Высоковольтный преобразователь частоты СТА-B9.HVI

Высоковольтный частотный преобразователь СТА-B9.HVI

СТА-B9.HVI и прочие модификации серии B9.HVI

3–10 кВ220 – 14000 кВт

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.

Поддерживают 3 режима управления электродвигателем: векторное управление в разомкнутой системе, векторное управление в замкнутой системе (с энкодером), скалярное управление U/f.

Напряжение: 3 кВ / 6 кВ / 10 кВ

Мощность: 220 – 14000 кВт

Выходная частота: 0 – 50 Гц

Управление: векторное (с/без энкодера) / скалярное

Интерфейс: RS485 (Modbus RTU)

Степень защиты: IP30

Изготовитель: ООО "ТЭС", г. Воронеж

ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011 | ТУ 27.11.50-001-06274997-2018

Особенности: 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. 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%.

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.

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

ПО высоковольтного преобразователя частоты СТА-B9.HVI — ПО интерфейса пользователя высоковольтного преобразователя частоты

ПО интерфейса пользователя, которое используется в высоковольтных частотных преобразователях серии CTA-B9.HVI, разработано на базе опреационных систем, делающих 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

Функциональная схема подключения преобразователя частоты СТА-B9.HVI — Функциональная (топологическая) схема СТА-B9.HVI

Основные технические характеристики

Параметр	Значение
Вход	Напряжение: трехфазное 3 кВ / 6 кВ / 10 кВ (прямое подключение, без понижающего трансформатора) Вспомогательное напряжение: трехфазное 380 В (3 кВА) Частота: 47–63 Гц Аналоговые/дискретные входы: любая конфигурация (при согласовании с заказчиком)
Выход	Мощность: 220 – 14000 кВт Напряжение: трехфазное 3 кВ / 6 кВ / 10 кВ (прямое подключение к электродвигателю, без повышающего трансформатора и корректирующих SIN-фильтров) Выходные токи (6 кВ): 220 кВт — 36 А 250 кВт — 36 А 280 кВт — 36 А 315 кВт — 50 А 355 кВт — 50 А 400 кВт — 50 А 450 кВт — 60 А 500 кВт — 60 А 560 кВт — 75 А 630 кВт — 100 А 710 кВт — 100 А 800 кВт — 100 А 900 кВт — 120 А 1000 кВт — 120 А 1120 кВт — 150 А 1250 кВт — 150 А 1400 кВт — 180 А 1600 кВт — 216 А 1800 кВт — 216 А 2000 кВт — 250 А 2250 кВт — 270 А 2500 кВт — 300 А 2800 кВт — 360 А 3150 кВт — 400 А 3550 кВт — 480 А 4000 кВт — 480 А 4500 кВт — 540 А 5000 кВт — 600 А 5600 кВт — 720 А 6300 кВт — 800 А 7100 кВт — 900 А 7800 кВт — 1000 А Выходные токи (10 кВ): 315 кВт — 25 А 355 кВт — 36 А 400 кВт — 36 А 450 кВт — 36 А 500 кВт — 36 А 560 кВт — 50 А 630 кВт — 50 А 710 кВт — 60 А 800 кВт — 60 А 900 кВт — 75 А 1000 кВт — 75 А 1120 кВт — 100 А 1250 кВт — 100 А 1400 кВт — 100 А 1500 кВт — 120 А 1600 кВт — 120 А 1800 кВт — 150 А 2000 кВт — 150 А 2250 кВт — 180 А 2500 кВт — 180 А 2800 кВт — 216 А 3000 кВт — 216 А 3150 кВт — 250 А 3550 кВт — 250 А 4000 кВт — 270 А 4500 кВт — 300 А 5000 кВт — 360 А 5400 кВт — 400 А 6300 кВт — 480 А 7200 кВт — 540 А 8000 кВт — 600 А 9000 кВт — 720 А 10000 кВт — 720 А 11200 кВт — 810 А 12500 кВт — 900 А 14000 кВт — 1000 А Выходная частота: 0–50 Гц Аналоговые/релейные/дискретные выходы: любая конфигурация (при согласовании с заказчиком) Интерфейс: RS485 (Modbus RTU), возможны дополнительные интерфейсы с поддержкой любых унифицированных протоколов
Управление	3 режима: векторное (разомкнутая система), векторное (замкнутая система с энкодером), скалярное U/f Канал управления силовыми ячейками: оптоволоконная линия связи Поддержка асинхронных двигателей
Функции	Перегрузка (постоянный момент): 120% — от 30 сек до 15 мин (настраиваемый параметр), 180% — мгновенная защита Время разгона/торможения: до 3000 сек Разрешающая способность по частоте: 0.01 Гц Режимы задания: цифровой, аналоговый, местный (панель оператора), RS485 Автоматическая регулировка напряжения, защиты: от перегрузки, КЗ, дисбаланса фаз, пропадания питания, потери фазы, перенапряжения, пониженного напряжения, перегрева (95°С/115°С), несанкционированного доступа, внешней ошибки и др. Дополнительно: сенсорный LCD-дисплей, ПИД-регулятор, автоматический поиск скорости с безударным перезапуском, система "байпас" (ручной/автоматический)
Условия эксплуатации	Температура: –5 … +40 °C (эксплуатация), –20 … +70 °C (хранение) Высотность: до 1000 м без ухудшения характеристик Степень защиты: 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.

Схема подключения высоковольтного преобразователя частоты СТА-B9.HVI — Схема подключения СТА-B9.HVI

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.

Высоковольтный преобразователь частоты CTA-B9.HVI — Последовательное соединение 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.

Трансформатор высоковольтного преобразователя частоты — Входной трансформатор высоковольтного преобразователя частоты

Для максимального подавления гармоник со стороны питающей сети вторичные обмотки одной и той же фазы трансформатора сдвинуты относительно друг друга электрически исходя из расчета:

Ф сдвига = 60° / 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:

Конфигурации выходных каскадов высоковольтных преобразователей частоты — Конфигурации выходных каскадов для 3 кВ, 6 кВ и 10 кВ

Диаграммы напряжений выходных каскадов высоковольтного преобразователя частоты для 3000 В (3 кВ), 6000 В (6 кВ) и 10000 В (10 кВ) представлены ниже:

Диаграммы напряжений высоковольтных преобразователей частоты — Диаграммы напряжений выходных каскадов

В качестве примера 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):

Диаграммы токов и напряжений высоковольтных преобразователей частоты — Осциллограммы выходного напряжения и тока (6 модулей в фазе, 6000 В)

Работа силовых модулей высоковольтного частотного преобразователя СТА-В9.HVI

Силовые 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:

Силовой модуль высоковольтного преобразователя частоты — Структура силового модуля (силовой ячейки)

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».

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):

Максимальная выходная частота высоковольтного преобразователя частоты — Максимальная выходная частота при отключении силовых модулей

Применение: высоковольтные частотные преобразователи СТА-B9.HVI предназначены для общепромышленного применения в системах с напряжением 3 кВ, 6 кВ и 10 кВ. Идеальны для насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, кранового оборудования, горнодобывающей и металлургической промышленности, а также других механизмов высокой мощности. Обеспечивают энергосбережение, плавный пуск, защиту двигателя и интеграцию в АСУ ТП.

НАПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА