Высоковольтные преобразователи частоты серии ПЧИН-М

Преобразователи частоты серии ПЧИН-М

Назначение ПЧИН-М

ПЧИН М+

Высоковольтный преобразователь частоты ПЧИН-М предназначен для применения в системах автоматического управления производственными машинами и механизмами с различным характером нагрузки, оснащенными приводными высоковольтными трёхфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и синхронными электродвигателями. Преобразователи ПЧИН-М отличаются высоким КПД и низким уровнем помех.

Применение ПЧИН-М-АТ обеспечивает:

  • Запуск электродвигателя с большим пусковым моментом нагрузки на валу;
  • Защиту от заклинивания ротора с функцией автоматического расклинивания;
  • Экономию электрической энергии за счет оптимизации технологических параметров;
  • Экономию электрической энергии при изменении расхода технического параметра за счет быстрого реагирования комплекса и выхода на оптимальный режим;
  • Увеличение надежности работы и продление ресурса работы электродвигателей, а также приводимых в движение агрегатов и механизмов за счет снижения механических нагрузок при прямых пусках;
  • Увеличение ресурса механизмов за счет обеспечения оптимальных режимов работы;
  • Снижение аварийности оборудования и уменьшение затрат на ремонт и обслуживание, а также сокращение аварийных простоев;
  • Автоматизированную оптимизацию технологических параметров с возможностью интеграции в АСУТП предприятия;
  • Исключение возникновения технологических ударов в системе;
  • Внутреннюю систему диагностики, позволяющую определить место возникновения неисправности в преобразователе на уровне его функциональных частей в случае срабатывания систем защиты;
  • Оптимизацию энергопотребления в стационарном режиме работы;
  • Меню и документация на русском языке;
  • Обеспечение плавного пуска эл. двигателя.

Преимущества ПЧИН-М-АТ:

  • Прямое подключение ПЧИН-М-АТ к высоковольтному напряжению за счет использования Специальной конструкции сухих трансформаторов;
  • Исключение установки фильтра со стороны питающей сети для защиты других потребителей от помех, вызываемых работой ПЧИН-М-АТ, так как:
    1. Многообмоточный входной трансформатор позволяет реализовать многопульсную систему преобразования из переменного тока в постоянный;
    2. В преобразовании постоянного напряжения в переменное выходное напряжение используется многоуровневый ШИМ, что позволяет ПЧИН-М-АТ формировать очень низкий уровень помех;
    3. Прямое преобразование, используя принцип «чистого синуса» (искажения ≤2%) за счет силовых модулей с IGBT транзисторами формирующих многоуровневую синусоиду питающего напряжения, что позволяет не устанавливать синусный фильтр на выходе преобразователя;
  • ПЧИН-М-АТ обеспечивает возможность управления двигателем при удалении до 2000 м.;
  • Регулирование скорости и момента двигателя в соответствии с требованиями к точности и динамике регулирования;
  • При номинальном режиме работы коэффициент мощности системы в целом не менее 97%, а преобразовательной части не менее 98%;
  • Силовые блоки ремонтопригодны и взаимозаменяемы;
  • ПЧИН-М-АТ имеет функцию ограничения тока, при пусках электродвигателя;
  • Выходное напряжение автоматически настраивается;
  • ПЧИН-М-АТ имеет функцию АПВ при кратковременном обесточивании;
  • Силовые блоки управляются посредством оптоволоконных кабелей, чем достигается высокая стойкость к электромагнитным помехам;
  • Элементы и узлы ПЧИН-М-АТ конструктивно выполнены в виде съемных блоков или съемных панелей. Блоки легко вставляются в соответствующие места, при этом обеспечен надежный электрический контакт;
  • Отдельный интерфейс обеспечивает обмен информацией с АСУТП верхнего уровня по протоколу ModBus RTU;
  • ПЧИН-М-АТ обеспечивает защиту электродвигателя в соответствии с п. 5.3.43 ПУЭ;
  • ПЧИН-М-АТ имеет систему диагностики неисправностей, которая производит своевременное оповещение об ошибках, защиту, запись и хранение информации о неисправностях;
  • ПЧИН-М-АТ термически и динамически устойчивы при всех аварийных режимах, в течение времени срабатывания установленных в них систем защиты.
Защиты многоуровневого частотного электропривода ПЧИН-М-АТ.

ПЧИН М

ПЧИН-М-АТ имеет следующие виды защиты:

  • От заклинивания ротора;
  • От коротких замыканий и перегрузки в преобразователе частоты;
  • От недопустимых перегрузок по току (с интегрально-зависимой защитой);
  • От перегрева преобразователя частоты;
  • От внешних и внутренних коммутационных перенапряжений;
  • От пробоя силовых модулей с IGBT транзисторами;
  • От нарушения коммутации и сбоев в цепях управления преобразователя частоты;
  • От исчезновения вентиляции (в системах с принудительным охлаждением);
  • От снижения расхода охлаждающей среды;
  • От исчезновения напряжения сети;
  • От недопустимого понижения напряжения сети;
  • От недопустимого повышения напряжения сети;
  • От обратной фазировки питающего напряжения;
  • От обратного вращения ротора двигателя;
  • От однофазного пропадания питающей сети;
  • От повышения частоты вращения двигателя сверх допустимой (св. 120%).
Режимы работы многоуровневого частотного электропривода ПЧИН-М-АТ.

ПЧИН-М-АТ может осуществлять работу в одном из выбранных оператором режимах:

  • Местный режим управления;
  • Дистанционный режим управления;
  • Автоматический режим управления от АСУ заказчика.

В местном режиме управления, оператору доступны следующие функции:

  • Управление режимами работы ПЧИН-М-АТ;
  • Настройка параметров работы ПЧИН-М-АТ;
  • Управление частотным пуском (остановом) двигателя;
  • Регулирование скорости;
  • Просмотр информации о текущем состоянии ПЧИН-М-АТ;
  • Просмотр архивной информации о работе и неисправностях.

В дистанционном режиме управления, оператору доступны следующие функции:

  • Управление частотным пуском двигателя;
  • Регулирование скорости;
  • Просмотр информации о текущих и архивных параметрах ПЧИН-М-АТ.

В автоматическом режиме управления от АСУ заказчика оператору доступны следующие функции:

  • Управление режимами работы ПЧИН-М-АТ;
  • Настройка параметров работы ПЧИН-М-АТ.

Режимы работы и управления работой ВПЧ ПЧИН-М-АТ, а также способы задания частоты:

Наименование характеристики Значение
Метод управления двигателем векторное/скалярное управление по характеристике U/f
Количество задаваемых точек ха-рактеристики U/f, шт. 8
Режимы регулирования скорости вращения вала электродвигателя прямое частотное управление ПИД-регулирование
Режимы управления работой ПЧИН-М-АТ
  • Режим ручного управления (по командам оператора с местной панели оператора)
  • Режим автоматического управления по заранее заданному алгоритму с учетом установленных событий (работа "по расписанию")
  • Режим автоматического управления с учетом состояний дискретных входов типа «сухой контакт» (работа с управлением от внешней релейно-контактной аппаратуры)
  • Режим автоматического управления по состоянию аналоговых входов типа «0…10 В», «0…20 мА», «4…20 мА» (работа с управлением от АСУ ТП)
  • Режим внешнего управления с использованием управля-ющих устройств по ModBus RTU

В преобразователе частоты реализована современная технология формирования многоуровневой широтно-импульсной модуляции (ШИМ) посредством преобразования трехфазного напряжения с постоянной частотой и амплитудой в трехфазное напря¬жение с переменной частотой и амплитудой и формирования выходного напряжения путем сложения напряжений от отдельных, последовательно соединенных СЯ. Структура ячейки — «трехфазный неуправляемый выпрямитель — однофазный инвертор». При этом форма выходного напряжения ПЧ максимально приближается к синусоиде. Ин¬вертор СЯ построен на IGBT транзисторах.

Функциональная схема преобразователя частоты высоковольтного многоуровневого ПЧИН-М-АТ приведена на рисунке

Функциональная схема силовой части ПЧ с питанием электродвигателя

Входной трансформатор первичной обмоткой (соединение «звездой») подключается к трехфазной сети 6 (10) кВ. Трансформатор изготовлен в сухом исполнении, имеет воздушное принудительное охлаждение внутри отсека. Вторичные обмотки соединены по схеме «треугольник – авто», каждая группа вторичных обмоток отличается фазовым смещением трансформируемого напряжения. Такое техническое решение позволяет уменьшить влияние преобразователя частоты на питающую сеть.

