СТА-B9.HVI - высоковольтные векторные частотные преобразователи прямого включения (однотрансформаторные, без понижающего и повышающего силовых трансформаторов) для высоковольтных асинхронных электродвигателей с уровнем напряжения питания 3000 В / 6000 В / 10000 В, способных работать как в разомкнутых, так и в замкнутых по скорости электродвигателя системах
Частотные преобразователи СТА-B9.HVI поддерживают 3 режима управления электродвигателем: векторное управление в разомкнутой по скорости электродвигателя системе, векторное управление в замкнутой по скорости электродвигателя системе (с энкодером), скалярное управление U/f в разомкнутой по скорости электродвигателя системе
Класс напряжения: высоковольтный частотный преобразователь, 3000 В (3 кВ) / 6000 В (6 кВ) / 10000 В (10 кВ)
Диапазон мощностей: 220 – 14000 кВт
Применение: высоковольтный частотный преобразователь общепромышленного назначения
Основные особенности высоковольтных частотных преобразователей СТА-B9.HVI:
 |
Все высоковольтные частотные преобразователи СТА-В9.HVI оснащены секцией системы резервного питания электродвигателя "байпас" : система "ручной байпас на 1 электродвигатель" или система "автоматический байпас на 1 / 2 электродвигателя". Возможны и другие варианты при согласовании с заказчиком Подключение высоковольтных частотных преобразователей СТА-B9.HVI осуществляется без использования внешних трансформаторов (понижающего и повышающего) и без дополнительных корректирующих SIN-фильтров. Это делает преобразователь более компактным, а также экономичным в плане потерь энергии, а именно: неточность синусоиды выходных токов и напряжений не превышает 4%, отсутствуют дополнительные нагрузки на изоляцию обмоток электродвигателя, общий КПД электропривода превышает 96%, коэффициент мощности электропривода составляет не ниже 97% Высоковольтные преобразователи частоты СТА- B9.HVI обеспечивают номинальное питание электродвигателя при колебаниях напряжения питающей сети в пределах ±15%, а также кратковременном пропадании питающей сети (с последующим автоматическим поиском фактической скорости электродвигателя и его безударным перезапуском) |
Мониторинг и индикация высоковольтных частотных преобразователей СТА-B9.HVI:
 |
ПО интерфейса пользователя, которое используется в высоковольтных частотных преобразователях серии CTA-B9.HVI, разработано на базе ОС WINDOWS / LINUX, что делает процесс настройки и управления приводом максимально простым и интуитивно понятным даже неподготовленному пользователю. Сенсорная LCD-панель позволяет отображать текстовую и графическую индикацию настроек, состояния и работы как частотного преобразователя, так и электродвигателя. Возможны сохранение и просмотр истории ошибок, предупреждений и функционирования |
Общая функциональная (топологическая) схема высоковольтных преобразователей частоты СТА-B9.HVI:
Основные технические характеристики частотных преобразователей СТА-B9.HVI:
Вход |
Номинальное высоковольтное входное напряжение преобразователя частоты : трехфазное, 3000 В (3 кВ) / 6000 В (6 кВ) / 10000 В (10 кВ) (прямое подключение, без понижающего трансформатора) Вспомогательное низковольтное входное напряжение : трехфазное, 380 В (3 кВА) Входная частота (частота питающей сети) : 47 - 63 Гц Аналоговые входы : любая конфигурация (при согласовании с заказчиком) Дискретные входы : любая конфигурация (при согласовании с заказчиком) |
||
Выход |
Диапазон выходных мощностей : 220 - 14000 кВт Выходное напряжение преобразователя частоты : трехфазное, 3000 В (3 кВ) / 6000 В (6 кВ) / 10000 В (10 кВ) (прямое подключение к электродвигателю, без повышающего трансформатора и корректирующих SIN-фильтров) Выходные токи: СТА-В9.HVI
Выходная частота преобразователя частоты : 0 - 50 Гц Аналоговые выходы : любая конфигурация (при согласовании с заказчиком) Релейные выходы : любая конфигурация (при согласовании с заказчиком) Дискретные выходы : любая конфигурация (при согласовании с заказчиком) Сетевой обмен: интерфейс RS485, протокол Modbus RTU (по умолчанию), возможны дополнительные интерфейсы с поддержкой любых унифицированных протоколов (при согласовании с заказчиком) |
||
Управление |
3 режима управления скоростью электродвигателя : векторное управление в разомкнутой по скорости электродвигателя системе, векторное управление в замкнутой по скорости электродвигателя системе (требуется энкодер), скалярное управление U/f в разомкнутой по скорости электродвигателя системе Канал управления силовыми ячейками : управление по оптоволоконной линии связи Поддерживаемые частотным преобразователем типы электродвигателей : асинхронный электродвигатель |
||
Функции |
Перегрузочная способность преобразователя частоты при постоянном моменте на валу электродвигателя : 120% от номинального тока - от 30 сек до 15 мин (настраиваемый пользователем функциональный параметр), 180% от номинального тока - мгновенное срабатывание защиты Время разгона и торможения электродвигателя : до 3000 сек Разрешающая способность по опорной частоте : 0.01 Гц Режимы задания опорной частоты : цифровой режим с клемм цепей управления преобразователя частоты / аналоговый режим с клемм цепей управления преобразователя частоты / местный режим с панели оператора преобразователя частоты / по интерфейсу RS485 Функция автоматической регулировки частотным преобразователем напряжения питания электродвигателя : преобразователь частоты поддерживает выходное напряжения на заданном уровне независимо от колебаний входного напряжения Защитные функции преобразователя частоты : защита от перегрузки по току, механической перегрузки электродвигателя, защита от короткого замыкания, контроль дисбаланса по фазам, защита от кратковременного пропадания питающей сети, контроль потери входной / выходной фазы, защита от перегрузки по напряжению и от пониженного напряжения, контроль состояния силовой части, контроль температуры в секции силовых агрегатов и силовых модулей с защитой от перегрева (95 ºС / 115 ºС), защита от несанкционированного доступа, отключение по внешней ошибке и т.д. Дополнительные функциональные возможности : сенсорный LCD-дисплей (панель оператора) с пользовательским интерфейсом под ОС Windows / Linux, панель контроля внутренней температуры секций высоковольтного преобразователя частоты, встроенный ПИД-регулятор, функция автоматического поиска фактической скорости электродвигателя с последующим его безударным перезапуском, система резервного питания электродвигателя «байпас» (ручной на 1 электродвигатель или автоматический на 1 электродвигатель / 2 электродвигателя) |
||
Другое |
Температура окружающей среды при эксплуатации преобразователя частоты : от -5 ºС до +40 ºС Температура хранения преобразователя частоты : от -20 ºС до +70 ºС Высотность : до 1000 м без ухудшения технических характеристик частотного преобразователя Степень защиты преобразователя частоты : IP30 |
Схема подключения высоковольтных преобразователей частоты СТА-B9.HVI:
На схеме подключения преобразователя частоты СТА-B9.HVI представлена базовая конфигурация цифровых и аналоговых входов, выходов и интерфейсов. Их количество и функциональные назначения могут быть изменены при согласовании с заказчиком
Основная силовая цепь высоковольтного частотного преобразователя СТА-В9.HVI на 3 кВ, 6 кВ и 10 кВ
Высоковольтные преобразователи частоты прямого включения серии CTA-B9.HVI являются преобразователями с последовательным соединением силовых модулей в фазе.
Входной трансформатор в зависимости от уровня входного напряжения имеет разное количество вторичных обмоток (по количеству силовых модулей), является трансформатором сухого типа с воздушным охлаждением и не требует каких-либо особенных условий технического и эксплуатационного обслуживания, обладая при этом длительным сроком службы.
Для максимального подавления гармоник со стороны питающей сети вторичные обмотки одной и той же фазы трансформатора сдвинуты относительно друг друга электрически исходя из нижеследующего расчета:
Ф сдвига = 60º / N ,
где Ф сдвига - угол сдвига в электрических градусах, N – количество последовательно соединенных силовых модулей в выходной фазе высоковольтного преобразователя частоты.
