Руководство по эксплуатации преобразователей частоты VEDADRIVE: выбор

Преобразователи частоты VEDADRIVE Преобразователи частоты VEDADRIVE предназначены для управления асинхронными и синхронными двигателями среднего напряжения 1140 – 11000 В. Наиболее распространенным является напряжение 6 и 10 кВ. В преобразователях частоты VEDADRIVE применяется топология последовательного подключения силовых ячеек, которая позволяет гибко конфигурировать величину выходного напряжения в фазе за счет изменения количества последовательно подключаемых силовых ячеек. ПЧ для обеспечения бесперебойной работы, низкий уровень гармоник и высокий коэффициент мощности.

Топология силовой ячейки Силовая ячейка работает в режиме преобразования «переменный ток — постоянный ток — переменный ток» и является эквивалентом низковольтного инвертора напряжения с трехфазным входом и однофазным выходом. Все силовые ячейки, в одном преобразователе частоты, обладают одинаковыми электрическими и механическими характеристиками, благодаря чему они являются взаимозаменяемыми и их легко обслуживать и заменять. Благодаря высокому коэффициенту мощности преобразователя частоты не требуется использовать устройства компенсации реактивной мощности. VT1 VT2 Преобразователи частоты VEDADRIVE, помимо классического регулирования, имеют возможность возврата электроэнергии в сеть.

L1 L2 U1 U2 Метод векторного управления напряжением с широтно-импульсным модулированием выходного сигнала обеспечивает высокую точность и быструю реакцию системы регулирования. Преобразователи частоты VEDADRIVE обеспечивают перегрузочную способность 120 % в течение 120 секунд и 150 % в течение 3 секунд. L3 VT3 VT4 Силовая ячейка получает сигналы управления по оптическому кабелю и использует режим вектора напряжения для управления включением IGBT- транзисторов (VT1–VT4), формирующих однофазный выходной сигнал с ШИМ- модуляцией (рис. 2). Преобразователи частоты VEDADRIVE сохраняют работоспособность при просадке сетевого напряжения на 30 % от номинального напряжения сети.

В числе прочих возможностей преобразователей частоты VEDADRIVE: КПД свыше 96 % (с учетом трансформатора), русскоязычная сенсорная панель управления, простая в обслуживании компоновка, высокий крутящий момент на низких частотах, функции подхвата на лету и компенсации потери мощности, опциональный ручной или автоматический байпас Диодный выпрямитель Звено постоянного тока Инвертор Также преобразователи имеют воздушное и жидкостное охлаждение для широкого диапазона мощностей и являются гибкими с точки зрения зон обслуживания. Рис. 2.

Принципиальная электрическая схема инверторной ячейки U 6000 В 3460 В Изменяя количество ячеек в каждой фазе, можно менять выходное напряжение преобразователя частоты, не ограничиваясь предельным напряжением силовых компонентов. Например, преобразователь частотынапряжением 6 кВ содержит 5 или 6 ячеек в каждой из фаз; преобразователь частоты напряжением 10 кВ содержит 8 или 9 ячеек в каждой фазе (рис. 3). 690 690 690 690 690 690 690 690 690 690 V W Рис. 3. Схема формирования выходного высокого напряжения на примере ПЧ 6 кВ и 5 ячейками в фазе Коммутационными элементами преобразователя являются IGBT- транзисторы.

Схема преобразователя частоты имеет высокую надежность за счет использования последовательно подключенных силовых ячеек и метода сложения напряжений. 3 Топология ПЧ Трансформатор U1 Силовая ячейка V1 W1 Преобразователи частоты VEDADRIVE состоят из ряда последовательно U2 соединенных силовых ячеек, индивидуально запитанных от V2 развязывающего трансформатора, W2 обеспечивающего фазовый сдвиг питания (рис. 1). U3 Трехфазная V3 питающая сеть высокого напряжения W3 U4 V4 W4 U5 V5 W5 Вторичные обмотки, M Двигатель, 6 кВ сдвинутые по фазе Рис. 1.

Структурная схема преобразователя частоты VEDADRIVE на примере ПЧ 6 кВ и 5 ячейками в фазе 2 1 1 U 1 V W 1 2 2 V 2 W 2 3 3 V 3 W 3 4 4 V 4 W 4 5 5 V 5 W 5 6 90 6 90 U 2 6 90 6 90 U 3 6 90 U 4 U 5 Номинальное напряжение ПЧ, кВ Количество ячеек в фазе Номинальное напряжение ячейки, В Фазное на- пряжение, кВ Линейное напряжение, кВ 6 5 или 6 690 3,46 6 6,6 6 690 3,81 6,6 10 8 или 9 690 5,77 10 11 9 690 6,35 11

Стр. 2

Конструкция Дополнительные возможности Панель управления : сенсорный дисплей с поддержкой русского языка; легкое изменение настроек; удобный просмотр журнала событий и сообщений о состоянии преобразователя частоты; дублирование информации по индикации на меню панели управления и светодиодами на преобразователе частоты. Профили останова: реверсивный пуск. останов выбегом; останов с заданным по времени замедлением. Напряжение управления 380 В Низковольтное напряжение для преобразователя частоты VEDADRIVE необходимо организовать от внешнего источника питания.

Его основной функцией является питание цепей управления (платы ввода/ вывода), контроллера, крышных вентиляторов и сенсорной панели управления. Потребляемая мощность для цепей управления составляет до 500 Вт, а потребляемая мощность на каждый вентилятор — до1,5 кВт. Защитные и вспомогательные функции :

защита от перегрузки и сверхтоков; защита от потери фазы и замыкания на землю; защита от перенапряжений; защита от перегрева; предел по току; резервное управление питанием байпас силовых ячеек (опция); блокировка дверей шкафов с помощью электромагнитных замков; синхронизированное переключение двигателя с преобразователя частоты на питающую сеть и обратно; высокий КПД – 98,5 % ; гальваническая развязка с помощью оптоволоконных соединений; встроенный ПИД-регулятор; связь по протоколу RS-485 со встроенной поддержкой Modbus и опциональной поддержкой Profibus-DP, Modbus-TCP/IP, Ethernet, Profinet, DeviceNet; компактная конструкция и компоновка корпуса. Функции измерения:

часы реального времени; состояние преобразователя частоты; вводная секция: входное напряжение, ток и мощность; выходная секция: выходное напряжение, ток, мощность и частота; температура внутри шкафа. Источники бесперебойного питания Источники бесперебойного питания (ИБП) в преобразователе частоты VEDADRIVE служат для поддержания напряжения 220 В для низковольтных цепей, контроллера, сенсорной панели управления в секции управления шкафа силовых ячеек до 30 минут. Их наличие позволяет плавно закончить работу с высоковольтным преобразователем частоты, а также сохранить все данные в случае вынужденной остановки либо пропадания низкого напряжения. Журналы: журнал работы:

время работы; журнал ошибок: запись событий с указанием даты и времени. Источники задания: панель управления; внешний аналоговый сигнал; шина последовательной связи. Шкаф трансформатора Шкаф силовых ячеек с секцией управления Пусковые профили: Рис. 4. Общий вид высоковольтного преобразователя частоты VEDADRIVE обычный пуск, пуск с подхватом на лету, пуск с повышенным моментом, пуск с определенного положения, Контроль температуры внутри шкафа Контроллеры температуры устанавливаются на шкафах трансформатора для каждого типоразмера преобразователя частоты VEDADRIVE, а также на шкафах токоограничивающего реактора.

Они контролируют фактическую температуру внутри шкафа трансформатора и силовой опции, а также информируют пользователя об их перегреве в процессе работы. Шкаф трансформатора Изолированный трансформатор — группа вторичных обмоток обеспечивает независимое питание силовых ячеек с фазным смещением. 10 и 11 кВ: 48- и 54-пульсный. Данная схема позволяет эффективно снижать уровень гармонических искажений по сравнению с 6-пульсной схемой выпрямления. момента, что увеличивает срок службы двигателей и механизмов. Система предзаряда Преобразователи частоты на 243 А и более оснащены резистивными цепями предзаряда для ограничения пускового тока на входе при подаче силового напряжения.

Такая схема позволяет эффективно снизить помехи, которые идут в питающую сеть от преобразователя частоты. Чем выше пульсность преобразователя частоты, тем ниже уровень генерируемых им помех в питающую сеть. Фактическая температура шкафа силовых ячеек отображается на сенсорной панели секции управления информируя о перегреве шкафа силовых ячеек. Тем самым повышаются надежность и срок службы основных силовых элементов преобразователя частоты. Шкаф силовых ячеек Силовые ячейки — взаимозаменяемая и простая в обслуживании модульная конструкция. Секция состоит из 15–27 силовых ячеек для напряжения 6–11 кВ.

В преобразователях частоты VEDADRIVE используются последовательно соединенные силовые ячейки и метод сложения напряжений: технология многоуровневого каскадирования силовых ячеек позволяет получать на выходе напряжение, близкое по форме к идеальной синусоиде. Преобразователи частоты менее 243 А оснащаются системой предзаряда опционально. Преобразователи частоты на 600 А и более оснащены пусковым шкафом на входе, в составе которого имеются высоковольтные резисторы и шунтирующий их высоковольтный вакуумный выключатель или контактор. Трансформатор обеспечивает гальванически развязанное питание силовых ячеек, оснащенных многопульсными диодными выпрямителями:

Электромагнитные замки Устанавливаются в обязательном порядке в секции высоковольтной коммутации. По запросу клиента данные замки могут быть установлены на каждом шкафу преобразователя частоты VEDADRIVE для исключения случайного открытия дверей шкафов при наличии высокого напряжения. Преимущества технологии: прямое управление синхронным или асинхронным двигателем; не требуется занижать выходные характеристики двигателя; отсутствие повышенного износа изоляции двигателя и кабелей; отсутствие пульсаций крутящего 6 кВ: 30- и 36-пульсный; 6,6 кВ: 36-пульсный; Резервные вентиляторы Устанавливается дополнительно на крыше шкафов по запросу клиента 5 4

Стр. 3

Типовой код и основные конфигурации Опция возврата электрической энергии в сеть — рекуператор энергии (символ 17, обозначение R) Тип охлаждения (символ 21, обозначение А или L) VD-P800KU1F531ASX077 A XAXXBXC5DX11EXD Типовой код частотного преобразователя состоит из 36 символов. VD-P800KU1F531AS R 077AXAXXBXC5DX11EXD Пример VD-P800KU1F531 AS X077 AXAXXBXC5DX11EXD Преобразователь частоты с полной мощностью 800 кВА и номинальным напряжением 6 кВ, а также номинальным током инверторной ячейки 77 А может быть подключен к питающей сети 50 Гц, имеет степень защиты IP31 и подходит для работы с двигателем с напряжением питания 6 кВ, мощностью 630 кВт и номинальным током не более 77 А.

Перед заказом убедитесь, что номинальное напряжение и ток двигателя соответствуют выходным характеристикам преобразователя частоты VEDADRIVE. Запас между током преобразователя частоты и током двигателя выбирается в зависимости от типа механизма и других условий регулирования. Преобразователи частоты VEDADRIVE могут иметь активный выпрямитель и осуществлять возврат электроэнергии в сеть. Вентиляторы преобразователя частоты VEDADRIVE служат для охлаждения трансформатора и шкафа силовых ячеек и устанавливаются на крышу преобразователя частоты. Стандартный воздушный поток одного вентилятора составляет 8000 м 3 /ч для всех типов преобразователя частоты.

Силовые ячейки высоковольтного преобразователя частоты могут реализовывать синхронное выпрямление напряжения с IGBT: контроллер синхронного выпрямления определяет значение амплитуды и фазы входного напряжения ячейки посредством контроля разности фаз между генерируемым напряжением от IGBT-выпрямителя и напряжением входной силовой ячейки. Таким образом, электрическая энергия будет возвращаться в питающую сеть, если фазное напряжение на силовой ячейке будет опережающим, или, наоборот, возвращать энергию из питающей сети в силовую ячейку, если фазное напряжение на силовой ячейке будет отстающим. Возможны варианты:

А - с воздушным охлаждением (до 800 А); L - c жидкостным охлаждением (доступен от 260 А). Жидкостное охлаждение используется в основном для преобразователей мощностью выше 5 МВт. Жидкостное охлаждение отводит тепло эффективнее, чем воздушное, и позволяет выполнить корпус преобразователя частоты более компактным (для больших мощностей установка дополнительных вентиляторов увеличивает общую ширину преобразователя). Функция автоматического байпаса силовой ячейки — с байпасом ячейки В преобразователях частоты VEDADRIVE применяется прогрессивный метод байпаса силовых ячеек со сдвигом нейтральной точки, что позволяет шунтировать только одну силовую ячейку.

(символ 22, обозначение С) VD-P800KU1F531ASX077A C AXXBXC5DX11EXD Благодаря тому, что нейтральная точка преобразователя частоты не связана с нейтральной точкой двигателя, есть возможность сдвинуть ее. Следовательно, баланс выходного напряжения преобразователя частоты можно регулировать, корректируя угол между фазами выходного напряжения, что позволяет достичь сбалансированного линейного выходного напряжения. При выходе из строя силовой ячейки во время работы преобразователь частоты продолжит работу без остановки. Неисправная ячейка автоматически исключается из работы (рис. 5). Эта функция значительно повышает надежность работы преобразователя частоты.

Байпас силовой ячейки может быть выполнен на базе IGBT или электромагнитного контактора, желаемый способ укажите при заказе оборудования. U U A5 A4 A5 A3 A4 6000 B A2 6000 B 5600 B 126,4° A2 A1 126,4° 5600 B 120° 120° A1 C1 B1 C1 C2 C3 C4 C5 B1 B2 B3 B4 B5 C3 C2 120° B2 B3 107,2° C5 C4 B4 B5 W W V V 6000 B 5600 B Рис. 5. Автоматическое шунтирование инверторных модулей на примере выхода из строя ячейки A3 7 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 V D - U F A B C D E [1] Вариант ПЧ (позиция 4) P Компоновка Р V Компоновка V [2] Номинальная полная мощность ПЧ (позиции 5–8) 315К– 14М5 Пример записи:

315К — 315 кВА, 1000 — 1000 кВА, 12М5 — 12 500 кВА [3] Номинальное входное напряжение ПЧ (позиции 9–10) U1 6 кВ U2 6,6 кВ U3 10 кВ U4 11 кВ U5 3 или 3,3 кВ U6 4,16 кВ [4] Номинальная частота сети (позиции 11–12) F5 50 Гц F6 60 Гц [5] Степень защиты корпуса (IP) (позиции 13–14) 31 IP31 42 IP42 [6] Тип управляемого двигателя (позиция 15) A Асинхронный двигатель S Синхронный двигатель [7] Подключение энкодера (позиция 16) V С энкодером, векторный режим S Без энкодера [8] Наличие рекуператора (позиция 17) R Рекуператор энергии X Без рекуператора [9] Номинальный выходной ток ПЧ (позиции 18–20) 031– 1К4 31–1445 А [10] Тип охлаждения (позиция 21) A Воздушное охлаждение L Жидкостное охлаждение [11] Функция автоматического байпаса сило- вой ячейки (позиция 22) С C байпасом ячейки X Без байпаса ячейки [12] Дополнительная коммутация (позиции 23–25, позиция 25 — количество двигателей) AXX Без коммутации A1X Автоматический байпас ПЧ A2X Ручной байпас ПЧ A3X На несколько ЭД ручная A4X На несколько ЭД автоматическая Автоматическая коммутация может использоватся со- вместно с системой синхронного перевода на сеть.

[13] Комуникация (позиции 26–27) ВХ Только Modbus RTU B1 ControlNet В2 Ethernet IP В3 Profibus DP В4 Modbus TCP/IP В5 Profinet В6 DeviceNet [14] Количество ячеек на фазу (позиции 28–29) С3 3 ячейки для 3 и 3,3 кВ С4 4 ячейки для 4,16 кВ С5 5 ячеек для 6 кВ С6 6 ячеек для 6 и 6,6 кВ С8 8 ячеек для 10 кВ С9 9 ячеек для 10 и 11 кВ [15] Система ведущий ведомый (позиции 30–31) DX Без данной опции D2 На 2 ПЧ D3 На 3 ПЧ D4 На 4 ПЧ [16] Ввод силового кабеля (позиция 32) 1 Ввод снизу 2 Ввод сверху [17] Ввод двигательного кабеля (позиция 33) 1 Ввод снизу 2 Ввод сверху [18] Система синхронного перевода двигате- лей на сеть (позиции 34–35) ЕХ Без данной опции Е0 Только выходной реактор Е1 1 ЭД Е2 2 ЭД Е3 3 ЭД Е4 4 ЭД Система синхронного перевода двигателей на сеть включающая в себя реактор и систему управления [19] Обслуживание (позиция 36) S Одностороннее D Двухстороннее

Стр. 4

Дополнительная коммутация (символ 23–25, обозначение АХХ) VD-P800KU1F531ASX077AX A2X BXC5DX11EXD А1Х - автоматический байпас ПЧ (рис. 7); Ячейки РУ-6/10 кВ (существующие) Ячейка РУ-6/10кВ (Существующая) 1QF 2QF QF А2Х - ручной байпас ПЧ (рис. 6); QF А3Х - ручная выходная коммутация на несколько ЭД (рис. 8); А4Х - автоматическая выходная коммутация на несколько ЭД (рис. 9). Количество двигателей указывается в символе 25. Байпас преобразователя частоты допускает его шунтирование (например, для обслуживания), и подключение двигателя на прямую к сети.

Шкаф коммутации ПЧ QS1 QS2 Шкаф коммутации Выходная коммутация используется при необходимости подключения к одному преобразователю частоты VEDADRIVE нескольких двигателей по схеме «рабочий – резервный». ПЧ QS2 QS1 Автоматическая коммутация позволяет использовать систему синхронного перевода двигателей на сеть (позиция 34-35). M Рис. 6. Однолинейная схема опции ручной байпас на один двигатель M1 M2 Рис. 8. Однолинейная схема опции ручного переключения «рабочий-резервный на два двигателя Ячейка РУ-6/10кВ (Существующая) Ячейки РУ-6/10 кВ (существующие) 1QF 2QF QF ПЧ Шкаф коммутации QS2 QS1 KM1 KM2 M Рис. 7. Однолинейная схема опции автоматический байпас на один двигатель M1 M2 Рис. 9.

Однолинейная схема опции автоматического переключения «рабочий-резервный на два двигателя 9 8 QF Шкаф коммутации KM3 KM1 ПЧ KM2 QS1 QS2 QF

Стр. 5