Последовательное включение силовых ячеек позволяет организовать работу ПЧИН-М-АТ в режиме многоуровневого преобразования с широтно-импульсной модуляцией (далее ШИМ–преобразования). Такой режим позволяет снизить амплитуду выходной пульса¬ции пропорционально количеству примененных фазных блоков (ячеек).

Входной трансформатор первичной обмоткой, соединенной звездой, подключается к трехфазной сети 6 кВ. Трансформатор изготовлен в сухом исполнении, имеет воздушное внутришкафное принудительное охлаждение. Вторичные обмотки соединены по схеме «треугольник-авто», каждая группа вторичных обмоток отличается фазовым смещением трансформируемого напряжения. Сдвиг фазы напряжения на последующей группе вторичной обмотки относительно фазы напряжения на предыдущей группе вторичной обмотки — 10 электрических градусов. Такое техническое решение позволяет уменьшить влияние ПЧ на питающую сеть, так как 36-типульсная схема выпрямления переменного тока формирует сглаженную характеристику потребляемого тока из сети.

На рисунке показана схема сложения напряжений СЯ в фазное и линейное напряжения 6 кВ на выходе преобразователя частоты.

Схема сложения напряжений СЯ в фазное и линейное напряжения 6 кВ

Применение в ПЧ 6-ти ячеек на фазу позволяет получить +6...0...–6, т.е. 13 уровней выходного напряжения ШИМ, что позволяет полностью исключить разрушительное воздействие на изоляцию двигателя колебаний напряжения и эффекта dU/dt. Такое количество уровней напряжения ШИМ позволило существенно улучшить выходные характеристики ПЧ, при этом формы выходного напряжения и тока практически синусоидальны.

Графики выходных напряжений СЯ и сформированного фазного напряжения, выходного линейного напряжения тока ПЧ приведены на рисунках ниже.

Графики выходных напряжений СЯ и сформированного фазного напряжения ПЧ

График выходного линейного напряжения ПЧ

График выходного тока ПЧ
Технические характеристики ПЧИН-М-АТ

Наименование характеристики Значение
Номинальное входное напряжение, В 6кВ,±15%
Номинальная частота входного напряжения, Гц 50 ± 10%
Число фаз на входе, шт. 3
Номинальное входное напряжение собственных нужд, В 380
Номинальная частота входного напряжения собственных нужд, Гц 50 ± 5%
Число фаз на входе собственных нужд, шт. 3
Диапазон изменения выходного напряжения (линейного), В 50...6000 (10000)
Диапазон изменения выходной частоты основной гармоники, Гц 1...80 ± 0,1
Допустимое отклонение частоты от установленного значения, % ± 0,1
Число фаз на выходе, шт. 3
Номинальный выходной ток, А P/U
Номинальная выходная активная мощность, кВт Серийно до 6 МВт
Перегрузочная способность 120 % от Iном в течение 1 мин
150 % от Iном в течение 3 с
200 % от Iном в течение 10 мс
Коэффициент мощности в номинальном режиме, не менее 0,97
Коэффициент полезного действия приводной части, не менее 0,98
Средняя наработка на отказ, ч, не менее 120 000
Тип охлаждения воздушное принудительное
Режим работы Продолжительный
Метод управления двигателем скалярное управление по характеристике U/f;
Векторное
Количество задаваемых точек характеристики U/f, шт. 8
Режимы регулирования скорости вращения вала электродвигателя
  • прямое частотное управление
  • ПИД–регулирование
Режимы управления работой ПЧ
  • режим ручного управления (по командам оператора с местной панели оператора)
  • режим автоматического управления по заранее заданно¬му алгоритму с учетом установленных событий (работа «по расписанию»)
  • режим автоматического управления с учетом состояний дискретных входов типа «сухой контакт» (работа с управлением от внешней релейно-контактной аппаратуры)
  • режим автоматического управления по состоянию анало¬говых входов типа «0...10 В», «0...20 мА», «4...20 мА» (работа с управлением от АСУ ТП)
  • режим внешнего управления с использованием управляю¬щих устройств по RS-485 (ModBus RTU, Profibus DP)

 Опросный лист на высоковольтный преобразователь частоты, ПЧИН/ПЧИН-М (для заполнения нужно сохранить)