. Количество вторичных обмоток
трансформаторовв узнаваемых схемах
добивается 18. Вторичные обмотки электрически смещены относительно друг дружку.

Типовые схемы высоковольтных преобразователей частотыЭто позволяет
использовать низковольтные инверторные ячейки. Ячейка производится по схеме:
неуправляемый трехфазный выпрямитель, емкостной фильтр, однофазовый инвертор на IGBT транзисторах.

Выходы ячеек соединяются поочередно. В
приведенном примере любая фаза питания электродвигателя содержит три ячейки.

По своим
чертам преобразователи находятся поближе к схеме с поочередным
включением электрических ключей.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *