Преобразователи частоты серии ЗПТ-ПЧВ (3-15 кВ)

Высоковольтные преобразователи частоты серии ЗПТ-ПЧВх-ххх/хх-х УХЛ4 IP30 (далее по тексту ВПЧ), предназначены для плавного пуска и частотного регулирования трехфазных синхронных и асинхронных двигателей мощность 250-7600 кВт с напряжением 6/10 кВ.

ВПЧ соответствуют современным техническим требованиям и обладают следующими характерными особенностями:

• преобразование напряжения осуществляется по формуле AC-DC-AC с одним силовым входным трансформатором;
• схема инвертирования каскадная широтно-импульсная модуляция (ШИМ), 5/9 однофазных инверторов на фазу для напряжений 6/10 кВ соответственно. ШИМ преобразование позволяет получить практически постоянный характер потребляемого тока и регулируемый момент вращения двигателя. В качестве силовых ключей используются силовые IGBT-транзисторы;
• связь системы управления и контроля с силовыми блоками осуществляется через оптоволоконный кабель;
• схемотехника ВПЧ обладает хорошими показателями электромагнитной совместимости (ЭМС) в полной мере удовлетворяет требованиям ГОСТ 13109-97 (Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах энергоснабжения общего назначения), а также соответствует международным стандартам МЭК 868, МЭК 1000-3-2, МЭК 1000-3-3, МЭК 1000-4-1 и публикациям МЭК   1000-2-1, МЭК   1000-2-2 в части уровней электромагнитной совместимости в системах электроснабжения и методов измерения электромагнитных помех. ВПЧ не требует наличия входного и выходного электрического фильтра;
• визуализация работы ВПЧ выполнена в виде эргономичного сенсорного графического терминала с диагональю 12''.

Структура и принцип действия ВПЧ

Принцип действия ВПЧ с рабочим напряжением 6кВ иллюстрируется структурной схемой (рис.1) с пятнадцатью силовыми блоками, схема силовых блоков представлена на рис. 2. Для формирования выходного высоковольтного напряжения, силовые блоки для каждой фазы соединены последовательно, образуя три фазные группы. С одной стороны фазные группы соединяются между собой “звездой”, а с другой стороны производиться подключение непосредственно к высоковольтному двигателю. Такое схемное решение значительно снижает уровень пульсаций на выходе, при этом форма выходного напряжения максимально приближается к правильной синусоиде.

Входные цепи R S T силовых блоков подключаются к вторичным низковольтным обмоткам понижающего высоковольтного трехфазного трансформатора. Выпрямленное напряжение заряжает электролитические конденсаторы, накопленная электрическая энергия которых расходуется однофазным инвертором построенного на 4-ох IGBT-транзисторах. Управление силовым блоком осуществляется по оптоволоконному кабелю, в котором формируется определенная ширина импульса выходного напряжения одной фазы, используя метод векторного управления (PWM). На случай выхода из строя, в силовом блоке предусмотрена функция «байпаса». При включении «байпаса» силового блока, снижается номинальное выходное напряжение преобразователя частоты, так как количество силовых блоков на фазу оказывается меньше положенного. Однако, если преобразователь частоты работает на низкой частоте (ниже 40 Гц), он автоматически повышает выходное напряжение работающих силовых блоков, и тем самым обеспечивает установленные выходные значения.

Последовательное соединение силовых блоков позволяет реализовать многоуровневую ШИМ преобразования, что способствует значительному снижению амплитуды выходных пульсаций.

ВПЧ, построенные на основе вышеуказанной схемотехники, имеют неоспоримые преимущества:

• не требуют входного и выходного фильтра;
• могут применяться для работы с обычными высоковольтными двигателями, при этом не приводят к индукционному нагреванию двигателя и снижению его мощности;
• не имеют ограничений на длину кабеля, ведущего к двигателю;
• отсутствует отрицательное влияние импульсного выходного напряжения на изоляцию двигателя и питающего его кабеля (эффект dU/dt) и, как следствие, сохранение их номинальных сроков эксплуатации.

Конструкция ВПЧ

Конструктивно ВПЧ состоит из шкафов с размещенным в них оборудованием:

• шкаф трансформатора;
• шкаф силовых блоков;
• шкаф управления.

В шкафу трансформатора установлен высоковольтный многообмоточный сухой трансформатор специальной конструкции с датчиками и индикаторами температуры. Шкаф обеспечен принудительной вытяжной вентиляцией с забором воздуха через прямоугольные отверстия в боковых стенках шкафа и выбросом через верхнее перекрытие с установленными на нем центробежными вентиляторами. В нижней части шкафа у основания трансформатора установлены вспомогательные вентиляторы небольшой мощности. Шкаф силовых блоков содержит непосредственно силовые блоки, а также систему управления и контроля преобразователя.

Краткие технические характеристики:

	Наименование параметра	Значение
1	Напряжение питающей сети, kV	3-х фазное 6/10
2	Мощность приводного электродвигателя, kW	250-7600
3	Формирование выходного синусоидального напряжения	ШИМ
4	Входная частота, Hz	45-55
5	Выходная частота, Hz	0-60
6	Шаг выходной частоты, Hz	0,01
7	Время разгона/торможения, s	5-3600
8	Номинальное выходное напряжение, kV	6 (±10%)*
9	Коэффициент мощности	0,96
10	КПД с трансформатором, %	96
11	Перегрузочная способность по току	125% не более 60сек 150% не более 1 сек
12	Колличество аналоговых входов/выходов, типа 4-20мА, шт.	2/2
13	Дискретные сигналы вход/выход	12/9
14	Интерфейс связи с АСУ ТП	RS-485 Mod Bus RTU
15	Колличество однофазных преобразователей на фазу, шт.	5/9
16	Питание собственных нужд, V	AC 220
17	Система охлаждения	воздушная, принудительная
18	Органы управления	Встроенный промышленный компьютер с сенсорным экраном (Touch Screen)
19	Степень защиты и климатическое исполнение	IP 30, УХЛ 4
20	Высота над уровнем моря макс.	не более 1000 м
21	Исполнение	Шкафное, двустороннего обслуживания
22	Влажность окружающей среды	90% без точки росы
* До ±20% - с сохранением работоспособности ВПЧ, при нагрузке не более 80%. ** На высотах над уровнем моря более 1000 м, ВПЧ может работать с пониженной номинальной мощностью. Величину понижения номинальной мощности необходимо согласовать с изготовителем ВПЧ

Система условного обозначения преобразователя частоты

Габаритные размеры ВДА-ПЧВС-1000/6,0к УХЛ4 IP30 - 4100х1300х2550 (ДхШхВ), 4500кг.

Габаритные размеры ВДА-ПЧВС-3200/6,0к УХЛ4 IP30 - 7050х1685х2550 (ДхШхВ), 10800кг.