Таким образом, большая часть гармонических составляющих входного тока устраняется, суммарные гармонические искажения не превышают 5%, КПД преобразователя частоты значительно повышается, его энергосберегающая эффективность максимальна, а форма кривой выходного тока максимально приближена к синусоидальной.
Выходной сигнал высоковольтного частотного преобразователя формируется трехфазным каскадом последовательно соединенных силовых модулей. Конфигурации выходных каскадов для 3000 В (3 кВ), 6000 В (6 кВ) и 10000 В (10 кВ) представлены ниже в таблице:
Диаграммы напряжений выходных каскадов высоковольного преобразователя частоты для 3000 В (3 кВ), 6000 В (6 кВ) и 10000 В (10 кВ) представлены ниже:
В качестве примера на рисунке ниже приведена диаграмма формирования фазного выходного напряжения, генерируемого выходным каскадом высоковольтного частотного преобразователя CTA-B9.HVI, состоящим из пяти последовательно соединенных силовых модулей в фазе:
Последовательное соединение силовых модулей в фазе преобразователя частоты сопровождается также и последовательным их включением во времени (с отставанием во времени), вследствие чего получается 11 (для рассматриваемого случая) различных уровней фазного напряжения (5 ~ 0 ~ -5) и 21 уровень линейного напряжения. Вследствие дифференцирования напряжения (фильтрующий эффект dU/dt) происходит резкое снижение содержания гармоник в выходном напряжении частотного преобразователя, делая форму его кривой приближенной к синусоиде, что, в свою очередь, благотворно сказывается на изоляции электродвигателя. Вследствие индуктивного характера обмоток электродвигателя форма кривой выходного тока частотного преобразователя становится максимально приближенной к синусоиде, что демонстрируют нижеследующие осциллограммы (приведены для высоковольтного преобразователя частоты СТА-В9.HVI с номинальным напряжением 6000 В, с шестью последовательно соединенными силовыми модулями в выходной фазе):
Работа силовых модулей высоковольтного частотного преобразователя СТА-В9.HVI
Cиловые модули (силовые ячейки) высоковольтного преобразователя частоты СТА-B9.HVI, соединенные с вторичными обмотками согласующего трансформатора и формирующие выходной сигнал на выходе высоковольтного частотного преобразователя, имеют следующую структуру:
Силовые модули частотного преобразователя управляются из ЦПУ по оптоволоконной линии связи. Согласно сигналам управления выходные инверторы силовых модулей формируют ШИМ, каждый модуль имеет три возможных состояния (три возможных уровня напряжения): когда транзисторы Q1 и Q4 открыты, то на выходе модуля (L1 и L2) формируется напряжение, соответствующее логическому уровню «1»; когда транзисторы Q2 и Q3 открыты, то на выходе модуля (L1 и L2) формируется напряжение, соответствующее логическому уровню «-1»; когда открыты транзисторы Q1 и Q2 или Q3 и Q4, то на выходе модуля (L1 и L2) формируется напряжение, соответствующее логическому уровню «0» (см. выше диаграмму формирования фазного выходного напряжения, генерируемого выходным каскадом высоковольтного частотного преобразователя CTA-B9.HVI).
Каждый силовой модуль оснащен функцией «байпас». В случае, если модуль высоковольтного преобразователя частоты поврежден, например, вышел из строя предохранитель, и функция «байпас» активна, то выходной инвертор модуля блокирует его выход, и тиристор К открывается. При этом уровень выходного напряжения высоковольтного частотного преобразователя снижается, однако, частотный преобразователь автоматически увеличивает выходное напряжение до требуемого уровня, чтобы обеспечить необходимую мощность, отдаваемую нагрузке (при низкой выходной частоте) либо снижает выходную частоту до тех пор, пока не скомпенсирует выходную мощность (см. таблицу ниже для 3000 В (3 кВ), 6000 В (6 кВ) и 10000 В (10 кВ) соответственно):
